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静荷重とは?意味・動荷重との違い・求め方・単位をわかりやすく解説

この記事の要点

静荷重とは時間の経過によって大きさが変化しない荷重のことであり、建物の自重・固定した家具・設備機器の重量などが代表例である。

動荷重(人・車・風・地震など時間的に変化する荷重)と対比して理解することが重要であり、建築物の設計荷重の分類の基本となる。

この記事では、静荷重とは何か、動荷重とどう違うのか、静荷重はどう求めるのかを整理します。

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静荷重(せいかじゅう)とは、時間が経過しても大きさが変化しない荷重のことです。

机の上に物をそっと置きます。

置いた瞬間から荷重Pが作用し、時間が経過しても大きさはPのままです。

これが静荷重です。

なお、代表的な静荷重として「物自体の重さ(自重)」があります。

一方、時間の経過と共に大きさが変化する荷重を「動荷重(どうかじゅう)」といいます。


今回は静荷重の意味、求め方と計算、単位、重量、動荷重との違いについて説明します。荷重の種類、動荷重の詳細は下記も参考になります。

荷重(かじゅう)とは?意味・読み方・種類(静荷重・動荷重)を解説

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静荷重とは?求め方と計算

静荷重(せいかじゅう)とは、時間が経過しても大きさが変化しない荷重のことです。

机の上に置いてある本、家具など、10年経っても荷重の大きさは同じです。

これが静荷重です。

代表的な静荷重が、物自体の重さ(自重)です。

自重の詳細は下記が参考になります。

自重(じじゅう)とは?意味・読み方・梁やコンクリートでの計算方法を解説


要するに「静止している荷重」が静荷重のことです。下図をみてください。静荷重における荷重と時間の関係を示しました。


静荷重


ある時点で荷重が作用した後は、時間経過しても荷重の大きさは一定です。


静荷重の求め方は簡単です。物体の質量×重力加速度を計算すれば良いです。机の上に置いた物の質量が100kgです。静荷重を計算してください。重力加速度は10m/s^2とします。


静荷重の求め方と計算


求め方は100kg×10=1000N⇒ 1.0kNです。Nの計算は下記が参考になります。

ニュートンは何kgf?1分でわかる変換、単位の意味、計算式

重量の単位は?N・kN・kgf・tonの換算と構造計算での使い方

静荷重の単位

静荷重の単位は


N

kN

N/㎡

kN/㎡


等を使います。荷重の単位の詳細は下記をご覧ください。

単位荷重とは?N・kN・kN/m²の換算と構造設計での使い方

静荷重と重量の違い

静荷重と重量の違いを下記に示します。


静荷重 ⇒ 時間の経過で変化しない荷重のこと。自重などが該当する

重量 ⇒ 物の質量に重力加速度をかけた値。物体に作用する重力の大きさ


重量と質量の違い、荷重と重量の違いは下記が参考になります。

質量、重量とは?1分でわかる意味、違い、換算、体重計、重力との関係

荷重と重量の違いは?1分でわかる違い、質量、重力加速度の関係

静荷重と動荷重の違い

動荷重とは、時間の経過と共に大きさが変化する荷重です。動荷重の1つに「衝撃荷重」があります。下図をみてください。縦軸が荷重の大きさ、横軸が時間です。


静荷重

静荷重と動荷重の違い


衝撃荷重が作用すると上図のような荷重―時間関係になります。これは「ある瞬間だけ荷重の大きさが最大値になる」ことを意味します。例えば、手で壁を「バン!」と押すと叩いた時に作用する荷重です。


あるいは机の上に向かって「勢いをつけて本を置く」と一瞬だけ「本の重さより大きな荷重」が作用します。


動荷重の例


動荷重の例2


このように同じ質量の場合、動荷重は静荷重より大きく静荷重を割り増しした値になります。衝撃荷重(衝撃力)の詳細は下記が参考になります。

衝撃力とは?意味・公式・単位と建築設計での衝撃荷重の扱い方

混同しやすい用語

静荷重(せいかじゅう)

時間の経過によって大きさが変わらない荷重。

建物の自重(固定荷重)や固定された設備機器の重量などが該当する。

動荷重と異なり、慣性力や衝撃力が生じないため、構造物への影響が比較的予測しやすい荷重である。

動荷重(どうかじゅう)

時間とともに大きさや作用位置が変化する荷重。

地震荷重・風荷重・積載荷重(人・車)などが代表例。

静荷重に対して、動荷重は慣性力や振動が伴うため、構造設計では静荷重より複雑な検討が必要になる。

静荷重を整理した表を示します。

項目内容備考
静荷重の定義時間が経過しても大きさが変化しない荷重建物自重・固定設備が代表例
動荷重との違い動荷重は時間とともに大きさや位置が変化する地震荷重・衝撃荷重が代表例
計算式荷重(N)= 質量(kg)× 重力加速度(m/s2)重力加速度≒9.8 または10 m/s2

まとめ

今回は静荷重について説明しました。

静荷重とは、時間の経過で大きさが変化しない荷重のことです。

机の上に置いてある本、家具は静荷重です。

「静止している荷重」と覚えておけばよいでしょう。

静止している物は「勝手に荷重が増えたりしない」ですよね。

逆に時間の経過と共に大きさが変化する荷重を「動荷重」といいます。

動荷重の詳細、荷重の種類は下記も参考になります。

荷重(かじゅう)とは?意味・読み方・種類(静荷重・動荷重)を解説

荷重がかかるとは?意味・加重との違い・固定荷重・積載荷重をわかりやすく解説

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理解度チェック

Q.

静荷重とは何で、代表例は何ですか。

答えを見る

時間が経過しても大きさが変化しない荷重のことです。机に置いた本・家具のように10年経っても大きさが同じ荷重で、代表例は物自体の重さ(自重)です。「静止している荷重」と覚えるとよいです。

Q.

静荷重の求め方と単位を答えてください。

答えを見る

物体の質量×重力加速度で求めます。例えば質量100kg・重力加速度10m/s2なら 100×10=1000N=1.0kN です。単位はN・kN・N/㎡・kN/㎡などを使います。

Q.

静荷重と動荷重の違いを答えてください。

答えを見る

動荷重は時間の経過とともに大きさや作用位置が変化する荷重で、地震荷重・風荷重・衝撃荷重などが代表例です。衝撃荷重はある瞬間だけ荷重が最大になり、同じ質量でも動荷重は静荷重より大きく(静荷重を割り増した値に)なります。動荷重は慣性力や振動を伴うため設計では複雑な検討が必要です。

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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