剛性の単位とは？N/mm・kN/mの意味と剛性率・ばね定数との関係（一覧表）

この記事の要点

「剛性」は部材の変形しにくさを表す値で、単位は「N/mm」や「kN/m」（力÷変形量）です。

剛性率（Rs）は地震力の分布を評価するときに使う無次元の指標で、剛性とは別物です。

「剛性」と「剛性率」を混同するとつまずきます。

このページでは剛性の単位の意味・ばね定数との関係・剛性率（Rs）との違い・曲げ剛性EIとせん断剛性GAを整理します。

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！約1,100語の用語集＋476点の図解集セット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット

剛性の単位は「N/mmまたはN/cm、kN/cm、kN/m」のように、単位変形量あたりの力の単位で表します。

剛性k、力P、変形量δの関係はフックの法則より「P=kδ　⇒　k=P/δ」なので、２つの部材に力が生じる場合、変形量の小さい部材の方が「剛性は大きい」ことがわかります。

今回は、剛性の単位、強度の単位、ヤング率との関係と違い、ばね剛性、曲げ剛性の単位について説明します。

剛性の詳細は下記が参考になります。

剛性とは？変形しにくさの意味・強度との違い・計算式・単位を解説

100円から読める！ネット不要！印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒　いつでもどこでも読める！広告無し！建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事

剛性の単位は？

剛性の単位は「N/mmまたはN/cm、kN/cm、kN/m」のように、単位変形量あたりの力の単位で表します。剛性とは、部材のかたさ（変形のしにくさ）を表す値です。剛性kと力P、変形量δの関係はフックの法則より

・P=kδ　⇒　k=P/δ

です。上式より、部材に作用する力が等しくても変形量が小さい部材ほど「剛性が大きい（つまり、かたい）」、変形量が大きいと「剛性は小さい（やわらかい）」ことがわかります。上式より、剛性の値は「単位変形量あたりの力」だとわかりますね。

剛性の単位と意味

剛性、フックの法則の詳細は下記をご覧ください。

剛性とは？変形しにくさの意味・強度との違い・計算式・単位を解説

フックの法則とは？σ=Eε公式・単位とヤング率・応力の関係

強度の単位は？

強度の単位は「N/mm2」です。

強度は物の強さの度合いであり、物がどのくらいの力に耐えられるか示した値です。

構造力学では、単位面積（面積はmm2）あたりの耐力（単位はNやkN）なので、単位面積当たりの力の単位です。

強度と剛性の関係は下記が参考になります。

強度・剛性・靭性の違いとは？意味・相関・わかりやすい例を解説

剛性とヤング率との関係と違いは？

剛性とヤング率の関係を下記に示します。kは剛性、Eはヤング係数、Aは部材断面積、Lは部材の長さです。下式より、剛性はヤング率に比例すなわち、ヤング率が大きいほど剛性も大きく（よりかたく）なります。

・k ＝EA／L

なお、剛性とヤング率の違いは下記の通りです。

下記のように、剛性は部材としてのかたさを表し、ヤング率は部材に用いる材料そのもののかたさを表します。

たとえば、断面形状が同じでも、鋼とコンクリート、木と材料が変わればヤング率も変わり、それに応じて剛性の値も変化します。

・剛性　⇒　部材のかたさ（変形のしにくさ）

・ヤング率　⇒　部材に用いる材料としてのかたさ

ヤング率の詳細は下記をご覧ください。

ヤング係数（弾性係数）とは？求め方と公式、単位、材料ごとの値【図解】

ばね剛性、曲げ剛性の単位は？

ばね剛性、曲げ剛性の単位は「N/mmまたはN/cm、kN/cm、kN/m」です。ばね剛性、曲げ剛性も「変形量に対する力」を表す量なので、剛性の単位と同様です。曲げ剛性の意味、単位は下記が参考になります。

曲げ剛性の基礎知識、1分でわかる意味と計算方法

曲げ剛性の単位は？1分でわかる意味、軸剛性との違い、梁、eiとの関係

混同しやすい用語

剛性

部材のかたさ（変形のしにくさ）を表す値。

単位は「N/mm」や「kN/m」など「力÷変形量」で表される。

強度

材料の破壊・降伏に対する抵抗力を表す値。

単位は「N/mm2」や「MPa」など「力÷面積」で表され、剛性とは全く異なる概念。

剛性の単位を整理した表を示します。

種類	単位	説明
剛性	N/mm、kN/m 等	単位変形量あたりの力（k=P/δ）
強度	N/mm2（MPa）	単位面積あたりの耐力。剛性とは異なる概念
ヤング率	N/mm2（kN/cm2）	材料そのもののかたさ。剛性はヤング率に比例する