層間変形角 計算ツール｜階高から許容変形量を即算出、1/200・1/120と免震制振・弾塑性応答まで完全対応

計算式と用語定義

基本式

層間変形角 R = δ ÷ h

δ(デルタ)：i層の上下階に生じる相対水平変位[mm]
h：i層の階高[mm]
比の形で表現(1/200, 1/120, 1/100 等)し、無次元量です。

許容変位(mm)の逆算

許容層間変位 δmax = h ÷ 分母(200, 120, 100 等)

階高h=3,500mm(3.5m)の場合：

• 1/200基準：δmax = 3500 ÷ 200 = 17.5mm
• 1/120基準：δmax = 3500 ÷ 120 = 29.2mm
• 1/100基準：δmax = 3500 ÷ 100 = 35.0mm

設計変位の算定

実務では地震層せん断力Qiに対する各層の相対変位を、剛性・弾塑性剛性から静的増分解析または時刻歴応答解析で算出します。詳細は日本建築学会「建築物荷重指針・同解説」および同「鋼構造塑性設計指針」を参照。

建築基準法施行令82条の6

層間変形角の基準は建築基準法施行令第82条の6および同関係告示に規定。以下、規制の要点。

令82条の6 一次設計(稀に発生する地震)

第一号：各階の層間変形角が、原則として1/200以内であることを確かめること。
ただし、内外の仕上材・帳壁等に著しい損傷が生ずるおそれがないとして国土交通大臣が定めるものにあっては、1/120以内とすることができる。

これは「稀に発生する地震動(震度5弱程度、標準せん断力係数C0=0.2)」に対する弾性域での限界を規定するものです。「損傷限界」とも呼ばれます。

大地震時の限界(令82条の5・限界耐力計算)

限界耐力計算(令82条の5)では、「極めて稀に発生する地震動(震度6強〜7、C0=1.0)」で建物が倒壊・崩壊しないことが求められ、多くの構造で層間変形角1/100〜1/75までの応答が許容されます(構造種別・部材の靭性能により変動)。

ルート別扱い

• ルート1(比較的小規模)：層間変形角検討省略可(規模・階数の要件あり)
• ルート2(中規模)：一次設計で1/200(1/120)を確認
• ルート3(規模の大きい・複雑)：一次設計+保有水平耐力+層間変形角・剛性率・偏心率
• ルート4(超高層)：時刻歴応答解析(告示第1461号)

検討フェーズ別 許容値

免震・制振の目標水準

構造種別ごとの応答特性

仕上材・非構造部材の追従性

1/120緩和が適用できるかは、内外装仕上材・帳壁の追従性能で決まります。

1/120緩和が使えるかは、建築設備を含めた全ての仕上材・非構造部材について検証が必要。1箇所でも追従不可の部材があれば1/200基準を適用します。

免震・制振構造の設計目標

免震構造

大地震時に上部構造の層間変形角が1/300以下となるよう設計。積層ゴム支承・すべり支承・転がり支承で建物を地盤から絶縁し、揺れを大幅に低減します。免震層自体は積層ゴムのせん断ひずみ200-300%を許容(免震材料の性能で規定)し、水平変位は300-600mmに達することも。免震層クリアランス(建物と擁壁の隙間)を十分確保する必要があります。

制振構造

粘性ダンパー(オイル)・粘弾性ダンパー・鋼材(座屈拘束ブレース)・同調質量ダンパー(TMD)で応答低減。大地震時1/150〜1/200を目標とすることが多い。免震ほどの効果はないが、コスト・改修容易性で優位。既存建物の耐震補強にも活用。

設計指針

日本建築学会「免震構造設計指針」「パッシブ制振構造設計・施工マニュアル」・国交省告示第2009号(免震構造)・告示第184号(制振構造)に準拠します。

現場での使い方

よくある間違い・注意点

• 階高hに設計上の「梁天〜梁天」でなく仕上寸法を使用 — 令82条の6の階高は原則構造芯(梁天)基準で、内法(天井高)ではありません。特にRC造で構造芯と仕上寸法の差が大きい場合、変形角の分母が変わり結果が数%変わります。
• 1/120緩和を仕上材を検証せずに適用 — 全ての仕上材(内装・外装・帳壁・設備配管接続部)で追従性を検証しないと、大臣認定・確認検査で指摘対象。1つでも追従不可があれば1/200基準に戻ります。
• 弾性域と塑性域の混同 — 1/200は「弾性域(損傷限界)」、1/100は「塑性域(倒壊限界)」の指標。同じ「層間変形角」でも意味が全く違います。
• 剛性率・偏心率と混同 — 令82条の6には層間変形角(第一号)、剛性率(第二号)、偏心率(第三号)の3規定があり、目的が異なります。剛性率(0.6以上)は各階の柔軟性の均等性、偏心率(0.15以下)は平面的な剛性偏りを規定。
• 免震層と上部構造を同一視 — 免震層の水平変位(300-600mm)は「免震材料の設計変位」で、上部構造の層間変形角(1/300以下)とは別次元。図面・計算書で明確に区別してください。
• 非構造部材(帳壁・設備)の検討漏れ — 東日本大震災・熊本地震では、構造は無被害でも非構造部材(天井・外壁・エレベーター・設備)の被害で建物が長期使用不能になった事例が多数。層間変形角検討では非構造部材の追従設計を必ずセットで検討してください。
• 大地震時応答の楽観評価 — 略算・簡易解析では地震応答を過小評価するリスクあり。特にねじれ振動・多層モード共振・地盤との連成が影響する複雑建物は詳細時刻歴応答解析を実施してください。

関連する規格・法令

• 建築基準法施行令 第82条の6 ― 層間変形角の検討(第一号)、剛性率(第二号)、偏心率(第三号)を規定。
• 建築基準法施行令 第82条の5 ― 限界耐力計算の規定(大地震時1/100等の許容変形)。
• 国交省告示第1461号(2000) ― 超高層建築物(60m超)の時刻歴応答解析による構造計算基準。
• 国交省告示第2009号(2000) ― 免震建築物の構造計算基準。
• 国交省告示第184号(2001) ― 制振・エネルギー吸収構造の構造計算基準。
• 建築基準法施行令 第81条 ― 保有水平耐力計算(ルート3)の要件。
• 日本建築学会「鋼構造塑性設計指針」「鋼構造座屈設計指針」「RC造建物の耐震設計」 ― 各構造種別の実務設計指針。
• 日本建築学会「建築物荷重指針・同解説」 ― 地震荷重・風荷重の算定基準。
• 日本建築防災協会「既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震診断基準」 ― 既存建物の診断・補強設計基準。
• 住宅性能表示制度 ― 耐震等級1〜3の判定基準に層間変形角検討含む。

参考文献・公的資料

より正確な設計基準や解説を確認したい場合は、以下の公的機関・学会の資料を参照してください。

• 国土交通省 建築行政 ― 建築基準法・施行令・告示の一次資料、構造基準関係の最新改正情報。
• 日本建築学会 ― 鋼構造塑性設計指針、RC造建物の耐震設計、建築物荷重指針・同解説等の技術書出版元。
• 日本建築防災協会 ― 既存建物の耐震診断基準、耐震改修促進事業の実務資料。
• 日本建築センター(BCJ) ― 構造性能評価、大臣認定業務、免震・制振・超高層建築物の技術評価。
• 日本建築構造技術者協会(JSCA) ― 構造設計者の職能団体、設計実務ガイド。
• 日本免震構造協会(JSSI) ― 免震構造の技術基準・認定要領・設計事例集。
• 日本制振協会 ― 制振ダンパー・制振構造の技術情報。
• 建築行政情報センター(ICBA) ― 建築確認・構造適判・技術的助言の公式データベース。
• 文部科学省 学校施設の耐震化 ― 学校建築の耐震診断・補強の技術基準。
• 内閣府 防災情報のページ ― 中央防災会議報告書、大地震時の建物被害想定。

よくある質問（FAQ）

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