建築用語『剛性』ってなに?
建築物研究家
建築用語『剛性』とは、弾性変形に対する抵抗度合いのことです。通常はヤング係数と、断面2次モーメントを掛け合わせたEIで表されます。
建築を知りたい
ヤング係数と断面2次モーメントって何ですか?
建築物研究家
ヤング係数とは、材料の弾性変形に対する抵抗度合いのことです。断面2次モーメントとは、部材の断面の形状を表す指標です。
建築を知りたい
剛性は、材料の性質、部材断面の形状、骨組みの構成方法などによって決定されるのですね。わかりました。
剛性とは。
剛性とは、弾性変形に対する抵抗度のことです。通常はヤング係数と、断面2次モーメントを掛け合わせた「EI」で表されます。剛性は、材料の性質、部材の断面の形状、骨組みの構成方法などによって決まります。
物体の変形は軸変形、曲げ変形、剪断変形、ねじり変形などに分けて考えることができます。それぞれの種類の変形に対して、剛性が定義できます。
建築においては、地震荷重を受けた際に、建物が倒壊しないようにすることが重要です。そのため、建物の剛性を評価することが必要となります。「剛性率」という指標を用いて、剛性を評価することができます。剛性率は、各階の剛性を全階の剛性の平均値で表したものです。
各階層ごとに剛性にばらつきがあると、地震荷重を受けた際に、その階に変形が集中して破壊に至る可能性があります。したがって、各階層の剛性にばらつきがないようにすることが重要です。
剛性の定義
建築用語の「剛性」とは、弾性変形に対する抵抗度合いのことを指します。通常はヤング係数と断面2次モーメントを掛け合わせたEIで表されます。材料の性質、部材断面の形状、骨組みの構成方法などによって決定されます。
物体の変形は軸変形、曲げ変形、剪断変形、ねじり変形などに分けて考えることができ、それぞれの変形に対して剛性が定義できます。建築においては、建物が持つ剛性の上下方向のばらつきを評価するために、剛性率という指標を用いられます。剛性率とは、各階の剛性を全階の剛性の平均値で表したものです。各階の剛性は、階高を地震荷重時の層間変形量で割った層間変形角の逆数で表されます。階層ごとに剛性にばらつきがあると、地震荷重を受けた際に、その階に変形が集中して破壊に至る可能性があります。
剛性に影響を与える要素
剛性に影響を与える要素には、材料の性質、部材断面の形状、骨組みの構成方法などが挙げられます。材料の性質としては、ヤング係数などが影響します。ヤング係数は、材料が引っ張られたり圧縮されたりしたときに、どれだけ変形するかを示す指標です。部材断面の形状としては、面積や断面2次モーメントなどが影響します。面積は、部材の断面積のことです。断面2次モーメントは、部材の断面形状が曲げモーメントに対してどれだけ抵抗するかを示す指標です。骨組みの構成方法としては、ラーメン構造、ブレース構造、壁式構造などが挙げられます。ラーメン構造は、柱と梁だけで構成された骨組みです。ブレース構造は、柱と梁に加えて、ブレースと呼ばれる斜材で構成された骨組みです。壁式構造は、壁で構成された骨組みです。これらの要素によって、剛性は大きく変化します。
剛性の種類
建築用語の「剛性」とは、弾性変形に対する抵抗度合いのことである。各階の剛性とその階で発生する層間変形との関係は、各階の剛性は、階高を地震荷重時の層間変形量で割った層間変形角の逆数で表される。各階の剛性は、層間変形角が大きくなるほど、また階高が小さくなるほど 大きくなる。耐震設計では、建物の剛性の上下方向のばらつきを評価するために、剛性率という指標を用いる。剛性率は、各階の剛性を全階の剛性の平均値で表したものである。
地震荷重を受けた際に、その階に変形が集中して破壊に至る可能性があるため、建物の各階の剛性にばらつきがあると好ましくない。このような現象は、ソフトストーリーと呼ばれる。ソフトストーリーは、他の階の剛性に比べて著しく小さい剛性を持つ階があり、地震荷重を受けた際に、その階に変形が集中して破壊に至る可能性がある。ソフトストーリーは、建物の倒壊につながる可能性があるため、耐震設計では、ソフトストーリーが生じないように配慮することが重要である。