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靭性とは？靭性のある材料とは？建物の耐震性との関係

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靭性という用語をご存じでしょうか。構造設計では、建物の靭性を考慮します。では、靭性とは何を意味するのか。今回は、靭性と建物の耐震性について説明します。

靭性の反対を意味する用語が脆性です。脆性の意味は下記が参考になります。

脆性破壊ってなに？1分でわかる意味と、脆性破壊の種類

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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靭性とは？

靭性を一言でいうと、

「粘り強さ」

です。材料に対して「靱性がある材料」ということもあれば、建築物に対して「靱性がある」と言うこともあります。

反対の意味に「脆性」があります。靭性と脆性の違いは後述します。

靱性のある建築材料

靱性のある材料は、「粘り強さのある材料」です。これを専門的に言うと「塑性化領域のある材料」といえます。※塑性の意味は下記が参考になります。

塑性とは？1分でわかる意味、靭性、延性、弾性との違い、対義語、塑性変形能力との関係

塑性化する代表的な材料が鋼です。鋼の引張試験をすると良く分かりますが、弾性領域を超えると、加力しても荷重は増えずに変形だけが進みます。※詳しくは、前述した参考記事をご確認ください。

荷重を加えて最大耐力を迎えると「バチッ！」と切れてしまう材料と、最大耐力を迎えた後も「ぐにゃ～」と伸びる材料では後者の方が、何となく安心です。下記に靱性のある建築材料を示しました。

鋼

鋼は最も代表的な、靱性のある材料です。降伏強度（400級鋼なら235N/m㎡）を超えると塑性化領域に入ります。但し、座屈のように靱性のない壊れ方を起こすこともあります。

鉄筋コンクリート

鉄筋コンクリートは、鋼より不安定な性状を示しますが塑性化する材料です。コンクリートがひび割れたり、中の鉄筋が塑性化するため靱性のある材料です。但し、後述する「脆性破壊」を起こす危険性もあります。

木

木は、支圧（接合部のめり込み）により、靱性のある材料となります。そのため接合部の設計が重要な課題です。

靱性のある構造形式

靱性のある構造形式とは、前述した「粘り強さを持つ」建物です。地震が起きた時、急に壊れるのではなく、変形し地震のエネルギーを吸収する構造です。また後述する脆性破壊は起こさない構造です。

専門的にいえば、部材端部に塑性ヒンジが発生し、エネルギーを吸収する形式が該当します。※塑性ヒンジの意味は下記をご覧ください。

塑性ヒンジってなに？１分でわかる塑性ヒンジの意味と、建物の靱性

そんな靱性のある構造形式の１つがラーメン構造です（但し、横座屈や局部座屈は起きない、脆性破壊も起きないと考えます）。ラーメン構造は、比較的柔らかい構造形式です。しかし柔らかいがゆえに、地震が起きても柳のように変形し（イメージです）、地震力を吸収します。

空間を広くとれるので（柱と梁で架構を組んでいるから）、多用される形式です。※ラーメン構造の意味は下記が参考になります。

ラーメン構造とは？1分でわかる意味、特徴、由来、メリットとデメリット

靱性のない構造形式

一方、靱性のない構造形式が「ブレース構造」や「耐力壁付きラーメン構造」などです。ブレースや耐震壁は剛性がとても高く（固い）、普通の柱や梁に比べて、沢山地震力を負担します。

そのような建物は、ブレースが破断または耐震壁がせん断破壊したとき、建物の耐力が急激に低下します。「耐力は高いですが、急激な耐力低下を起こす建物」が靱性のない構造形式です。※ブレース構造や耐震壁は下記が参考になります。

ブレース構造とは何か？

耐震壁ってなに？すぐに分かる耐震壁の意味と役割、耐力壁との違い

靱性と脆性

靱性に対して「脆性」という用語があります。脆性とは、脆く壊れやすい性質のことです。※脆性破壊の意味は下記をご覧ください。

脆性破壊ってなに？１分でわかる意味と、脆性破壊の種類

建物は靱性に優れている方が良い？

以上、靱性について説明しましが、建物は靱性のある・無し、どちらが良いのでしょうか。ここまで記事を読んだ方なら、「当然、靱性のあるほうだ」と思うでしょう。答えは、「どちらでもない」です。

確かにせん断破壊のような脆性破壊は危険ですが、耐震壁付きラーメン構造のように十分な耐力を満足した上で、せん断破壊するならＯＫというのが現在の設計法です。

パワーのあるパンチで一発逆転を狙うファイター型と、足でポイントを稼ぐボクサー型の違いとでも言いましょうか。いや、それは少し違うな。ともかく、靱性の無い建物が「悪」ではないことを覚えてください。

せん断破壊の意味は下記が参考になります。

せん断破壊とは？1分でわかる意味、特徴、計算、危険性

まとめ

今回は、靱性について説明しました。靱性は、材料だけに使う言葉ではありません。建物に対する靱性も覚えましょう。下記も併せて学習しましょうね。

塑性とは？1分でわかる意味、靭性、延性、弾性との違い、対義語、塑性変形能力との関係

延性とは？1分でわかる意味、読み方、材料、脆性との関係、靭性との違い

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• 名前　ハナダユキヒロ/MITUME lab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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