建築学生が学ぶ構造力学

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  1. HOME > 構造力学の基礎 > 符号とは?1分でわかる意味、数学、物理との関係、構造力学での使い方、種類

符号(プラス・マイナス)とは?意味と構造力学での使い方・引張・圧縮の向きの定義

この記事の要点

構造計算で「プラスが引張、マイナスが圧縮」という約束事を知らないと、応力図の読み方で混乱する

符号の定義は分野によって異なるため、最初に使う教材の定義を確認することが重要だ。

構造力学での符号の使い方と、統一された定義の確認方法を整理する。

この記事では、符号とは何か、物理とどう関係するのか、数学との関係はどうなっているのかを整理します。

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符号とは、数学や物理で数字の正負を表す記号のことです。

「+」や「-」で表記します。

建築では、構造計算(構造力学)で使います。

今回は、符号の意味、数学、物理での使い方、符号の種類、符号を使う例について説明します。

建築の構造計算では、+の符号が引張力、-の符号を引張力で表します。

詳細は下記が参考になります。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説

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符号とは?

符号とは、数学や物理で使う記号です。数値の正負を表します。例えば、


+10

-10


と書きます。数値は同じでも、意味が全く違います。「+」は正の数値を表します。なお、特に符号を表記しない場合、「+」の符号だと判断されます。負の数値を表す符号が「-」です。


※なお音楽でも「符号」という用語を使います。前述した符号とは、異なります。


数学で習う符号の特徴をおさらいします。下記に整理しました。


-1+1=0

-1-1=-2

-1×-1=+1

-1×1=-1

-1÷-1=+1

-1÷1=-1


+の符号で四則演算しても、結果の値は全て「正」の符号がつきます。一方、負の符号を使った計算は違います。


まず、正と負は「対(つい)」になる符号です。数値の大きさが同じで、正と負の値を足すとき、「0」になります。互いの数値を減らす効果があります。


負の値同士をかけると、「正」の符号がつきます。割り算でも同様です。一方、負の値と正の値をかけると、結果は負の値です。


上記の関係は、数学、物理、構造力学で使い続けるので、ぜひ暗記してくださいね。※建築は、数学が必要な学問です。建築と数学の関係は、下記が参考になります。

建築士試験に必要な数学とは?実務設計者が教える範囲・公式と学習の優先順位

符号の種類

符号の種類は下記です。


+ ⇒ 正の値を意味する

- ⇒ 負の値を意味する

構造力学での符号の使い方

建築では、構造計算や構造力学で符号を使います。符号の正負は、圧縮力引張力と関係します。下記に整理しました。


+ ⇒ 引張力を意味する

- ⇒ 圧縮力を意味する


+の符号で数値を表す場合、引張力を意味します。-の符号をつけると、圧縮力です。構造力学では一貫して、この考え方を用います。ぜひ覚えてくださいね。引張力、圧縮力の意味、違いは下記が参考になります。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説

混同しやすい用語

「正(+)の符号」と「負(-)の符号」

建築構造では引張を正(+)、圧縮を負(-)と定義するのが一般的。

ただし慣例や教科書によって逆の場合もある。

「曲げモーメントの符号」と「軸力の符号」

曲げモーメントは下端引張(または上端引張)を正とする定義が使われる。

符号の正負の約束は使用するテキストや解析プログラムで統一する必要がある。

試験での問われ方|管理人の一言

符号(正・負)の定義は分野や教科書によって異なります。

構造力学では自分が使う教材・プログラムでの符号の定義を最初に確認し、一貫した定義で計算することが重要です。

構造力学における符号の使い方を整理した表を示します。

符号構造力学での意味備考
+(正)引張力を意味する部材が伸びる方向の力
-(負)圧縮力を意味する部材が縮む方向の力
-×-結果は正(+)になる掛け算・割り算で共通

まとめ

今回は符号について説明しました。意味が理解頂けたと思います。符号は、数学や物理で使う記号です。数値の正負を表します。構造力学での使い方、引張力と圧縮力の関係を覚えてくださいね。下記も併せて参考にしてください。

引張力と圧縮力の違いとは?符号・強度・記号(σt・σc)を解説

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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。

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ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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