地震時の水平力について

質問

仮設物の構造計算において、通常、地震時の水平力を自重の２０％と設定することがよくあると思いますが、その20％の根拠というのはどこにあるのでしょうか。

回答No.2

noname#65504

この考えは東京大学の教授であった佐野利器先生の理論が元になっております。この理論が地震加速度が水平力になるという考え方のものになっています。つまり水平外力は質量と水平加速度の積です。
自重とは質量と重力加速度の積ですので、水平加速度／重力加速度の比を自重にかけると水平外力になります。

０．２という数値の元は関東大震災における地震加速度が元になっています。
当時の地震計はこのような大地震を想定して作られていなかったので、振り切れており正確な数値は得られていませんが、東京で０．３Ｇ、横浜で０．３５Ｇと推定されていました。

その当時は構造材料の特性も十分研究されておらず、安全率を３倍とっていましたので、東京の値を参考にして（なぜか大きい数値の横浜の値は参考にされませんでした）、０．１という数値が使われるようになり、「市街地建築物法」という法律に採用されました。

その後、長期荷重・短期荷重という考えが生まれ、今まで使用していた０．１は長期、そして短期は長期の２倍とされ、０．２という数字が使われるようになりました（耐震基準の強化）。

その後、安全率の問題はどう扱われたのかわかりませんが（多分数値の一人歩き）、建築基準法が新設され（いわゆる旧耐震基準）、そこで０．２という数字が使われました。
建築基準法では建築構造物そのものの耐震設計法は、その後の被害地震などから不十分であるとされ、１９８１年の改正され、全く異なる考え方が導入され（応答加速度とかエネルギー的な考え方など）、この設計法は使われなくなり、別な値も使われるようになりました（それでも特に説明される根拠がなく０．２という数字は残っています）。

機械・土木構造物、仮説構造物などの耐震基準も建築基準法の旧耐震基準が使われいた時代に作られていますので（少なくとも私の知る限りでは機械の耐震設計基準作成には建築の構造家が参加しています）、同じ値が使われるようになりました。しかし、これらの分野では建築基準法とは異なり、変更なくそのまま使われていることもあるようです。

ちなみに、この計算方法は震度法と呼ばれています。

お礼

参考になりました。ありがとうございました。

回答No.1

daitei

地震の水平力を２０％に設定することが、
「よくあると思いますが」と書かれていますが、
２０％とは０．２Gのことと解釈して、
それは質問者の業界での話だと思います。
他の分野（例えば電気、電機）では、
水平力を０．３Gとして計算します。
この考えかたは、この先７５年間に発生しそうな
烈震（気象庁震度階６）相当の加速度０．３Gを
設計基準加速度に採用しているからです。
この値を２０％＝０．２Gにするかは、その機器の絶対的な
重量≒質量とか、設備の非重要性とか
復旧の容易さとかもろもろの条件を
勘案した結果が０．２Gでも許されるとしているのでは
ないでしょうか？
大型水槽、そのほかの比較的重い設備機器は、
最低０．３Gで計算し、高い建物の上部に行くほど、
数値を上げて厳しく設計します。
そのことを言っているのだと思いますが。