【構造設計】法改定の背景を知る～意図とは逆に行ってしまった基準運用
こちらで法改定の背景を書いてきましたが今回はそんな改定の中で本来の趣旨とは異なる形で運営されている偏心率について書いていきたいと思います。
偏心率を満足させることが本当に安全なのかを改めて考える機会になれば幸いです。
①偏心率が誕生した背景
重心と剛心が乖離している（剛心が偏っている）建物を偏心していると呼び、現状の建築基準法の中では規定値以上に偏心している場合には、ルート３で設計することになります。またそのルート３で保有水平耐力計算をする場合には、必要保有水平耐力を割り増して、それを満足する耐力を確保することになります。
この偏心率に対しての規定が生まれた背景についてですが、1978年の宮城県沖地震で八戸の図書館が壁の偏在によるねじれによって大破したと推測されましたが、壁があったことによって倒壊を避けられたとされています。
倒壊は免れたとはいえ、剛性が偏在していることが構造上不利になることが明らかになりました。
②平面解析を前提とした偏心率
1981年に施行された新耐震設計法に偏心率は取り入れられました。この段階では手計算を前提とした評価方法として作られました。
本来は日本建築学会が10年後にDs値やFesを見直し、改正するはずでしたが何らの改定も行われませんでした。結果的に1995年の兵庫県南部地震をきっかけに改正が行われましたが、特に偏心率については見直しは行われませんでした。
この時期にWindowsが発売され、コンピュータの進化により一貫計算プログラムが構造計算の主流になりました。
現在では、応力解析は偏心の影響を考慮した三次元立体解析が主流であり、保有水平耐力計算では荷重増分法が主流です。
これらの解析手法が主流になることで、平面解析を前提としていた新耐震設計法との矛盾が生じました。
こういった矛盾に対しては計算プログラムによって、それぞれの方法で補正がなされることになりました。
③偏心率を満足させることが本当に安全なのか
三次元立体解析ではねじれによる応力が考慮されるため、一次設計においては、その応力に対して許容応力度計算を行えば十分です。
直交方向のフレームにも応力が生じるため、柱には二方向からの応力が作用します。そのため、一方向の応力だけでなく、二方向の応力を合算して検討する必要があるにもかかわらず、一般的には一方向の断面算定しか行われていないのが現状です。
一次設計における許容応力度計算では危険側の検討になっている可能性がありますが、保有水平耐力計算では、二重に偏心の影響を考慮していることになります。
すでに偏心による応力割り増しが考慮されているにもかかわらず、さらにFesを考慮することは矛盾しています。
このように、手計算を前提とした考え方と立体解析による解析結果との間に不整合を抱えたままの基準運用が続いています。その他にも、非剛床がある場合の偏心率算定の妥当性など、課題は山積しています。
一時期はこの矛盾に対し、必要保有水平耐力の割り増しを不要とすることが認められていた時期もありましたが、耐震偽装事件を契機に、この割り増しを不要とすることは違法であるとされ、工学的判断による柔軟な運用が認められなくなりました。
実際に背景を知らずに設計すると、偏心率を改善するためだけに耐震壁を撤去したり、過剰に耐震スリットを設けるといった不適切な設計が生じることがあります。これらの設計は本当に安全側の設計になっているのでしょうか？
壁の多い建物の耐震性の高さはこれまでの地震被害からも実証されています。偏心によるねじれについても、剛性を高くしてねじれる量を小さくすれば、偏心していることによる問題は軽減されます。
こうした歴史的背景と技術の進歩によるギャップを理解することが、表面的な基準遵守だけでなく、本当に安全で信頼できる建物を設計するために不可欠です。常に最善の耐震性能を追求する視点を持つことが求められています。
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