設計荷重とは?種類、固定・積載・地震・風・雪、組合せの考え方など

  • 設計荷重って結局なに?
  • 荷重って何種類あるの?
  • 固定荷重と積載荷重の違いは?
  • G・P・S・W・Kの記号の意味は?
  • 長期荷重と短期荷重って何が違うの?
  • 荷重の組み合わせの考え方が分からない
  • 構造計算書のどこに荷重が書いてある?
  • 現場でスラブに資材を仮置きしていい重さは?
  • 用途変更したら荷重チェックっているの?

上記の様な悩みを解決します。

設計荷重は、建物がどんな力に耐えるよう設計されているかを示す、構造の出発点です。試験では数値を暗記する対象になりがちですが、施工管理としては「構造計算書が読める」だけでなく「現場で構造体に何をどれだけ載せていいか」の感覚まで持っておきたいところです。今回は固定・積載・積雪・風・地震の5種類と長期短期の組み合わせという基本を押さえた上で、現役の施工管理目線で「施工時荷重と設計荷重の違い」「資材の仮置きや用途変更で気をつけること」まで踏み込んで整理しました。

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!

目次

設計荷重とは?

設計荷重とは、結論「建物を設計するときに想定する、建物に作用するすべての力(荷重・外力)」のことです。

建築基準法施行令では、建築物に作用する荷重および外力として、固定荷重・積載荷重・積雪荷重・風圧力・地震力の5つを定めています。設計者はこれらを見込んで、柱・梁・床・基礎が壊れないように部材を決めていきます。つまり設計荷重は、その建物が「何を想定して、どこまでの力に耐えるよう作られているか」を示す前提条件です。荷重そのものの基本はこちらが詳しいです。

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構造計算書を開くと、最初のほうに「設計用荷重」や「荷重・外力」という章があり、この5つの荷重がどんな値で設定されたかが書かれています。施工管理がここを読めると、「この建物はどんな前提で設計されたのか」が分かり、施工中や引渡し後に構造体へ余計な負担をかけないための判断につながります。建物の外から作用する力という意味では、外力という言葉も合わせて押さえておくといいです。

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僕の整理では、設計荷重は「建物にかかる力の見積もり書」だと捉えると分かりやすいです。この見積もりを超える使い方をすると、想定外の負担がかかる、という関係を頭に入れておくのが大事です。

設計荷重の種類(固定・積載・積雪・風・地震)

設計荷重は、結論「常にかかる長期荷重と、たまにかかる短期荷重に分けられる5種類」です。

代表的な5つの荷重には、それぞれ記号があります。構造計算書では記号で書かれることが多いので、セットで覚えておくと読みやすくなります。

荷重 記号 内容 区分
固定荷重 G(D.L.) 建物自体の重さ(躯体・仕上げ・固定設備) 長期
積載荷重 P(L.L.) 人・家具・物など動く重さ 長期
積雪荷重 S 屋根に積もる雪の重さ 短期(多雪区域は長期も)
風圧力 W 風が建物に与える力 短期
地震力 K 地震時に建物に働く水平力 短期

固定荷重(G)と積載荷重(P)は常にかかり続けるので長期荷重、積雪(S)・風(W)・地震(K)はたまにしかかからないので短期荷重として扱われます。記号のGはDead Load(D.L.)、PはLive Load(L.L.)の流れで、構造図ではDL・LLと書かれることもあります。

僕の感覚だと、この5つは「いつもかかる重さ(G・P)」と「天災系の力(S・W・K)」の2グループで覚えると整理しやすいです。地震力だけは建物の重さに連動するので、G・Pと無関係ではない、という点も後で効いてきます。

固定荷重と積載荷重(長期荷重)

長期荷重は、結論「固定荷重(動かない重さ)と積載荷重(動く重さ)の2つ」です。

固定荷重は、柱・梁・床・壁といった躯体そのものの重さ(自重)に、仕上げ材や固定された設備・天井の吊り物などを加えたものです。動かない重量なので、図面と材料が決まればほぼ計算で出ます。

一方の積載荷重は、人・家具・什器のように動く重さで、どこに何が載るか正確には決められません。そこで建築基準法施行令第85条で、部屋の用途ごとに最低基準が決められています。さらに、同じ部屋でも「床用」「大梁・柱・基礎用」「地震用」の3つで値が分けられているのが特徴です。

室の用途 床用 大梁・柱・基礎用 地震用
住宅の居室・寝室・病室 1800 1300 600
事務室 2900 1800 800
教室 2300 1800 800
百貨店・店舗の売場 2900 2400 1100
劇場・集会場(固定席) 2900 2600 1600
自動車車庫・通路 5400 3900 2000

(単位:N/m²、建築基準法施行令第85条)

ここで「なぜ床用>大梁柱基礎用>地震用の順に小さくなるのか」が試験でも実務でもよく問われます。理由は、負担する部材が増えるほど荷重が平均化されるからです。床は局所的に重さを受けますが、地震用は建物全体で重さを受けると考えるので、1部材あたりの負担は小さくて済みます。倉庫や図書室のように重い物がびっしり載る部屋ほど積載荷重が大きく、自動車車庫が大きいのもそのためです。耐荷重という似た言葉との違いはこちらが参考になります。

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僕の考えでは、積載荷重の数値は全部暗記する必要はなく「住宅と事務室だけ覚えて、あとは用途ごとの大小のイメージを持つ」で十分です。重い物が載る部屋ほど大きい、という感覚さえあれば、構造計算書を見ても違和感に気づけます。

積雪・風・地震(短期荷重)

短期荷重は、結論「積雪・風・地震という、たまに大きくかかる外力」です。

それぞれ作用の仕方が違うので、順に押さえます。

積雪荷重(S)は、屋根に積もる雪の重さです。地域の積雪量(垂直積雪量)に応じて決まり、多雪区域では長期的にも考慮します。雪の重さは地域差が大きく、雪国では設計荷重の中でも支配的になります。

風圧力(W)は、風が建物に与える力です。速度圧(風の強さ)に風力係数を掛けて求めます。建物の高さ・形状・立地で変わり、高い建物や海沿いほど大きくなります。風荷重と風圧力の関係はこちらが詳しいです。

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地震力(K)は、地震時に建物に働く水平力です。固定荷重と積載荷重の和(多雪区域では積雪荷重も加える)に、地震層せん断力係数を掛けて計算します。つまり建物が重いほど地震力も大きくなる関係で、ここが「地震だけ建物の重さに連動する」と言われる理由です。

風力係数や速度圧の具体的な決め方は、こちらも合わせて読むと理解が深まります。

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実務だと、短期荷重は「その地域・その建物で何が効くか」を意識すると腹落ちします。雪国なら積雪、高層・海沿いなら風、どの地域でも地震、という具合に支配的な荷重が変わる、と捉えておくといいです。

荷重の組み合わせの考え方

荷重の組み合わせは、結論「長期は固定+積載、短期はそこに積雪・風・地震のどれかを足す」のが基本です。

実際の構造設計では、5つの荷重を単独で見るのではなく、同時に作用する状況を組み合わせて検討します。建築基準法施行令第82条で、一般区域と多雪区域に分けて組み合わせが決められています。

区分 一般区域 多雪区域
長期(常時) G+P G+P
長期(積雪時) G+P+0.7S
短期(積雪) G+P+S G+P+S
短期(暴風) G+P+W G+P+W/G+P+0.35S+W
短期(地震) G+P+K G+P+0.35S+K

ポイントは、長期は常にかかるG+Pが基本で、短期はそこに「積雪・暴風・地震のいずれか1つ」を足して検討することです。地震と暴風を同時には考えません(同時に起きる確率が低いため)。多雪区域では雪が常にある前提なので、組み合わせに積雪が加わるのが違いです。

この長期・短期の考え方は、部材の許容応力度計算とセットになっています。長期と短期で許容できる応力度が変わるので、合わせて押さえておくと構造計算書が読みやすくなります。

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僕の整理では、組み合わせは「G+Pは土台、そこに天災を1つ乗せる」と覚えると式が頭に入ります。多雪区域だけ雪が常駐する、という例外を押さえておけば、構造計算書の荷重組合せの章で迷わなくなります。

施工管理が現場で押さえる荷重

ここまでは設計が決める話でしたが、施工管理の出番はむしろここからです。結論「設計荷重は完成後の使用状態を想定したもので、施工中の荷重(施工時荷重)は別に考える必要がある」点です。

これは構造設計者向けの解説記事にはほとんど出てこない、施工管理ならではの観点です。設計荷重は基本的に「建物が完成して使われている状態」を想定しています。ところが施工中は、設計が想定していない荷重がかかる場面が多々あります。現場で特に注意したいのは次のような荷重です。

  • スラブ上への資材仮置き:鉄筋・型枠・ボードなどを一カ所に積むと、その部分の積載荷重を一気に超える
  • コンクリート打設時の支保工荷重:打設中の生コン+型枠+作業員の重さが下階のスラブと支保工にかかる
  • 重量物の搬入・揚重:機械・金庫・サーバーなどの集中荷重
  • 用途変更:居室を書庫や機械室に変えると、設計時の積載荷重を超える恐れ

特に多いのが、上階の打設前に下階のスラブへ資材を山積みするケースです。設計上の積載荷重(住宅居室なら床用1800N/m²程度)を、資材の集中積みで簡単に超えてしまいます。支保工の計画とスラブの強度発現を踏まえて、仮置きの位置と量をコントロールするのは施工管理の仕事です。仮設の計画段階でこうした荷重を見込んでおくことが大切です。

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用途変更も見落とされがちです。設計時に事務室だった部屋を書庫や重量機器の室に変えると、積載荷重が足りなくなることがあります。この場合は構造の再検討が必要で、勝手に判断せず設計者に確認します。構造設計の役割分担を理解しておくと、こうした相談がスムーズになります。

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現場目線で言えば、設計荷重は「完成後の前提」であって「施工中・将来の使い方まで保証するものではない」というのが肝です。図面の積載荷重を頭に入れた上で、施工中の仮置きや将来の用途変更で前提を超えないかを見張る、これが施工管理にとっての設計荷重の使い方だと考えています。

設計荷重に関する情報まとめ

  • 設計荷重とは:建物の設計時に想定する、作用するすべての力(荷重・外力)
  • 種類は5つ:固定荷重G/積載荷重P/積雪荷重S/風圧力W/地震力K
  • 長期と短期:G・Pは常時かかる長期、S・W・Kはたまにかかる短期
  • 固定荷重:躯体・仕上げ・固定設備の自重。積載荷重:人や物など動く重さ
  • 積載荷重は令85条で用途別に規定。床用>大梁柱基礎用>地震用の順に小さい
  • 短期荷重:積雪は地域差、風は高さ・形状、地震は建物の重さに連動
  • 荷重組合せ:長期はG+P、短期はそこに積雪・暴風・地震のいずれかを足す(令82条)
  • 多雪区域:常に雪がある前提で、組み合わせに積雪が加わる
  • 施工管理の注意:設計荷重は完成後の前提。施工時荷重(仮置き・支保工)と用途変更は別途確認

以上が設計荷重に関する情報のまとめです。

設計荷重は、建物が何に耐えるよう作られているかを示す前提条件です。5種類の荷重と長期・短期の組み合わせという基本を押さえれば、構造計算書の荷重の章は読めるようになります。その上で施工管理としては、設計荷重が「完成後の使用状態」を想定したものだと理解し、施工中の資材仮置きや支保工、将来の用途変更で前提を超えないかを見張ることが本当の仕事です。図面の積載荷重を頭に入れて現場を見られるようになると、構造体への余計な負担を未然に防げるようになるはずです。

設計荷重に関するよくある質問

Q1:設計荷重の5種類とは何ですか?

固定荷重(G)・積載荷重(P)・積雪荷重(S)・風圧力(W)・地震力(K)の5つです。建築基準法施行令で建築物に作用する荷重・外力として定められています。固定荷重と積載荷重は常にかかる長期荷重、積雪・風・地震はたまにかかる短期荷重として扱います。構造計算書では記号で書かれることが多いので、記号とセットで覚えておくと読みやすくなります。

Q2:固定荷重と積載荷重の違いは何ですか?

固定荷重は躯体・仕上げ・固定設備など「動かない重さ」、積載荷重は人・家具・物など「動く重さ」です。固定荷重は図面と材料が決まれば計算で出ますが、積載荷重はどこに何が載るか分からないため、建築基準法施行令第85条で用途別に最低基準が決められています。さらに積載荷重は床用・大梁柱基礎用・地震用の3つで値が分けられています。

Q3:なぜ積載荷重は床用>大梁柱基礎用>地震用の順に小さいのですか?

負担する部材が増えるほど荷重が平均化されるからです。床は局所的に重さを集中して受けるので大きく、地震用は建物全体で重さを受けると考えるので小さくて済みます。床から大梁・柱・基礎、そして地震用へと進むにつれて、1部材あたりの負担量が分散されて減っていく、という考え方です。

Q4:荷重の組み合わせはどう考えればいいですか?

長期はG+P(固定+積載)が基本で、短期はそこに積雪・暴風・地震のいずれか1つを足します。地震と暴風は同時に起きる確率が低いので同時には考えません。多雪区域では雪が常にある前提なので、組み合わせに積雪荷重が加わります。建築基準法施行令第82条で一般区域と多雪区域に分けて規定されています。

Q5:施工中にスラブへ資材を仮置きするのは設計荷重の範囲内ですか?

範囲外になることが多いので注意が必要です。設計荷重は完成後の使用状態を想定したもので、施工中に資材を一カ所へ山積みすると、設計上の積載荷重を簡単に超えます。下階のスラブ強度の発現状況と支保工計画を踏まえて、仮置きの位置と量をコントロールするのが施工管理の役割です。判断に迷う場合は設計者に確認してください。

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