二次設計とは？1分でわかる意味、目的、保有水平耐力計算
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二次設計とは、一次設計以外に必要となる計算のことです。保有水平耐力計算がその１つです。規模の大きな建物や、複雑な形状の建物は二次設計が必要です。今回は、二次設計の意味、目的、保有水平耐力計算など説明します。
※一次設計については下記が参考になります。
一次設計とは？1分でわかる意味、震度との関係、二次設計との違い
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二次設計とは？
二次設計は、一次設計以外で必要となる計算のことです。下記に、二次設計の計算を示します。
- ・保有水平耐力の検討
- ・層間変形角の検討
- ・偏心率の検討
- ・剛性率の検討
二次設計の目的
二次設計の目的は、
- 建築物が大地震時に崩壊、倒壊しないことを確認する
です。大地震とは、「極めて稀に発生する地震」で500年に１度の再現期間と定義されます。
一次設計では、長期荷重や稀に発生する地震に対して建築物の構造部材が損傷しないことが目的でした。
二次設計で、一次設計の方針に準じた計算を行うと、構造部材がとても大きくなります。これはコスト・施工面で支障があります。よって二次設計では、構造部材は損傷するが、崩壊・倒壊はしない、という考え方です。
上記の目的を確認する計算が「保有水平耐力の計算」なので、実務では「二次設計＝保有水平耐力計算」という認識する方が多いです。
二次設計と保有水平耐力の計算
保有水平耐力の計算では、主に下記を確認します。
- 保有水平耐力Qu ≧ 必要保有水平耐力Qun
この検討式自体は簡単ですが、保有水平耐力および必要保有水平耐力の算定は、少し面倒です。※保有水平耐力の計算については、下記の記事が参考になります。
必要保有水平耐力の算定方法と意味がわかる、たった3つのポイント
二次設計と震度の関係
二次設計は、大地震時に建築物が倒壊・崩壊しないことを確認する計算法です。大地震時とは、標準せん断力係数Co、加速度の関係は下記です。
- ・中地震Co＝0.2（80～100gal）
- ・大地震Co＝1.0（300～400gal）
気象庁より、加速度と震度の相関が示されています。そこから判断すると、大地震時の震度は、
- ・大地震時＝震度6弱～震度6強
です。※ただし、震度と加速度だけでは一概に言い切れません。周期で大きく変わるからです。また、震度7には上限が無いため、大地震時よりも大きな加速度になる可能性があります。よって省きました。
二次設計と層間変形角、偏心率、剛性率
二次設計では層間変形角、偏心率、剛性率を計算します。変形が大きくなり過ぎないよう、層間変形角を1／200以下にする規定があります。
また偏心率、剛性率はそれぞれ15／100以下、6／10以上にする規定があります。但し、保有水平耐力の計算を行う建物では、これらを超過しても
- ・Qu／Qunを満足すればＯＫ
です。
まとめ
今回は二次設計について説明しました。二次設計の意味、目的が理解頂けたと思います。計算方法の中身はすぐに理解しなくても良いですが、目的は覚えておきたいですね。また一次設計の意味を忘れている方は併せて覚えておきましょう。
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