等価静的地震力とは？1分でわかる意味、地震層せん断力、動的解析との違い

この記事の要点

等価静的地震力とは、地震時に建物に作用する動的な力を、設計計算で扱いやすいように静的な力（水平力）に換算したものです。許容応力度計算（ルート1・ルート2）などの静的な設計法の基礎になっています。

試験では「等価静的地震力は動的解析を近似する方法」「層せん断力係数Ciを用いて各層の地震力を算定する」という点が問われます。動的解析（時刻歴応答解析）との違いも整理しておきましょう。

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等価静的地震力とは、地震時の動的な力を静的な水平力として近似的に表し、構造設計に用いる方法です。

実際の地震は時刻とともに変化する動的な力ですが、これを静的な力として設計計算に使えるように変換したものです。今回は等価静的地震力の意味、地震層せん断力との関係、動的解析との違いについて説明します。

地震力の算定方法の基礎は、下記が参考になります。

地震力の算定方法と、簡単にわかるZ、Rt、Ai、Coの意味

耐震等級とは？1分でわかる意味、建築基準法との関係

等価静的地震力とは？

等価静的地震力は、時々刻々と変化する地震動の加速度を、最大応答値に基づいて静的な水平荷重に置き換えた力です。イメージしてみてください。建物に地震が来ると、各層は動的に揺れます。この動きを「最大でどれくらいの水平力が作用するか」に変換して、静的な計算に使うのが等価静的地震力の考え方です。

この考え方を使えば、複雑な動的解析をしなくても、各層の地震力（層せん断力）を計算できます。日本の建築基準法に基づく許容応力度計算（ルート1・ルート2）では、等価静的地震力の考え方が基本になっています。

地震層せん断力との関係

等価静的地震力を使うと、各層の地震層せん断力 Qiを次のように算定できます。

試験対策では、層せん断力係数Ciを用いて各層の地震力を算定する方法として押さえておきましょう。

Qi（i層の地震層せん断力）＝ Ci × Wi
Ci：層せん断力係数（高さ方向の分布係数Aiと設計用標準せん断力係数C₀から算定）
Wi：i層以上の建物重量

上の式のCiに含まれるZ（地震地域係数）、Rt（振動特性係数）、Ai（層せん断力分布係数）が、地震力の計算を地域・建物特性・高さ方向に応じて補正します。

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動的解析との違い

等価静的地震力の方法と、動的解析（時刻歴応答解析など）の違いを下表で整理してください。

項目	等価静的地震力	動的解析
方法	動的効果を静的水平力に換算	時刻歴で動的応答を計算
計算の複雑さ	比較的単純	複雑（専用ソフトが必要）
主な適用	ルート1・ルート2（許容応力度計算）	超高層・免震建物など
精度	近似値（保守的な場合もある）	より精密な応答を把握できる