NSJ住宅性能研究所

各部設計（木造住宅）シリーズ10

せん断力の負担

■木造住宅の床構面はなぜ重要？せん断力を床の奥行きで負担する考え方をわかりやすく解説

木造住宅の構造設計では、耐力壁だけでなく、床構面がどのように力を伝えるかを理解することが重要です。

とくに許容応力度計算では、床の中に流れるせん断力を具体的に求め、床が安全に力を伝えられるかを確認します。

この記事では、「せん断力は床の奥行きで負担する」という考え方を、できるだけわかりやすく解説します。

■許容応力度計算では床の中を流れる力を確認する

許容応力度計算では、上下階の耐力壁の位置関係や、床の区画の分かれ方を踏まえて、床面に流れるせん断力を計算します。

これは、床が単なる水平な板ではなく、地震や風の力を耐力壁へ運ぶ構造要素として働くからです。

そのため、床構面の検討では、

・どこにどれだけの水平力がかかるか
・力が床のどの部分を通るか
・その区間の床が十分な強さを持っているか

を確認する必要があります。


■2階30kN、1階70kNなら床には40kNが流れる

たとえば、

・2階に30kN
・1階に70kN

の水平力がかかる場合を考えます。

このとき、2階の床構面に流れる力は40kNになります。

上下階で負担する水平力の差を、床が受け持って伝達しているためです。

つまり、床は2階で受けた力を、そのまま下の耐力壁へ橋渡しする役割を果たしていると考えると理解しやすいでしょう。


■耐力壁線間で最も大きいせん断力が必要耐力になる

床に流れるせん断力は、耐力壁線ごとに区切って考えます。

左から順番に力の流れを追っていき、耐力壁線間ごとにどれだけのせん断力が流れるかを確認します。

そして、その区間で最も大きくなるせん断力が、その部分の床に必要なせん断耐力になります。

この考え方によって、床のどの部分に大きな負担が集中するかを把握できるようになります。


■なぜ「床の奥行き」で負担するのか

床構面のせん断力は、床の奥行きで負担すると考えます。

そのため、同じせん断力が流れていても、床の奥行きが大きければ、1mあたりに必要なせん断耐力は小さくなります。

一方で、床の奥行きが小さい場合には、同じ力をより短い長さで受けることになるため、1mあたりの負担は大きくなります。

つまり、床構面の安全性は、

・流れる力の大きさ
と
・それを受ける床の奥行き

の両方で決まるのです。

■吹き抜けがあると床に大きな負担がかかりやすい

この考え方は、吹き抜けのある住宅で特に重要になります。

吹き抜けを設けると、その部分では床が欠けるため、力を負担する床の奥行きが小さくなります。

結果、同じせん断力であっても、残された床にかかる単位長さあたりの負担は大きくなります。

そのため、吹き抜けのある建物では、床構面のせん断耐力を慎重に確認する必要があります。


＜まとめ＞床構面の設計では「力の大きさ」と「床奥行き」の両方が大切

木造住宅の床構面を考えるときは、単に「どれだけ力が流れるか」だけでは不十分です。

本当に重要なのは、力をどれだけの床奥行きで受けるのかまで見ることです。

特に、吹き抜けがある住宅や、床形状が複雑な建物では、床構面にかかる負担が局所的に大きくなることがあります。

そのため、許容応力度計算では、床に流れるせん断力を丁寧に確認し、必要な床倍率や構面性能を確保することが大切です。


次回は、吹き抜けと構造計算について、お話します。