20

3.4 外力の類型化

外力を大まかに整理すると、「局部震度法」によるものが中心となる。また、配管系（横引き）に

関しては、「層間変形角・共振・合成応力（自重＋運転＋荷重＋内圧力＋地震力）」が項目に加わる。

更に、配管系（たて）になると「層間変形角・共振・合成応力（自重＋運転＋荷重＋内圧力＋地震

力）・座屈防止」が項目に加わる。

上記を踏まえ、各部位の外力を類型化として、文献調査から得た情報を「Ａ．外力算出法」と「Ｂ．

各部設計法」に分類・整理し、次頁以降に掲載する。

なお、類型化したシート中に記載した寸法等の基準は、本調査において参考とした学会等の推奨

値であり、法的な基準等として定められている数値でないことに留意する必要がある。

分類 番号 タイトル

Ａ０１ 局部震度法による地震力（設計用水平震度） Ａ０２ 局部震度法による地震力（設計用水平震度の考え方） Ａ０３ 動的解析結果による地震力（設計用水平震度） Ａ０４ 局部震度法による地震力の算出

外力算出法

Ａ０５ 配管系の耐震設計（地震力・層間変形角・共振）＜その１～その５＞

アンカーボルト（引抜力とせん断力）＜その１～その５＞

アンカーボルト（選定）＜その１～その３＞ アンカーボルト（簡易選定法）

Ｂ０１

アンカーボルト（信頼性）＜その１～その２＞ 基礎の検討＜その１～その２＞ 基礎の形状＜その１～その２＞ 基礎の検討（タイプ別）＜その１～その６＞

Ｂ０２

基礎の選定 頂部支持材の検討

Ｂ０３ 頂部支持材の方法 ＜その１～その３＞

Ｂ０４ 背面支持材の方法 耐震ストッパの検討 ＜その１～その２＞ 耐震ストッパの方法 ＜その１～その３＞ Ｂ０５ 耐震ストッパの選定 架台（高架台）＜その１～その３＞

Ｂ０６ 架台（天井吊り架台）＜その１～その３＞

Ｂ０７ 配管系の設計方針 ＜その１～その３＞ Ｂ０８ 横引き配管の設計 ＜その１～その８＞ Ｂ０９ たて配管の設計 ＜その１～その５－２＞ Ｂ１０ 配管系の耐震支持材の設計 ＜その１～その７＞ Ｂ１１ 配管系の耐震支持材と構造体との取合い部の設計＜その１～その２＞ Ｂ１２ 建築物のエキスパンションジョイント部を通過する配管等

各部設計法

Ｂ１３ フレキの長さ ＜その１～その７＞

21

Ａ．外力算出法（A01～A05）

Ａ０１： 局部震度法による地震力（設計用水平震度）

出典： センター指針：P6

外力

項目 参照ページ耐震クラスの適用例5.1.2 参9-11

22

Ａ０２： 局部震度法による地震力（設計用水平震度の考え方）

出典： センター指針：P8

外力

23

Ａ０３： 動的解析結果による地震力（設計用水平震度）

出典： センター指針：P9

外力

24

Ａ０４： 局部震度法による地震力の算出

出典： センター指針：P5

外力

項目 参照ページ第5章　付録5.2 参12-13

25

Ａ０５： 配管系の耐震設計（地震力・層間変形角・共振）＜その１＞

出典： 空衛学会：P115

外力

■設計荷重条件

■地震力（地震力・建築物の層間変形角・配管系と建築物の共振）

地震時に配管系に加わる地震力は、「①地震力」と「②建築物の層間変形角」と「③配管系と建

築物の共振」から決定される。ただし、個別の算出値がある場合は、その値を採用してよい。

＜地震力・解説＞

地震力は、大地震によって建築物躯体を介して配管系に生ずる「応答加速度」と、建築物躯体

の変形や振動などによって生ずる「強制変形」に分類されるため、配管系の耐震設計を行う際に

は、「応答加速度」と「強制変形」を同時に考慮する必要がある。

また、配管に関しては、「管軸直交方向」と「管軸方向」に区分して地震力を考慮する。

＜設計荷重条件・解説＞

配管系に加わる荷重としては、上記枠内の 4種類の荷重のほかに熱による力（Thermal Load）、

風圧力（Wind Load）、積雪荷重（Snow Load）、及び試験荷重（Test Load）などが考えられるが、

大地震時の組合せとしては、同時に起こらないと考えても問題ないため、組合せからは除外して

いる。

なお、熱による力の影響を考慮する場合は、設計荷重と熱荷重の組合せを行い、応力度の検討

を別途行うものとするが、耐震性の検討については除外してもよいと考える。

また、屋外に設置される配管系については、風圧力、積雪荷重、および地震力の中で 大のも

のを地震力とみなし、組合せを考える。

26

Ａ０５： 配管系の耐震設計（地震力・層間変形角・共振）＜その２＞

出典： 空衛学会：P115

外力

①地震力

設計用地震力は、下記枠内に示す設計用震度 kＨに配管などの運転重量を乗じた値とする。

配管系の自重支持における許容応力度は、長期許容応力度で部材の選定を行うことにしている

が、短期許容応力度は長期の 1.5 倍であるために、鉛直方向の地震力として 0.5G 相当分は見込ま

れていると考えられる。そのため、鉛直方向の計算上の地震力としては、1.0G 相当の水平方向の

設計用震度を用いてよい。

また、屋上配管の耐震支持架台のコンクリート基礎は、重要性の高い場合は 1.5G 相当の建築物

躯体と一体化する。

27

Ａ０５： 配管系の耐震設計（地震力・層間変形角・共振）＜その３＞

出典： 空衛学会：P116-117

外力

＜①地震力・解説＞

＜②建築物の層間変形角・解説＞

②建築物の層間変形角

大地震時の建築物の変形により配管系に生じた強制変形による応力度は、下記の設計用層間変

形角から算出する。ただし、大地震時の建築物の層間変形角が計算されている場合は、その値に

よる。

◆設計用層間変形角 1/200 （鉄筋コンクリート造・鉄骨鉄筋コンクリート造）

◆設計用層間変形角 1/100 （鉄骨造）

28

Ａ０５： 配管系の耐震設計（地震力・層間変形角・共振）＜その４＞

出典： 空衛学会：P117

外力

③配管系と建築物の共振

配管系は、建築物の一次固有周期との共振を避けるように支持固定を行う。

＜③配管系と建築物の共振・解説＞

本指針では、配管系の固有振動数が 3.3Hz 以上となることを原則としている。配管系は建築物

の振動によって加振されるので、配管系と建築物は共振増幅しないようにする。共振増幅を避け

るためには、両社の固有振動数の比がほぼ 0.8～1.25 の範囲に入らないようにすればよいと考え

られるが、下記のような問題がある。

29

Ａ０５： 配管系の耐震設計（地震力・層間変形角・共振）＜その５＞

出典： 空衛学会：P118

外力

＜③配管系と建築物の共振・解説（続き）＞

前述の(1)～(3)を合わせて考えると、低層の建築物になればなるほど配管の断面方向耐震支持

間隔を狭くしていかなければならない。また、高層の建築物の場合にはその一次固有周期は長く

なるものの、場合によっては二次、三次のモードの振動がかなり大きく出ることも考えられ、低

層の場合と同様の問題が残る。

30

Ｂ．各部設計法（B01～B12）

Ｂ０１： アンカーボルト（引抜力とせん断力）＜その１＞

出典： センター指針：P11-12

設計

図・式 参照ページ図2.1-1 P31図2.1-2 P32図2.1-3 P33図2.1-4 P342.1-1式 P312.1-2式 P322.1-3式 P31-322.1-4式 P332.1-5式 P332.1-6式 P332.1-7式 P34

31

Ｂ０１： アンカーボルト（引抜力とせん断力）＜その２＞

出典： センター指針：P13

設計

32

Ｂ０１： アンカーボルト（引抜力とせん断力）＜その３＞

出典： センター指針：P14

設計

33

Ｂ０１： アンカーボルト（引抜力とせん断力）＜その４＞

出典： センター指針：P15

設計

34

Ｂ０１： アンカーボルト（引抜力とせん断力）＜その５＞

出典： センター指針：P16

設計

35

Ｂ０１： アンカーボルト（選定）＜その１＞

出典： センター指針：P17

設計

項目 参照ページ第5章　付録5.5の表3.6 参14第5章　付録5.6「7.1設計」 参15

36

Ｂ０１： アンカーボルト（選定）＜その２＞

出典： センター指針：P18

設計

37

Ｂ０１： アンカーボルト（選定）＜その３＞

出典： センター指針：P19

設計

（５）計算を要しないもの

Ｍ8 以上のアンカーボルト 4本以上で床上に据付けられている機器については、その重量（Ｗ）

が縦横比（h／ℓ）と設計用水平震度（ＫH）を用いて図 2.1-8 により定められる許容重量以下であ

れば，アンカーボルトの選定計算をすることを要しない。

38

Ｂ０１： アンカーボルト（簡易選定法）

出典： 電設学会：P98

設計

項目・図 参照ページ3.2「計算による方法」 参35-37

図3.4-2 P37(図2.1-8)

39

Ｂ０１： アンカーボルト（信頼性）＜その１＞

出典： あと施工アンカー 附属書１

設計

１．金属拡張アンカー

金属拡張アンカーのドリルビット呼び径、穿孔深さ、理論上の 大引抜き力、長期許容引抜き

力、短期許容引抜き力を附表 1.1 に示す。

附表 1.1 金属拡張アンカーのドリルビット呼び径、

穿孔深さ、理論上の 大引抜き力、長期許容引抜き力、短期許容引抜き力

理論上の最大引抜き力※１ Tｍｃ (kN)

穿孔深さ(mm)

種 類 記 号 ねじの

呼び 18

N/mm2 21

N/mm2

36 N/mm2

ドリル ビット

呼び径※２

(mm) 基本 寸法

公差

長期許容引抜き力（kN）※３

短期許容引抜き力（kN）※３

K1-10 M10 8.6 9.3 12.1 12.5 12.0

40 ＋5 －0

0.5 0.75

K1-12 M12 13.6 14.7 19.3 16.5 16.0

50 ＋5 －0

0.5 0.75 内部コーン打込み式

K1-16 M16 19.8 21.4 28.0 20.5 20.0

60 ＋5 －0

0.8 1.2

K2-10 M10 8.9 9.6 12.6 14.5 14.0

45 ＋5 －0

2.7 4.0

K2-12 M12 13.9 15.0 19.7 18.0 18.0

57 ＋5 －0

4.2 6.3 スリーブ

打込み式

K2-16 M16 20.2 21.9 28.6 22.5 22.0

67 ＋5 －0

6.1 9.1

K3-10 M10 8.3 8.9 11.7 10.0 10.0

60 ＋5 －0

2.5 3.7

K3-12 M12 12.8 13.8 18.1 12.0 12.0

70 ＋5 －0

3.8 5.8 ウエッジ式

K3-16 M16 21.1 22.8 29.9 16.5 16.0

90 ＋5 －0

6.3 9.5

備考 ※１．理論上の 大引抜き力（Tｍc）は、計算式での Tｍc＝0.31√σB×Aｃで求めた値であり、

σBが 18N/mm2，21N/mm2，36N/mm2の値を示した。

※２．ドリルビット呼び径は、上段が日本仕様、下段がドイツ建設エンジニアリング協会規準の

ドリルビットを示す。

※３．長期許容引抜き力・短期許容引抜き力は、コンクリート強度（σB）が 18N/mm2における設

計上で使用する値を示した。

アンカーボルトは、「先付けアンカー」と「あと施工アンカー」に分類される。本項目（B01：

アンカーボルト）では、原則として、信頼性の高い「先付けアンカー」を使用することを推奨す

る。アンカーボルト種別の選定で、やむを得ず「あと施工アンカー」を採用する場合は、引抜き

力について留意されたい。

なお、「あと施工アンカー」は、「金属拡張アンカー」と「接着系アンカー」の２種類に分類さ

れ、「あと施工アンカー」の許容引抜き力については、下表を参照されたい。

あと施工アンカーの対象となる「コンクリート躯体」は、主として JIS A 5308（レディーミク

ストコンクリート）とし、18N/mm2が確保されていることが前提となっていることに留意されたい。

40

Ｂ０１： アンカーボルト（信頼性）＜その２＞

出典： あと施工アンカー 附属書１

設計

２．接着系アンカー

接着系アンカーのドリルビット呼び径、穿孔深さ、理論上の 大引抜き力、長期許容引抜き力、

短期許容引抜き力を附表 1.2 に示す。

附表 1.2 接着系アンカーのドリルビット呼び径、穿孔深さ、

理論上の 大引抜き力、長期許容引抜き力、短期許容引抜き力

種 類 記号 ねじの

呼び

理論上の

最大引抜き力

Tｍｃ (kN)

ドリルビット

呼び径

（㎜）

穿孔深さ※１

（㎜）

長期許容

引抜き力※３

（kN）

短期許容

引抜き力※３

（kN）

S1-10 M10 22.0 12 80 4.0 6.0

S1-12 M12 33.2 14.5 100 6.0 9.0 ガラス管式

S1-16 M16 57.3 19 130 8.0 12.0

S2-10 M10 22.0 12 80 4.0 6.0

S2-12 M12 33.2 14 100 6.0 9.0 フィルム

チューブ式 S2-16 M16 57.3 18 130 8.0 12.0

S3-10 M10 22.0 12 90 4.0 6.0

S3-12 M12 33.2 14 100 6.0 9.0 紙チューブ式

S3-16 M16 57.3 18 130 8.0 12.0

S4-10 M10 22.0 JCAA 規格による

※２

JCAA 規格による

※２ 4.0 6.0

S4-12 M12 33.2 JCAA 規格による

※２

JCAA 規格による

※２ 6.0 9.0

その他の接着

系アンカー

S4-16 M16 57.3 JCAA 規格による

※２

JCAA 規格による

※２ 8.0 12.0

備考 ※１．穿孔深さの公差は、－0～＋５mm とする。

※２．JCAA 規格とは、日本建築あと施工アンカー協会の規格をいう。

※３．長期許容引抜き力・短期許容引抜き力は、コンクリート強度（σB）が 18N/mm2における

設計上で使用する値を示した。

空衛学会の「建築設備用あと施工アンカー」によると、接着系アンカーは、顕著なコーン破壊

にならず、付着強度も低くなっており、10N/mm2の付着強度が確保されていえば、固結力として安

定した強度が得られると記載されている。したがって、コンクリートと接着剤の界面からの付着

破壊になることが多く、下表では「付着破壊引抜き力」を基準としていることに留意されたい。

41

Ｂ０２： 基礎の検討 ＜その１＞

出典： センター指針：P20

設計

基礎の断面形状は、主要構造躯体（床スラブ、はり）と一体化されたｄ・ｅタイプの基

礎を採用することを推奨する。また、基礎コンクリートの設計基準強度が 18N/mm2以上の

強度を有することが前提となっていることに留意されたい。

表 参照ページ表2.2-1 P42表2.2-2 P43表2.2-3 P44

42

Ｂ０２： 基礎の検討 ＜その２＞

出典： センター指針：P20

設計

式 参照ページ2.2-1式 P452.2-3式 P462.2-4式 P46

43

Ｂ０２： 基礎の形状 ＜その１＞

出典： センター指針：P21

設計

表 参照ページ表2.2-1 P42表2.2-3 P44

44

Ｂ０２： 基礎の形状＜その２＞

出典： センター指針：P22

設計

45

Ｂ０２： 基礎の検討（タイプ別）＜その１＞

出典： センター指針：P23

設計

46

Ｂ０２： 基礎の検討（タイプ別）＜その２＞

出典： センター指針：P24

設計

図・式 参照ページ図2.2-1 P45図2.2-3 P472.2-1式 P45

47

Ｂ０２： 基礎の検討（タイプ別）＜その３＞

出典： センター指針：P25

設計