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変動軸力とは？意味・求め方と柱・杭設計への影響（引き抜きとの関係）

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変動軸力（へんどうじくりょく）とは、水平力（地震力や風圧力）により柱に生じる軸力です。鉄筋コンクリート造は、重量が重いので変動軸力の影響が大きいです。今回は変動軸力の意味、求め方、柱、杭、鉄筋コンクリート造との関係について説明します。

軸力の意味は、下記が参考になります。

軸方向力とは？1分でわかる意味、読み方、軸力との違い、求め方、圧縮

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変動軸力とは？

変動軸力（へんどうじくりょく）は、水平力により柱に生じる軸力です。水平力の種類として、地震力や風圧力があります。下図をみてください。これが変動軸力です。

変動軸力は、水平力が大きいほど「大きな値」になります。また、中柱より側柱の方が、変動軸力は大きいです。下図をみてください。３本柱をもつラーメン構造で、水平力が作用します。

中柱に作用する変動軸力は打ち消し合うので、ほとんど０になります。一方、側柱に生じる変動軸力は、そのまま残ります。

変動軸力が大きい高層建物では、中柱ではなく側柱および側柱の梁に注意が必要です。中柱、側柱の意味は、下記が参考になります。

中柱（なかばしら）とは｜側柱・隅柱との違い・読み方

変動軸力の求め方

下図の単スパンラーメン構造を示します。変動軸力を計算しましょう。

水平力がQ、高さがｈ、スパンがLのとき、変動軸力は下式で求めます。

N＝Q×ｈ÷L

水平力により生じるモーメントを偶力置換する、と考えても良いですね。偶力の意味は、下記が参考になります。

偶力（ぐうりょく）とは？意味・モーメントの公式・求め方をわかりやすく解説

変動軸力と柱の関係

建物の構造設計を行うとき、

長期荷重

短期荷重

を考慮します。短期荷重の中には、地震力や風圧力があります。柱の設計を行うとき、長期軸力と変動軸力を考慮します。高層の建物や、自重の大きな建物は、変動軸力の影響を無視できません。

変動軸力と杭の関係

下図のように、杭にも水平力が生じます。この水平力によるモーメントを、鉛直方向の軸力に置換する（偶力に置換）考え方は、前述と同じです。

杭に作用する曲げモーメントは、下記の記事も参考になります。

杭頭とは？1分でわかる意味、読み方、杭頭処理工法、固定度

変動軸力と鉄筋コンクリート造の関係

鉄筋コンクリート造は、自重が大きいです。地震力は建物の自重に比例するので、鉄筋コンクリート造は変動軸力が大きくなります。

特に側柱は、

曲げモーメントが大きい

変動軸力が大きく、長期軸力が小さいため、引き抜き力が生じやすい

特徴があります。杭の設計と併せて注意したいですね。

変動軸力を整理した表を示します。

項目	内容	備考
変動軸力	水平力により柱に生じる鉛直方向の力	N＝Q×h÷L
中柱	変動軸力が打ち消し合いほぼ０	側柱より影響小
側柱	変動軸力が大きく引き抜き力が生じやすい	RC造で特に注意

まとめ

今回は変動軸力について説明しました。意味が理解頂けたと思います。変動軸力は、水平力により生じる鉛直方向の力です。変動軸力の特徴、中柱、側柱との関係も理解しましょう。下記の記事も参考になります。

軸方向力とは？1分でわかる意味、読み方、軸力との違い、求め方、圧縮

中柱（なかばしら）とは｜側柱・隅柱との違い・読み方

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プロフィール

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• 名前　ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
• 2010年　弊サイトを開設
• 2010～2017年　国立大学大学院修了
• 2017年12月に当HPが書籍化。
• 「わかる構造力学」
• 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
• 「わかる構造力学(改訂版)」


• 10数年以上、建築の学問、研究、構造設計の実務に携わった経験を元に、未経験の方、建築関係の学生、社会人の方に役立つ知識を、分かりやすくお伝えします。


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