塔状比とは？塔状比４以上の建物、設計の留意点

この記事の要点

塔状比は建物の幅（B）に対する高さ（H）の比率（H/B）で、転倒しやすさを判断する指標です。

塔状比が4以上になると塔状建物として別途転倒の検討が必要になり、設計上の留意が求められます。

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塔状比とは、建物の幅に対する建物高さとの比率です。つまり、建物の幅をＢ、建物高さをＨとすると

塔状比＝Ｈ／Ｂ

で算定できます。

塔状比

今回は

・塔状比とは？
・塔状比が4以上だとどうなる？

について解説します。塔状比は地震時における建物の転倒の検討に必要です。転倒の詳細は下記が参考になります。

転倒とは？1分でわかる意味、横転、転倒の検討方法

塔状比とは？

塔状比とは、建物の幅に対する建物高さとの比率です。建物の幅をＢ、建物高さをＨとすると

塔状比＝Ｈ／Ｂ

で算定できます。

塔状比は建物の転倒のしやすさをチェックする指標の１つで、一般に、塔状比が4以上になると転倒しやすい建物（塔状建物）となるため、別途、転倒の検討が必要です。

下図のとおり塔状比が大きくなるほど、地震力のような横力（水平力）に対して安定性を欠く印象をもつでしょう。

塔状比

上図の通り、Ｈ／Ｂが大きいほど、建物はひょろ長い建物となります（例えばエレベーター棟のような）。一方、小さければ横に長い建物です。

どちらが地震力に対して安定しているかといえば塔状比が小さい（Ｈ／Ｂが小さい）横に長い建物です。

よって、こういった建物は特別、塔状比に対して対応する必要はありません。

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塔状比4以上の建物と転倒の検討

塔状比が4以上の建物では転倒の検討が必要です。

なぜ、４以上なのか？と聞かれれば、過去の地震被害例やら研究結果から決められ、建築基準法に明記されています。

建築基準法には、塔状比４以上の建物に対して「転倒しないこと」が規定されています。

塔状比が大きくなると水平方向に作用する地震力により、転倒させようとするモーメントが大きく、基礎には大きな押し引きの力が作用します。

塔状比4以上の建物と転倒の検討

塔状比が4未満の建物では、上記の引き抜き力は問題になりませんが、塔状比が大きくなると引き抜き力が過大となり転倒の恐れがあるのです。

建物の転倒を防止するために適切な基礎の設計が必要ですが、杭基礎と直接基礎では考え方がややことなります。杭基礎の場合

・長期時反力+地震時引抜力＞0
・長期時反力+地震時引抜力＜杭の許容引抜き力

とします。

前者は、１つの支点に対する基礎フーチングを含めた長期の重量が、地震時の引き抜き力よりも上回っている場合です。

フーチングってなに？フーチングの意味と目的、地耐力との関係

後者は、長期重量よりも引き抜き力が上回っていますが、この引き抜き力を杭の引き抜き抵抗力に対して対応する場合です。※引き抜き力については、下記が参考になります。

杭の引き抜き抵抗力の算定方法

直接基礎の場合、地震時に基礎に作用する接地圧が大幅に割り増しされるので、これらの接地圧に対して地耐力が問題無いか検討して、基礎の形状や基礎深さなどを決定します。

塔状比４以上で転倒の検討では地震力を割増すこと

また、建築基準法で塔状比４以上の場合

「Ａi分布に基づく外力分布によって全体転倒の崩壊メカニズムとなる場合の標準せん断力係数Ｃｏが0.3以上となるか、

上部構造の保有水平耐力時と等しい地震層せん断力分布が作用するときに全体転倒の崩壊メカニズムとならないこと」

と明記されています。※保有水平耐力については、下記が参考になります。

必要保有水平耐力の算定方法と意味がわかる、たった3つのポイント

この法文を構造的に解釈すれば、転倒の検討では地震力をＣｏ＝0.3のベースシェアーとするか、

保有水平耐力時の検討で用いた１階のＤｓ値で地震力を割増す必要があります。

例えば、一般的なＥＶ棟は鉄骨造でルート３の設計が多いです。このとき、通常ならベースシェアー＝0.2ですが、これを0.30として転倒の検討時の地震力を設定するか、

Ｄｓ＝0.25（ＦＡランクの場合）をＣｏとして、地震力を1.25倍して転倒の検討を行います。

つまり、最低でも1.25倍の地震力にする必要があるということですね。※Ｄｓ値（構造特性係数）については、下記が参考になります。その他、下記も併せて学習しましょう。

構造特性係数とは？3分でわかる意味と算出方法

アスペクト比とは？1分でわかる意味、計算、縦横比、横縦比、建築物との関係

地震力の算定方法と、簡単にわかるZ、Rt、Ai、Coの意味

混同しやすい用語

塔状比（とうじょうひ）＝H/B

建物の幅Bに対する高さHの比率。塔状比が4以上になると転倒の検討が必要な塔状建物と判断される。数値が大きいほど細長い建物。

細長比（ほそながひ）

柱など圧縮材の断面寸法に対する部材長さの比率。部材の座屈（曲がり）しやすさを示す指標。塔状比が建物全体の転倒に関する指標であるのに対し、細長比は個別部材の安定性に関する指標という点が異なる。

試験での問われ方｜管理人の一言

塔状比の数値「4」は一級建築士試験の頻出ポイントです。塔状比4以上＝転倒の検討が必要、という数値をしっかり暗記しましょう。また、塔状比は建物全体の安定性（転倒）に関する指標であり、部材レベルの細長比（座屈）と混同しないよう注意してください。試験では「塔状比が大きいほど不安定」「水平力（地震力・風圧力）に対して転倒しやすい」という文脈で出題されます。