地震力の単位：kNとは、計算式、Ci（地震層せん断力係数）との関係

この記事の要点

地震力の単位はkN（キロニュートン）が基本だ。

建物に作用する地震力は「重量×地震層せん断力係数（Ci）」で求まる。

CiはAi×Co×Z×Rtの掛け算（Ai:層分布係数、Co:標準せん断力係数=0.2以上、Z:地域係数、Rt:振動特性係数）で構成される。

1次設計（Co≧0.2）と2次設計（Co≧1.0）では必要な係数の大きさが違い、設計ルートによって計算方法が変わる。

地震力は建物が重いほど大きくなるため、軽量化が耐震性の向上に直結する。

ここでは、建築物に作用する地震力の計算式を分かりやすく解説します。

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地震力の単位は「kN」を使うことが多いです。

建築物に作用する地震力の計算式を下記に示します。

地震力の記号はQ、Wは地震用重量（つまり建物の重さ）、Ciは層せん断力係数です。

さらに層せん断力係数Ciは下式で算定されます。

Zは過去の地震記録に基づく国土交通省が定める値です。

地震の起きやすさを数値化した値と考えてください。

Rtは振動特性係数、Aiは地震層せん断力係数の高さ方向の分布、Coを標準せん断力係数といいます。

要するに地震力は建物重量に係数をかけた値です。建物の重量は大きく「N」で表すと数値の桁が大きくなり過ぎます。よって、建物重量、地震力の単位はkNで表す方が簡単です。

なお、工作物や基礎構造物に作用する地震力を求める場合、設計水平震度Kを考慮することもあります。設計水平震度Kは下式で求めます。

地域係数Ｚは都道府県ごとに値が規定されます。ほとんどの地域で1.0ですが、沖縄など地震が少ない地域は、Ｚの値が小さく設定されています。よって、設計水平震度Kを用いた地震力は下式で計算します。

なお、設計水平震度の値は下記などを用います。

・k=0.5（煙突などは異なる式を使う）

・k≧0.1(1－H/40)*Z　（Hは建築物の地下部分の各部分の地盤面）

混同しやすい用語

地震力と地震荷重

地震力（Q）は建物の各階に作用する水平力で、「kN」を単位とします。

地震荷重は地震時に建物全体に及ぶ荷重の総称で、地震力はその荷重から算定される設計用の力です。

層せん断力係数Ciと標準せん断力係数Co

CiはZ・Rt・Ai・Coを乗じた各階ごとの地震層せん断力係数で、Coはその計算のベースとなる標準せん断力係数（一般に0.2）です。

地震力はQ＝Ci×Wで求めますが、Coは全階共通の定数です。

地震力の単位と計算式を整理した表を示します。