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正加力とは？意味・読み方と負加力との違い・地震力加力方向の考え方

この記事の要点

正加力とは、構造実験や地震応答解析で「基準方向」に力を加えることです。一般に平面図の左から右へ向かう方向を正加力とし、右から左への加力を負加力（負方向加力）と呼びます。

正加力・負加力の両方向で実験することで、非対称な骨組みや偏心のある建物の耐震性能を正確に評価できます。

一般的に、左から右側加力を正加力、逆を負加力といいます。

この記事では、正加力とは何か、負加力とどう違うのか、加力方向と応力の関係を整理します。

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正加力とは、地震力の加力方向をいいます。

一般的に、左から右側加力を正加力、逆を負加力といいます。

今回は正加力の意味、読み方、負加力との違いを説明しました。

また、加力方向と応力、加力の読み方を説明しますね。

地震力については下記の記事が参考になります。

地震力の算定方法と、簡単にわかるZ、Rt、Ai、Coの意味

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正加力とは？

正加力は、水平力の加力方向の１つで、「左から右へ作用する力の方向」のことです。下図の↑方向が、正加力ですね。

正加力

一方、負加力は「右から左へ作用する力の方向」です。

建物に考慮する水平力は下記があります。

・地震力

地震力の算定方法と、簡単にわかるZ、Rt、Ai、Coの意味

・風圧力

風圧力と速度圧、風力係数とは何か？1目でわかる算定方法や関係

正・負加力の違いで、部材の応力状態が変わることから、水平力の検討では必ず、正・負加力の検討を行います。

正加力と負加力の違い

正加力と負加力の違いを下記に整理しました。

・正加力　⇒　左から右へ作用する水平力の方向
・負加力　⇒　右から左へ作用する水平力の方向

上記の意味を理解しないと、応力解析できません（正・負方向で応力状態が異なるため）。注意してくださいね。

正加力、負加力の読み方

正加力は「せいかりょく」、負加力は「ふかりょく」と読みます。

加力方向と応力の違い

加力方向と応力の違いを、簡単なモデルから学びます。下図をみてください。片側にブレースが入った構造です。正・負加力時に、ブレースに生じる応力がどう変わるのか考えてください。

ブレースと応力状態

正加力時には、ブレースに引張力が生じます。※トラスの応力解析を勉強すれば分かりますね。下記の記事が参考になります。

節点法とは？トラスの軸力の求め方と計算手順

負加力では、逆に圧縮力が作用します。丸鋼ブレースは、引張力しか負担できません（座屈するため）。よって、片側にのみブレースを配置する場合は、正・負加力に対応できるよう、座屈に強いチャンネル材やアングル材を使います。

片側ブレースはチャンネル材とアングル材

また、両側にブレースを配置するなら、正・負加力時に、２本のブレースがそれぞれ引張力を負担します。よって、丸鋼ブレースで問題ありません。

タスキ掛けブレース

ブレースについては下記も参考になります。

ブレース構造とは？ラーメン構造との違い・種類と地震力の負担メカニズム（設計上の特徴）

以上、正加力と負加力では部材の応力状態が変わります。必ず両方向の検討をしましょう。

また、応力解析では長期荷重時、短期時（地震時+長期時）、ｘ、ｙ方向を組み合わせて、最低でも計5つの応力解析が必要です。

・Ｌ（長期）
・Ｌ+Ｅｘ（長期+地震時正加力Ｘ方向）
・Ｌ－Ｅｘ（長期+地震時負加力Ｘ方向）
・Ｌ+Ｅｙ（長期+地震時正加力Ｙ方向）
・Ｌ－Ｅｙ（長期+地震時負加力Ｙ方向）

混同しやすい用語

正加力 vs 負加力

正加力は左から右へ作用する水平力の方向で、負加力は右から左へ作用する水平力の方向です。

加力方向が変わると部材に生じる応力（引張・圧縮）の符号が逆転するため、構造計算では両方向の検討が必要です。

地震力 vs 風圧力

地震力は地盤の揺れによって建物に作用する水平力で、建物の重量と階の位置によって変わります。

風圧力は風によって建物外面に作用する圧力で、風速・建物形状・高さに依存します。

どちらも水平方向の外力ですが、発生原因と算定法が異なります。

試験での問われ方｜管理人の一言

試験では加力方向（正加力・負加力）と構造実験の手順が問われます。正加力・負加力を繰り返す繰り返し載荷試験（サイクリックローディング）は、耐震壁や柱梁接合部の靭性評価に使われます。

試験での「正加力」「負加力」の問いは実験的な知識を確認するものです。加力方向によって変形と損傷のモードが異なる場合があり、設計時の想定加力方向が耐力算定に影響します。

正加力と負加力を整理した表を示します。

項目	内容	備考
正加力	左から右へ作用する水平力の方向	ブレースに引張力が生じる
負加力	右から左へ作用する水平力の方向	ブレースに圧縮力が生じる
検討の必要性	正・負加力で応力状態が変わる	両方向の検討が必須