層間変形角とは?1/200以下の基準と1/120緩和の条件(令第82条の2)
ルート君
層間変形角って、何のために計算するの?
層間変形角は、各階の水平変形量を階高で割った値で、令第82条の2により1/200以下が基本です。
層間変形角の算定式
R = δ / h
δ:当該階の層間変位(地震力に対する水平変形量)(mm)
h:当該階の階高(mm)
基準値:R ≦ 1/200
層間変形角はどう計算するのか(令第82条の2第一号)
層間変形角は、地震時に各階が水平方向に変形する量を階高で除した値です。
令第82条の2第一号に「各階の層間変形角は1/200以下でなければならない」と規定されています。
1/200という基準値にはどんな意味があるのか
層間変形角1/200は、例えば階高3mの場合、地震時の変形が15mm以内であることを意味します。
この基準は、外装材(タイル・ガラス)や間仕切り壁・仕上げ材が大きく損傷しない変形量として設定されています(1次設計の目標)。
1/120への緩和はどんな場合に認められるのか(令第82条の2第一号ただし書き)
外装材・間仕切り・仕上げ等に損傷が生じないことを確かめることができる場合は、層間変形角を1/120まで緩和できます。
| 条件 | 適用できる上限 |
|---|---|
| 原則(外装材等の損傷を確認しない場合) | 1/200以下 |
| 外装材等に損傷が生じないことを計算等で確認できる場合 | 1/120以下(緩和) |
層間変形角は耐震設計の目標とどう対応するのか
| 設計の目標 | 対象とする地震 | 変形の目標値 |
|---|---|---|
| 1次設計(損傷防止) | 稀地震動(Co=0.2相当) | 層間変形角1/200以下(外装・仕上げの損傷防止) |
| 2次設計(倒壊防止) | 極稀地震動(Co=1.0相当) | 保有水平耐力Qu ≧ Qun(倒壊防止) |
計算で何に注意が必要か
層間変形角の計算では、地震力として令第88条第1項に基づく各階の地震層せん断力を用います。
基礎固定の仮定を用いる場合が多いですが、地盤の変形を考慮する場合は令第82条第四号が適用されます。
なぜ1/200という制限値が設けられているのか
1/200という値は、タイル張り・ガラス窓・軽量間仕切りなどの非構造部材が損傷しない変形量として、過去の地震被害と実験から導かれた数値です。
なぜ1/120への緩和に「確認が必要」とされているかというと、外装材の種類や施工方法によって損傷に耐えられる変形量が異なるためです。
タイル張りと乾式壁では損傷しにくい変形量が違います。
緩和を認める代わりに確認義務を課すことで、設計の自由度を広げつつ非構造部材の安全性を担保しています。
試験で問われやすいポイント
- 層間変形角の規定値(令第82条の2第一号):原則1/200以下。1/120への緩和は「外装材等に損傷が生じないことを確かめた場合」のみ(ただし書き)。緩和の条件を満たさないまま1/120を適用するのは違反。
- 1/200の物理的意味:階高3mの場合、層間変位δ = 3000×(1/200) = 15mm以内。外装材・タイル・ガラス・間仕切りが破損しない目安として設定された値(1次設計の目標)。
- 1次設計(損傷防止)と2次設計(倒壊防止)の区別:1次設計=稀地震動(Co=0.2)で層間変形角1/200以下を確認、2次設計=極稀地震動(Co=1.0)でQu≧Qunを確認。ルート2・3は両方の確認が必要。
一問一答
Q. 層間変形角1/120への緩和が認められる条件は何か(令第82条の2第一号ただし書き)。
答えを見る
外装材・間仕切り壁・仕上げ等に損傷が生じないことを計算等で確かめた場合に限り、1/200の代わりに1/120まで緩和できる(令第82条の2第一号ただし書き)。緩和するためには追加確認が必要であり、無条件に1/120を使えるわけではない。
Q. 階高3.5mの階で層間変形角1/200以下が要求される場合、許容層間変位はいくつか。
答えを見る
δ ≦ h × (1/200) = 3500mm × (1/200) = 17.5mm。層間変位が17.5mm以内であれば令第82条の2第一号を満足する(令第82条の2第一号)。
Q. 層間変形角の1次設計上の目的は何か。また2次設計では何を確認するか。
答えを見る
1次設計では稀地震動(Co=0.2相当)に対して外装材・仕上げ・間仕切り等の損傷を防ぐことが目的(層間変形角1/200以下)。2次設計では極稀地震動(Co=1.0相当)に対して建物の倒壊防止を確認するため、保有水平耐力Quが必要保有水平耐力Qun以上であることを全階で確認する(令第82条の3)。
この記事のカテゴリの記事一覧は構造計算にまとめています。
参照
- 建築基準法施行令 第82条の2第一号(層間変形角の制限)