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水平力分担率とは?1分でわかる意味、筋交い、Dsとの関係

水平力分担率とは、各鉛直部材(柱や壁、ブレース)が負担する水平力(せん断力)と、全体の水平力との比率です。例えば、ある柱の水平力分担率が30%とは、全体の水平力に対して、3割を負担するという意味です。水平力分担率を読めば、どの部材に応力が集中しているか、分かります。今回は、水平力分担率の意味、筋交い、Dsとの関係について説明します。なお、水平力分担率は剛性と関係します。剛性の意味は、下記の記事が参考になります。

剛性とは?本当に分かる剛性の計算、単位、強度との違い、バネ定数

水平力分担率とは?

水平力分担率とは、各鉛直部材が負担する水平力と、全体の水平力との比率です。各鉛直部材が負担する水平力をQn、全体の水平力をQとします。水平力分担率は、下式で計算します。


鉛直部材の中でも、耐震壁、ブレース(筋交い)、雑壁付き柱は、水平力分担率が大きいです。これは、部材の剛性が大きいためです。※剛性は下記の記事が参考になります。

剛性とは?本当に分かる剛性の計算、単位、強度との違い、バネ定数


また、柱に対して梁の取り付き方も剛性に影響します。一般の建物は、不静定構造物のため、水平力分担率の求め方が難しいです。手計算レベルで、水平力分担率を計算する方法として、D値法があります。


地震力(水平力)の求め方は、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

水平力分担率と筋交いの割増率

筋交いは剛性が高いため、水平力が集中します。水平力分担率をβとするとき、下記の割増係数を考慮して応力を割増し、筋交いの断面算定を行います。水平力分担率の割増係数は下記です。


β≦5/7 ⇒ 1+0.7β

β>5/7 ⇒ 1.5


βは水平力分担率です。

水平力分担率とDsとの関係

水平力分担率の大きさは、Dsの値に影響します。※Dsは構造特性係数のことです。Dsは、固い(剛性が高い)建物ほど大きい値になります。Dsの意味は、下記の記事が参考になります。

構造特性係数とは?3分でわかる意味と算出方法


水平力分担率が大きい部材は、「剛性が高い部材」です。よって、水平力分担率が大きいほど、Dsの値も大きいです。筋交いの水平力分担率と、Dsの関係は、下記の書籍が参考になります。

建築物の構造関係技術基準解説書〈2015年版〉

まとめ

今回は水平力分担率について説明しました。意味が理解頂けたと思います。水平力分担率は、鉛直部材が負担する水平力に対する、全体の水平力との比率です。耐震壁、筋交いなど剛性の高い部材は、水平力分担率が大きいです。なお、水平力分担率の大きなブレースは、応力を割増して計算します。また、ブレース構造は、水平力分担率に応じてDsが変わることも覚えてください。剛性の意味、地震力(水平力)の求め方は、下記の記事が参考になります。

剛性とは?本当に分かる剛性の計算、単位、強度との違い、バネ定数

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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