負反力とは？意味・読み方と例題・地震時の引き抜き力との関係（支点反力の方向）

この記事の要点

支点に働く反力が上向きになることがある——これが負反力だ。地震時に建物が浮き上がったり転倒しようとするとき、アンカーボルトや杭頭に引き抜き力として現れる。

負反力の意味と例題の解き方を整理する。

建物が浮き上がる、建物を引き抜かれるとき、負反力が生じます。

この記事では、負反力とは何か、読み方、どう求めるのか、負反力が生じる条件を整理します。

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負反力（ふはんりょく）とは、一般的に、重力方向に作用する反力です。建物が浮き上がる、建物を引き抜かれるとき、負反力が生じます。今回は負反力の意味、読み方、例題、負反力の求め方について説明します。反力の求め方は、下記が参考になります。

負反力とは？

負反力とは、重力方向に作用する反力です。下図をみてください。これが負反力です。

負反力

ラーメン構造に水平力が作用しています。このとき、片方は上向き（重力と反対向き）に反力が生じます。この反力は「正」の値です。左側の支点に着目すると、下向きに反力が生じています。これが負反力です。負反力は、重量と逆方向に作用します。

負反力は計算上、「マイナス」の符号が付きます。構造計算では、支点に負反力が生じないよう設計するのが基本です。建物には、

長期時反力

短期時反力

があります。

長期時反力とは、長期荷重時による反力です。

特殊な構造形式でない限り、反力は全て「正」の値です。

一方、短期時反力は、上図に示した通り、負反力が生じます。

構造計算では、長期時反力と短期時反力を組み合わせて、最終的に「負反力にならないこと」を確認します。

負反力は「ふはんりょく」と読みます。反力は「はんりょく」と読みます。

例題を通して、負反力を求めましょう。下図をみてください。水平力と軸力が作用するラーメン構造があります。支点に作用する反力を計算しましょう。

負反力の例題と求め方

まず柱に着目します。柱の真上に集中力が作用しています。これは、柱に直接伝達される荷重です。よって、上向きの反力が生じます。次に水平力による反力は下式で計算します。

R=10×2.0／1.0＝±20.0kN

以上、反力を集計します。

左支点　10－20＝－10kN

右支点　10+20＝+30kN

上記より、左支点には負反力が生じています。建物が浮き上がるということなので、負反力が生じないよう左支点には重りが必要です（実務では、さらに基礎の重量を考慮する）。

混同しやすい用語

負反力（ふはんりょく）

重力と反対方向（上向き）に支点から外力として作用する反力のことです。

通常の反力は下向き荷重に対して上向きに生じますが、偏荷重や長い片持ち梁では逆向きの負反力が生じます。

反力（はんりょく）

支点が構造物を支えるために生じる外力に対する拘束力です。

ピン支点では垂直・水平反力、ローラー支点では垂直反力のみ生じます。

負反力と正の反力を混同しないよう符号管理が重要です。

浮き上がり（うきあがり）

負反力が生じる場合に支点が基礎から持ち上がろうとする現象です。

構造設計では浮き上がりが生じないよう基礎の重量や杭の引抜き耐力を検討します。

負反力を整理した表を示します。