剛節架構と耐力壁を併用した場合のDs値【建築士試験】
こんにちは！ゼロ所長です。
今日はAi分布と地震層せん断力係数について考えるね。
こんな問題が出題されることがある。
剛節架構と耐力壁を併用した場合、設計変更により耐力壁量が増加し、保有水平耐力に対する耐力壁の水平耐力の和の比率が0.5から0.8となったが、「耐力壁」及び「柱及び梁」の部材群としての種別が変わらなかったので Dsの数値を小さくした。
正解は・・・ ×となるのだけど、なぜだかわかる？
知識ゼロの人が読んだら意味不明の文章だね。
ゼロ所長も今回ばかりは専門用語の多さに圧倒されている…
でも頑張ろう。
一緒に考えてみよう。
剛節架構
ラーメン構造のこと！
柱と梁を剛接合（ガッチリ固めて一体化）することで、柱と梁だけで成立する構造だね。
剛節架構と耐力壁を併用
ラーメン構造と耐力壁が併用された構造のこと。
何も特別ではなくて、ごく一般的な構造だよ。
たとえば、真ん中は耐震壁があるけど、両側は柱と梁だけのラーメン構造なだね。
ラーメン構造と耐震壁の固さを比較すると、耐震壁が圧倒的にかたい！
フックの法則P＝Kδより、かたさKが大きいほどPも大きくなる。
つまり、力は固い部材に集まる傾向があるから、ラーメン構造と耐震壁を併用すると、とっても固い耐震壁に力が集中するんだ！
保有水平耐力
保有水平耐力は、難しく説明しようと思えばいくらでも難しく説明できる。
でも、ここは一言でいいきってみたい。
保有水平耐力は、建物が保有する水平方向の耐力なんだ！
保有水平耐力は、大地震が起きたときの建物の安全性を確認する値だ。
保有水平耐力が、建物に必要とされる水平耐力（必要保有水平耐力）より大きくなることを確認しないといけない。
分かりやすい解説を見つけたので下記が参考になるよ。
例えば、あなたが住んでいるマンションの必要保有水平耐力が5000ｋNだとします。このとき、保有水平耐力は5000ｋN以上でないと、建物は安全とは言えません。
建物の保有水平耐力は、鉛直方向に建つ構造部材（柱、耐震壁、ブレース）のもつ耐力を合算して算定したものだ。
このとき全てラーメン構造の場合、当然、保有水平耐力の内訳は柱の耐力の合算で100％の値になる。
ところが、ラーメン構造と耐震壁が併用される場合、各耐力も柱と耐震壁にいくらか分担されるね。たとえば、保有水平耐力の内訳をみると、80％は耐震壁で、残りの20％分が柱の耐力、のようにね。
問題文に明記された「保有水平耐力に対する耐力壁の水平耐力の和の比率が0.5から0.8となったが…」ってのは、そういう意味なんだ。
保有水平耐力に対する、耐力壁の水平耐力の和の比率を計算式で表すと
耐力壁の水平耐力の和／保有水平耐力
となる。そして、上記の値が0.5⇒0.8なので、保有水平耐力のうち80％分が耐力壁の水平耐力ということだね。
要するに、ほぼ耐力壁でもっている建物というイメージだ。
Ds（構造特性係数）
Dsは「構造特性係数」といって 建物の壊れ方 を表す値だ。Dsの詳細は下記で解説したよ！
今回は簡単に下記の２つを覚えておいて！
耐力壁やブレースが多い構造 ⇒ 急激に耐力が低下する壊れ方 ⇒ Dsは大きくする
ラーメン構造 ⇒ 粘り強く、じわじわと耐力が低下する壊れ方 ⇒ Dsは小さくする
こういう違いがあるんだ。
まとめ
よし。これまでの情報を元に整理しようか。
鉄筋コンクリート造では、耐力壁とラーメン構造（剛節架構）を併用することが多い。そして問題文には「 設計変更により 耐力壁量 が増加し… 」とあるね。
耐力壁が増えることは 「急激に耐力低下する壊れ方」の影響が強くなると考えればいいね。
つまり・・・ Dsは大きくなる。
Dsは小さくしてはいけないよ。
こんなかんじで問題を解けるよ！
参考
最後に参考にした記事を掲載しておくね～。それでは～。