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耐震基準（たいしんきじゅん）とは、建築物や土木構造物を設計する際に、それらの構造物が最低限度の耐震能力を持っていることを保証し、建築を許可する基準である。
日本においては、建築物には建築基準法及び建築基準法施行令などの法令により定められた基準が、また、原子力発電所などの重要構造物や道路・橋梁などの土木構造物には、それぞれ独自の基準が設けられている。ここでは建築物の耐震基準について述べる。
目次
用語[]
水平震度地震時に構造物にかかる水平加速度の重力加速度に対する比（例：水平震度0.1＝0.1g）。気象庁が発表する揺れの大きさを表す震度と名称が似ているがまったく別の概念である。保有水平耐力「許容応力度等計算」という構造計算法においての二次設計に用いられる耐力。非常に大きな力を受けた場合、各部材は「弾性域」と呼ばれる復元可能な領域から「塑性域」と呼ばれる歪みを残留する領域に順次移行するが、それらが蓄積して、ある階を崩壊に至らしめるような水平力が存在する。これを以ってその階の保有水平耐力とする。どのような崩壊形を以って崩壊とするか、またその解析法についてはいくつか用意されており、同一の構造でも設計者の方針によって異なる数値となることがある。実務上では構造解析プログラムを用いて算定されるのが殆どである。日本における耐震基準の変遷[]
- 1920年（大正9年）12月1日 市街地建築物法（大正8年法律第37号）施行
- 1923年（大正12年）9月1日 関東大震災
- 1924年（大正13年） 市街地建築物法施行規則改正
- 1950年（昭和25年）11月23日 市街地建築物法廃止、建築基準法施行（旧耐震）
- 1971年（昭和46年）6月17日 建築基準法施行令改正
- 1981年（昭和56年）6月1日 建築基準法施行令改正（新耐震）
- 2000年（平成12年）6月1日 建築基準法及び同施行令改正
現行規定[]
建築基準法の規定[]
- 建築物の構造耐力は建築基準法第20条で以下のように規定されている。
- 建築物の安全上必要な構造方法に関して政令で定める技術的基準に適合すること。
- 次に掲げる建築物にあつては、前号に定めるもののほか、政令で定める基準に従つた構造計算によつて確かめられる安全性を有すること。
- 第6条第1項第2号に掲げる建築物＝木造の建築物で3以上の階数を有し、又は延べ面積が500平方メートル、高さが13メートル若しくは軒の高さが9メートルを超えるもの
- 第6条第1項第2号に掲げる建築物＝木造以外の建築物で2以上の階数を有し、又は延べ面積が200平方メートルを超えるもの
- 建築基準法第20条第1項による構造に関する技術的基準は、構造種類（木造、組積造、補強コンクリートブロック造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、無筋コンクリート造）ごとに建築基準法施行令第3章第1節～第7節の2（第36条～第80条の3）にて定められている。
- 建築基準法第20条第2項による構造計算法は建築基準法施行令第3章第8節（第81条～第106条）にて定められている。
構造計算法[]
現在、建築基準法施行令で認められている構造計算法は以下の4つである。
- 許容応力度等計算（施行令第82条-第82条の5）- 従来から用いられている方法。仕様規定とも呼ばれる。
- 限界耐力計算（施行令第82条の6）- 2000年の改正より新たに導入された方法。性能規定とも呼ばれる。
- エネルギー法 （施行令第81条ただし書き、平成17年国土交通省告示第631号）- 2004年より新たに導入された方法。
- 時刻歴応答解析（施行令第81条の2、平成12年建設省告示第1461号） - 高さ60mを超える超高層建築物では使用が義務づけられている
- 一次設計では構造耐力上主要な部分の地震時の応力度が許容応力度を超えないことを確認する（施行令第82条の1）。
- 二次設計では地震による変形に関する計算および材料強度による耐力計算を行い、基準を満たすことを確認する（施行令第82条の2～4）。
| 建築物の種類 | 一次設計（許容応力度計算） | 二次設計（保有水平耐力計算） | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 応力度（第82条の1） | 層間変形角（第82条の2） | 剛性率（第82条の3） | 偏心率（第82条の3） | 保有水平耐力（第82条の3） | |||
| 多雪区域 | 一般の区域 | ||||||
| 特定建築物以外の建築物 | G+P+0.35S+K | G+P+K | 計算の必要なし | ||||
| 特定建築物 | 高さ31m以下 | 200分の1以内 | 10分の6以上 | 100分の15未満 | 剛性率・偏心率が規定値外の場合下記を計算 | ||
| 高さ31m以上 | 材料強度によって決まる各階の保有水平耐力がQun以上 | ||||||
- Gは固定荷重による力、Pは積載荷重による力、Sは積雪荷重による力、Kは地震力による力。
- 各部分の地震力による力Kは、以下の層せん断力Qiを各層に作用させて計算する（施行令第88条）。
- 標準せん断力係数Co
| 一次設計（許容応力度計算） | 二次設計（水平保有耐力計算） | |
|---|---|---|
| 第三種地盤の木造建築物 | 0.3 | 1.0 |
| 上記以外の建築物 | 0.2 |
- 高さ方向分布係数Ai
- 振動特性係数Rt
T| R t = 1 {\displaystyle R_{t}=1} {\displaystyle R_{t}=1} | |
|---|---|
| Tc≦T<2Tc | R t = 1 − 0.2 ( T T C − 1 ) 2 {\displaystyle R_{t}=1-0.2\left({\frac {T}{T_{C}}}-1\right)^{2}} |
| 2Tc≦T | R t = 1.6 T c T {\displaystyle R_{t}={\frac {1.6T_{c}}{T}}} {\displaystyle R_{t}={\frac {1.6T_{c}}{T}}} |
- 地震地域係数Z（昭和55年建設省告示第1793号第1）
| 地域 | 地震地域係数Z |
|---|---|
| 静岡 | 1.2 |
| 北海道（根室・釧路・十勝・日高支庁）、青森（三八・上十三地区）、岩手、宮城、福島（浜通り全域、中通りのうち福島市、二本松市、田村市、伊達郡、安達郡、東白川郡、石川郡、田村郡）、栃木、群馬、茨城、埼玉、東京、千葉、神奈川、山梨、長野、富山（富山・高岡・砺波地区）、石川（奥能登地区以外）、福井、岐阜、愛知、三重、滋賀、京都、大阪、兵庫、奈良、和歌山、鳥取（因幡地方）、徳島（美馬・三好以外）、香川（大川・木田）、鹿児島（奄美地方） | 1.0 |
| 北海道（石狩・空知・後志・渡島・檜山・胆振支庁、上川支庁のうち富良野市、空知郡、勇払郡、上川郡南部、網走支庁のうち紋別以外）、青森（東青・中弘南黒・西北五・下北地区）、秋田、山形、福島（会津全域、中通りのうち郡山市、白河市、須賀川市、岩瀬郡、西白河郡）、新潟、富山（新川地区）、石川（奥能登地区）、鳥取（伯耆地方）、島根、岡山、広島、徳島（美馬・三好）、香川（大川・木田以外）、愛媛、高知、熊本（熊本市、人吉市、菊池市、阿蘇市、合志市、下益城郡、菊池郡、阿蘇郡、上益城郡、八代郡、球磨郡）、大分（大分市、別府市、佐伯市、臼杵市、津久見市、竹田市、豊後大野市、由布市、玖珠郡）、宮崎 | 0.9 |
| 北海道（留萌・宗谷支庁、網走支庁のうち紋別市、紋別郡、上川支庁のうち旭川市、士別市、名寄市、上川郡北部、中川郡）、山口、福岡、佐賀、長崎、熊本（八代市、荒尾市、水俣市、玉名市、本渡市、山鹿市、牛深市、宇土市、上天草市、宇城市、玉名郡、鹿本郡、葦北郡、天草郡）、大分（中津市、日田市、豊後高田市、杵築市、宇佐市、東国東郡、速見郡）、鹿児島（奄美地方以外） | 0.8 |
| 沖縄 | 0.7 |
- 一次設計の層間変形角は、地震力による構造耐力上主要な部分の変形によって特定建築物の部分に著しい損傷が生ずるおそれのない場合にあっては、120分の1以内でよい。
- 各階の必要保有水平耐力Qunは以下により計算する（施行令第82条の4）。
- 一次設計（損傷限界）では地震による加速度によつて建築物の地上部分の各階に作用する地震力及び各階に生ずる層間変位を次に定めるところによつて計算し、当該地震力が、損傷限界耐力（建築物の各階の構造耐力上主要な部分の断面に生ずる応力度が短期に生ずる力に対する許容応力度に達する場合の建築物の各階の水平力に対する耐力）を超えないことを確かめるとともに、層間変形角が200分の1（地震力による構造耐力上主要な部分の変形によつて建築物の部分に著しい損傷が生ずるおそれのない場合にあつては、120分の1）を超えないことを確認する（施行令第82条の6の3）。
- 二次設計（安全限界）では地震による加速度によつて建築物の各階に作用する地震力を次に定めるところによつて計算し、当該地震力が保有水平耐力を超えないことを確認する（施行令第82条の6の5）。
- 損傷限界時と安全限界時の地震力は、それぞれ許容応力度等計算における許容応力度と保有水平耐力と同じになるように対応づけられている[要出典]。
| 一次設計（損傷限界） | 二次設計（安全限界） | ||
|---|---|---|---|
| 損傷限界固有周期Td（s） | 損傷限界耐力Pdi（kN） | 安全限界固有周期Ts（s） | 保有水平耐力Psi（kN） |
| Td<0.16 | （0.64+6Td）×mi×Bdi×Z×Gs | Ts<0.16 | （3.2+30Ts）×mi×Bsi×Fh×Z×Gs |
| 0.16≦Td<0.64 | 1.6mi×Bdi×Z×Gs | 0.16≦Ts<0.64 | 8mi×Bsi×Fh×Z×Gs |
| 0.64≦Td | 1.024mi×Bdi×Z×Gs/Td | 0.64≦Ts | 5.12mi×Bsi×Fh×Z×Gs/Ts |
告示の「エネルギーの釣り合い基づく耐震計算等の構造計算」をしめす。
この節は執筆中です。加筆、訂正して下さる協力者を求めています。
時刻歴応答解析[]- 建築基準法施行令第81条の2で以下のように規定されており、告示で定める性質を持つ地震波形を用いて動的に解析することが義務づけられている。
- 告示では地震力の大きさとして、解放工学的基盤（S波速度400m/s以上の地盤）における加速度応答スペクトル（減衰定数5%）の大きさ（告示スペクトル）が指示されている。
| 周期T（s） | 加速度応答スペクトル（m/s/s） | |
|---|---|---|
| 稀に発生する地震動（レベル1） | 極めて稀に発生する地震動（レベル2） | |
| T<0.16 | （0.64+6T）Z | （3.2+30T）Z |
| 0.16≦T<0.64 | 1.6Z | 8Z |
| 0.64≦T | （1.024/T）Z | （5.12/T）Z |
ただし、Tは建築物の設計用一次固有周期（単位：s）、Zは地震地域係数である。
- 使用する地震波の継続時間は60秒以上とされている。
- 稀に発生する地震動によって建築物の構造耐力上主要な部分が損傷を受けないこと、極めて稀に発生する地震動によって建築物が倒壊、崩壊等しないことを確認する。
原子力発電所の耐震基準[]
原子力発電所の耐震基準は、「発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針」により規定されている。これは、1981年（昭和56年）に制定され、2006年（平成18年）に改定されたものである。多くの原子力発電所は1981年に制定された指針を元に設計されている。なお、指針制定前に作られた原発では、この指針とほぼ同じ方法が用いられているものの、動的解析に用いた波などが異なっている。以下では、原子力発電所に付属する建築物を中心に耐震設計の基準について述べる。
1981年の耐震設計審査指針上述のように日本国内の多くの原子力発電所はこの指針に則った形で設計されている。以下、本文中ではこの指針を旧指針と表現する。
この中で、発電用原子炉施設をどのような場所に設置するかを以下のように述べている。「発電用原子炉施設は想定されるいかなる地震力に対してもこれが大きな事故の誘因とならないよう十分な耐震性を有していなければならない。また、建物・構築物は原則として剛構造にするとともに、重要な建物・構築物は岩盤に支持させなければならない。」このように、旧指針においては岩盤上に発電所本館を設置することが求められていた。
また、原子炉施設を重要度に応じて、地震により発生する可能性のある放射線による環境への影響の観点から、Aクラス、Bクラス、Cクラスの3段階（なお、Aクラスのうち最重要であるものはAsクラスに分類される）に分けられ、それぞれに応じて設計上の地震力が規定されている。
2006年の耐震設計審査指針2006年9月19日に「発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針」として原子力安全委員会が決定したものである。以下現指針と表記する。
旧指針から約15年もの間旧指針が用いられてきた。しかし、その間にも地震学や地震工学において技術は格段に進歩したものの、それらの最新知見はほとんど反映されてこなかった。そこで、2006年に現指針が制定された。
旧指針では、前述の通り岩盤上に発電所本館等の重要施設を岩着することが求められていたが、現指針ではこれを「建物・構築物は、十分な支持性能を持つ地盤に支持されなければならない」に変更することとなった。
また、原子炉施設は重要度を四段階によるものから三段階のSクラス（旧指針におけるAsクラス、Aクラス）、Bクラス、Cクラスに変更した。
諸外国における耐震基準[]
ACI基準は Building Code Requirements for Structural Concrete and CommentaryASCE基準は Minimum Design Loads for Buildings And Other Structures関連項目[]
- 建築確認申請
- 構造計算書偽造問題
- 道路橋示方書
- 構造計算用語
参考文献[]
- 日本地震工学会 会誌第5号、2007年1月
外部リンク[]
- 発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針(旧)
- 発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針(新)
テンプレート:建築
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