- 保有水平耐力って結局なんの力なの？
- 「必要」保有水平耐力と何が違うの？
- Qu≧Qunって、どっちがどっちか忘れる
- Ds値・Fesって何の係数？
- 計算ルート3ってよく聞くけど何のルート？
- 数式は分かったけど誰がいつ計算するの？
- 施工管理の自分にこれ関係あるの？
- 施工管理技士の試験では何を覚えればいい？
上記の様な悩みを解決します。
保有水平耐力は、構造計算の二次設計で出てくる用語で、施工管理にとっては「構造設計者との打合せ」「構造計算書の読み解き」「施工管理技士試験」で必ず一度はぶつかる言葉です。数式（Qun＝Ds×Fes×Qud）だけ見ると身構えますが、意味を一段ずつほどいていけば、現場の人間でも十分に理解できます。今回は定義・必要保有水平耐力との違い・計算ルート3・Ds値・Fesといった基本を押さえた上で、現役の施工管理目線で「現場のどの場面で関わるか」「施工管理技士試験でどこまで覚えればいいか」まで整理しました。
なるべく分かりやすい表現で記事をまとめていくので、初心者の方にも理解しやすい内容になっているかなと思います。
それではいってみましょう！
保有水平耐力とは？
保有水平耐力とは、結論「大地震時に建物が崩壊する直前まで踏ん張れる、各階の水平方向の耐力（持ちこたえられる力）」のことです。記号では Qu と書きます。
地震は建物を横にゆさぶる力です。その横揺れに対して「この階は最終的にどこまでの水平力に耐えられるか」を表したのが保有水平耐力です。ポイントは「崩壊する寸前まで」を見ている点で、部材が少しひび割れたり曲がったりしても、建物全体が倒れるまでには至らない、その限界の力を指します。
普段の許容応力度計算（一次設計）が「中小地震で建物を傷めない」ことを確かめるのに対して、保有水平耐力は「大地震で建物を倒さない」ことを確かめるための指標です。つまり一次設計が「日常の安全」、保有水平耐力の検討が「最後の砦」を担当している、という関係になります。
許容応力度計算の位置づけはこちらが参考になります。
僕の感覚だと、保有水平耐力は「建物が大地震でギリギリまで粘ったときの底力」と捉えると一気に分かりやすくなります。数式から入ると記号に飲まれますが、まず「大地震で倒れないための限界の踏ん張り」という日本語をつかんでおくと、後の計算式も意味が見えてきます。
保有水平耐力と必要保有水平耐力の違い
保有水平耐力（Qu）と必要保有水平耐力（Qun）は名前が似ていて混同しがちですが、役割は正反対です。違いは次の表のとおりです。
| 項目 | 保有水平耐力 Qu | 必要保有水平耐力 Qun |
|---|---|---|
| 意味 | 建物が実際に持っている耐力 | 建物が最低限持つべき耐力 |
| 立場 | 「持っている側」の実力 | 「求められる側」の基準値 |
| 求め方 | 荷重増分解析（崩壊形まで計算） | Qun＝Ds×Fes×Qud の式 |
| 判定 | この2つを比べる → Qu ≧ Qun ならOK |
二次設計では、各階ごとに「Qu ≧ Qun」、つまり「持っている耐力（Qu）が、求められる耐力（Qun）以上か」を確かめます。テストに例えると、Qun が「合格点」、Qu が「自分の得点」で、得点が合格点以上ならクリア、というイメージです。
どっちがどっちか忘れやすいですが、「必要（Qun）」のほうが「必要とされる＝求められるハードル（合格点）」、無印の「保有（Qu）」が「実際に保有している＝持っている実力（得点）」と覚えると、現場でも試験でも迷わなくなります。
耐力という言葉そのものの整理はこちらが詳しいです。
僕の考えでは、ここの「どっちが基準でどっちが実力か」さえ腹落ちすれば、保有水平耐力まわりの理解は半分終わったようなものです。逆にここが曖昧だと、後の Ds や Fes の話がすべて宙に浮きます。
保有水平耐力計算（ルート3）の位置づけと適用建築物
保有水平耐力計算は、構造計算ルートのうち、いわゆる「ルート3」と呼ばれる計算方法です。建築基準法では建物の規模や構造に応じて構造計算の方法が分かれていて、ルート3はその中でも本格的な計算に位置づけられます。
構造計算ルートの中での立ち位置
ルート1からルート3までの大まかな関係は次のとおりです。
| ルート | 計算の方針 | ざっくりした対象イメージ |
|---|---|---|
| ルート1 | 許容応力度計算で強度を確保 | 小規模で頑丈な建物 |
| ルート2 | 許容応力度等計算（剛性・偏心も確認） | 中規模・バランス確認が必要な建物 |
| ルート3 | 保有水平耐力計算（大地震時の粘りを確認） | 比較的大規模な建物 |
ルート1・2が「建物を強く作って地震に耐える（強度型）」発想なのに対し、ルート3は「建物が変形しながら地震のエネルギーを吸収して粘る（靭性型）」発想に立っています。この「強度で耐えるか、粘りで吸収するか」の違いが、後で出てくる Ds値の考え方に直結します。
ルート全体の選び方はこちらが参考になります。
適用できる建築物
保有水平耐力計算（ルート3）を適用できる建築物は、規模の面では「高さ60m以下」というのが基本の線引きです。高さ60mを超える超高層は、時刻歴応答解析という別の計算が必要になります。逆に60m以下であれば、規模の大きいRC造・S造の建物の多くがこのルート3で設計されています。
ルート3で設計すると、一部の仕様規定（柱・梁の寸法などの細かい決まり）が適用除外になり、建物の性能に応じた合理的な設計ができる、というメリットもあります。その代わり計算が複雑なので、構造計算適合性判定（適判）の対象になりやすい、という関係です。
建築基準法20条の構造強度の枠組みはこちらが参考になります。
僕としては、施工管理が押さえるべきは「ルート3＝大地震時の粘りまで見る本格計算で、大きめの建物に使われる」という立ち位置の理解で十分だと感じます。ルートの細かい条文番号まで暗記する必要はなく、構造設計者の話す「この建物はルート3で」という言葉の意味が分かるレベルを目指すといいです。
必要保有水平耐力の計算式（Qun＝Ds×Fes×Qud）
必要保有水平耐力（Qun）は、次の式で求めます。
Qun ＝ Ds × Fes × Qud
3つの要素の役割を一言でまとめると、次のようになります。
| 記号 | 名前 | ざっくりの役割 |
|---|---|---|
| Ds | 構造特性係数 | 建物の「粘り強さ」による割引（0.25〜0.55） |
| Fes | 形状係数 | 建物の「バランスの悪さ」による割増（1.0以上） |
| Qud | 大地震時の水平力 | 大地震でその階にかかる地震力（kN） |
つまり Qun は「大地震の力（Qud）を土台にして、粘り強ければ割り引き（Ds）、バランスが悪ければ割り増す（Fes）」という構造になっています。順に見ていきます。
Ds（構造特性係数）とは
Ds は「構造特性係数」と呼ばれ、建物の粘り強さ（靭性）に応じて必要な耐力を割り引くための係数です。値はおおむね0.25〜0.55の範囲で、粘り強く壊れる建物ほど小さく、もろく壊れる建物ほど大きくなります。
なぜ粘り強いと小さくできるかというと、地震のエネルギーを「変形」で吸収できるからです。塑性ヒンジ（部材がぐにゃっと曲がる箇所）が生じて建物全体がゆっくり変形しながら耐える壊れ方は、地震エネルギーをよく吸収します。逆に、せん断破壊や座屈のように一気に「パキッ」と壊れる壊れ方はエネルギーを吸収できないので、その分だけ大きな耐力が必要になり、Dsが大きくなります。
| 壊れ方 | 靭性 | Dsの傾向 |
|---|---|---|
| 塑性ヒンジによる全体崩壊（ぐにゃり） | 高い | 小さい（例：S造で0.25） |
| せん断破壊・座屈（パキッ） | 低い | 大きい（RC造で最大0.55程度） |
塑性変形や靭性の考え方はこちらが参考になります。
Dsが大きいほど Qun も大きくなる、つまり「もろい壊れ方をする建物ほど、より大きな耐力を持っていないと合格できない」という関係です。これは「粘れない建物には、その分だけ余分な強さを要求する」という、感覚的にも納得できるルールになっています。
Fes（形状係数）とFe・Fsとは
Fes は「形状係数」と呼ばれ、建物の形のバランスの悪さに応じて必要な耐力を割り増す係数です。値は1.0以上で、バランスが良ければ1.0（割増なし）、悪いほど大きくなります。
Fes は、平面的なバランスを見る Fe と、高さ方向のバランスを見る Fs の積で決まります。
| 係数 | 見ているバランス | 関係する指標 |
|---|---|---|
| Fe | 平面的なバランス（ねじれやすさ） | 偏心率 |
| Fs | 高さ方向のバランス（柔らかい階の有無） | 剛性率 |
偏心率が大きい（重心と剛心がずれてねじれやすい）建物や、剛性率が小さい（特定の階だけ柔らかい）建物は、地震時に力が偏って集中しやすいので、その分だけ割り増しが必要になります。とくに1階だけが柱だけのピロティ構造は、剛性率の面でこの割り増しを受けやすい代表例です。
偏心率・剛性率の計算はそれぞれこちらが詳しいです。
僕の整理では、Ds が「縦軸＝粘れるかどうかのボーナス（割引）」、Fes が「横軸＝バランスが悪いことへのペナルティ（割増）」と覚えると、2つの係数の役割が混ざらなくなります。
Qud（大地震時の水平力）とは
Qud は、大地震時にその階に生じる水平力です。地震力の計算と基本は同じで、標準せん断力係数 C0 を一次設計の0.2以上ではなく、大地震用に1.0以上として計算する点が特徴です。C0だけで比べると一次設計の5倍ですが、そこに Ds と Fes が掛かることで、最終的な必要耐力は建物の性能に応じて調整される、という仕組みです。
地震力そのものの計算はこちらが参考になります。
保有水平耐力（Qu）の求め方｜荷重増分解析と崩壊形
ここまでは「必要とされる側（Qun）」の話でした。次は「実際に持っている側（Qu）」をどう求めるかです。
保有水平耐力（Qu）は、荷重増分解析という方法で求めます。これは、建物に横向きの地震力を少しずつ増やしながら掛けていって、建物が崩壊形に達した瞬間の、各階の水平力の合計を Qu とする解析です。実際にはコンピューター（一貫構造計算ソフト）で計算します。
イメージとしては、建物を少しずつ横に押していって「もうこれ以上は耐えられない」という限界まで追い込み、そのときの力を読み取る、という作業です。
崩壊形の3タイプ
崩壊形には次の3種類があり、どれになるかで設計の良し悪しが変わります。
| 崩壊形 | どう壊れるか | 評価 |
|---|---|---|
| 全体崩壊形 | 建物全体がバランス良く粘って崩壊 | 望ましい（経済的・安全） |
| 部分崩壊形 | 一部の階で不安定になる | 注意が必要 |
| 局部崩壊形 | 局部的に先に壊れる | 余力があっても評価が下がる |
構造的に望ましいのは全体崩壊形です。建物全体で地震エネルギーを吸収するので、Ds を小さくでき、合理的な設計になります。逆に一部の階や部材が先に壊れる崩壊形だと、他に余力があってもその時点の力で頭打ちになり、評価が厳しくなります。
外力分布（Ai分布）と弱い階の話
地震の力は建物の高さ方向に均等にはかからず、一般に上の階ほど大きくなります。この高さ方向の力のかかり方を「外力分布」と呼び、基本となるのが建築基準法で定められた Ai分布です。
ここで現場目線でも知っておきたいのが、1階が駐車場で柱だけのピロティ構造や、下がRC造・上がS造の混構造のように、特定の階だけ極端に弱い建物です。こうした「弱い階（弱層）」があると、地震時にその階へ変形が集中して一気に崩壊する「ソフトストーリー崩壊」につながりやすく、構造設計者はその階の耐力を意図的に割り増すなどの配慮をします。
地震層せん断力係数（Ai分布を含む）はこちらが参考になります。
僕の感覚だと、施工管理が崩壊形の細かい解析まで追う必要はありませんが、「ピロティや混構造は弱い階ができやすく、構造設計上の要注意ポイント」という肌感覚は持っておくと、設計者との打合せや図面チェックで効いてきます。
施工管理が現場で保有水平耐力に関わる場面
ここが、構造計算の解説記事ではほぼ語られない論点です。保有水平耐力は構造設計者が計算するものですが、施工管理も無関係ではありません。むしろ「計算結果を現場で守る」のは施工管理の役割です。
施工管理が保有水平耐力に間接的に関わる場面は、主に次のとおりです。
- 構造計算書のチェック：適判や確認申請でやり取りする構造計算書に「Qu ≧ Qun」の検定結果が載るので、どの階に余裕がないかを把握しておく
- 構造設計者との打合せ：「この建物はルート3」「この階のDsが」という会話の意味が分かると、納まりや変更の相談がスムーズになる
- 鉄骨の保有耐力接合：S造では、部材より先に接合部が壊れないよう保有耐力接合が求められる。溶接・ボルトの施工品質が崩壊形の前提を支える
- 配筋・かぶりの管理：RC造の靭性（粘り強さ）は、せん断補強筋やかぶり厚さが設計どおり入っていて初めて成立する
- 設計変更時の感度：開口の追加や耐震壁の変更は、剛性率・偏心率を通じてFesに効くので、安易な「現場判断」は危険
保有耐力接合の詳細はこちらが参考になります。
とくに大事なのは、保有水平耐力という数字は「図面どおり正しく施工されて初めて成立する前提値」だということです。構造設計者が「全体崩壊形で粘る」と想定していても、溶接不良やかぶり不足、耐震壁の配筋ミスがあれば、想定より早くもろく壊れて前提が崩れます。
耐震壁の役割はこちらが参考になります。
正直なところ、施工管理が計算式を解ける必要はありません。ただ「自分たちの施工品質が、構造設計者の計算した粘り強さの土台になっている」という意識があるかどうかで、配筋検査や鉄骨の受入検査の目つきが変わってきます。
施工管理技士試験での保有水平耐力の押さえどころ
保有水平耐力は、1級建築施工管理技士の学科などでも問われるテーマです。とはいえ構造設計者ほど深く解く必要はなく、受験対策としては「用語の意味」と「大小関係」を押さえるのが費用対効果が高いです。
施工管理技士の試験対策として押さえたいポイントは次のとおりです。
- Qu ≧ Qun の関係（保有が必要保有以上ならOK）
- Qun＝Ds×Fes×Qud の式と、各記号が何を表すか
- Dsは粘り強い（靭性が高い）ほど小さくなること
- Fesはバランス（偏心率・剛性率）が悪いほど大きくなること
- ルート3＝保有水平耐力計算で、高さ60m以下が対象という枠組み
逆に、荷重増分解析の細かい手順や、Ai分布と必要保有水平耐力分布の使い分けといった構造設計者向けの論点は、施工管理技士試験では深追いしなくて大丈夫です。範囲を欲張らず、「意味」と「大小関係」に絞るほうが得点につながります。
構造設計という仕事の全体像はこちらが参考になります。
僕の考えでは、施工管理にとっての保有水平耐力は「満点を狙う分野」ではなく「用語の意味を取りこぼさず、確実に部分点を拾う分野」です。深入りして時間を溶かすより、ここで挙げた5点を確実に押さえて、他の得意分野に時間を回すのが現実的な戦略だと思います。
保有水平耐力に関する情報まとめ
- 保有水平耐力（Qu）：大地震時に建物が崩壊する直前まで踏ん張れる各階の水平耐力
- 必要保有水平耐力（Qun）：建物が最低限持つべき耐力。Qu ≧ Qun なら合格
- 計算ルート3：保有水平耐力計算のこと。粘りで地震エネルギーを吸収する靭性型、高さ60m以下が対象
- 計算式：Qun＝Ds×Fes×Qud
- Ds（構造特性係数）：粘り強いほど小さい（0.25〜0.55）。割引の係数
- Fes（形状係数）：バランスが悪いほど大きい（1.0以上）。Fe（偏心率）×Fs（剛性率）の割増係数
- Qud：大地震時の水平力。標準せん断力係数C0は1.0以上
- Qu（保有水平耐力）：荷重増分解析で崩壊形まで計算。全体崩壊形が望ましい
- 施工管理の関わり：構造計算書の理解、保有耐力接合・配筋・かぶりの品質確保が前提値を支える
- 試験対策：大小関係（Qu≧Qun）と式・各係数の意味・ルート3の枠組みを確実に
以上が保有水平耐力に関する情報のまとめです。
保有水平耐力は、数式から入ると難しく見えますが、「大地震で倒れないための限界の踏ん張り（Qu）が、求められる基準（Qun）以上か」という1本の軸で整理すれば、施工管理でも十分に理解できる用語です。そして現場目線で大事なのは、その計算上の粘り強さは、自分たちの溶接・配筋・かぶりといった日々の施工品質の上に成り立っているということ。ここを意識できると、構造計算書という紙の上の数字が、現場の作業とつながって見えてくるはずです。
保有水平耐力に関するよくある質問
Q1：保有水平耐力と必要保有水平耐力、結局どっちがどっちですか？
無印の「保有水平耐力（Qu）」が建物の実際に持っている耐力（実力）、「必要保有水平耐力（Qun）」が建物に最低限求められる耐力（合格点）です。二次設計では各階で「Qu ≧ Qun」、つまり実力が合格点以上かを確かめます。テストの得点と合格点の関係に置き換えると覚えやすいです。
Q2：保有水平耐力計算（ルート3）はどんな建物に使うんですか？
高さ60m以下の建物が対象で、規模の大きいRC造・S造の多くがこのルート3で設計されています。60mを超える超高層は時刻歴応答解析という別の計算になります。ルート1・2が建物を強く作って耐える発想なのに対し、ルート3は変形しながら地震エネルギーを吸収して粘る発想に立った、より本格的な計算です。
Q3：Ds値はなぜ粘り強いと小さくなるんですか？
粘り強い（靭性が高い）建物は、塑性ヒンジが生じてゆっくり変形しながら地震エネルギーを吸収できるからです。エネルギーを変形で逃がせる分、必要な耐力を割り引ける、という考え方でDsが小さくなります。逆にせん断破壊や座屈で一気にもろく壊れる建物は、エネルギーを吸収できないのでDsが大きくなり、より大きな耐力が必要になります。
Q4：保有水平耐力の検討と層間変形角の確認は、別物ですか？
別物ですが、どちらも二次設計（大地震に対する検討）の一部で、ルート3では両方を行います。層間変形角の確認は「各階がどれだけ変形するか（原則1/200以下）」を見る検討、保有水平耐力の確認は「各階がどれだけの水平力に耐えられるか（Qu≧Qun）」を見る検討です。変形量と耐力、見ている対象が違います。
層間変形角の基準はこちらが参考になります。
Q5：施工管理は保有水平耐力の計算ができないとダメですか？
計算そのものは構造設計者の仕事なので、施工管理が解ける必要はありません。施工管理に必要なのは、構造計算書に出てくる「Qu≧Qun」の意味が分かること、そして保有耐力接合・配筋・かぶりといった施工品質が、その計算上の粘り強さの前提になっていると理解していることです。式を覚えるより、現場で前提を崩さない意識のほうが実務では重要です。
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