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建物は自分自身の重さに加え、人や家具、雪・風・地震などさまざまな力を受けています。これらの力をまとめて荷重と呼びます。構造設計とは、これらの荷重を安全に地盤まで伝える仕組みを作ることだと言えます。ここでは荷重の種類と、それが建物の中をどう流れていくかという概念を整理します。数値の計算には踏み込まず、力の道筋をイメージできることを目標にします。

荷重の種類

固定荷重と積載荷重は上から下へかかる鉛直方向の力が中心です。固定荷重は建物を構成するものの重さ、積載荷重は人や家具など後から載るものの重さ、という違いがあります。一方、風荷重と地震荷重は横方向に働く水平力が中心で、建物を倒そう・ねじろうとする点で性質が異なります。積雪荷重は地域によって想定する量が大きく異なり、雪の多い地域では設計上重要な荷重になります。

常時かかる荷重と一時的にかかる荷重

固定荷重は建物がある限り常にかかり続けます。積載荷重も基本的には常時かかりますが、用途（住宅・事務所・倉庫・店舗など）によって想定する重さが変わり、倉庫のように重いものを置く用途では大きな積載荷重を見込みます。これに対し、積雪・風・地震はいつもかかるわけではなく、起きたときに大きな力となる一時的な荷重です。設計ではこれらを単独だけでなく、起こりうる組み合わせ（たとえば地震と積雪が同時に起きる状況など）も想定して安全性を確認します。

力の流れ（荷重経路）

鉛直方向の荷重は、おおむね次の順に下へ伝わっていきます。

• 床（スラブ）が、人・家具・自重を受け止める。
• 梁が、床から伝わった力を受けて両端の柱へ渡す。
• 柱が、各階の梁から伝わる力と上階からの力を集めて下へ伝える。
• 基礎が、柱からの力を受けて広い面で地盤に伝える。
• 地盤が、最終的に建物全体を支える。

この一連の道筋を荷重経路といいます。力が途切れなく地盤まで流れる経路が確保されていることが、建物の安全の基本です。どこかで経路が途切れたり、無理に遠回りしたりすると、その部分に力が集中して弱点になります。階を下るほど、その上にあるすべての階の重さが積み重なって伝わるため、下階の柱は上階の柱より大きな力を負担する、という関係も荷重経路から理解できます。

水平力への抵抗

地震や風による横方向の力は、各階の床（水平面）がいったん受けて建物全体に分配し、耐力壁や筋かい、ラーメンの柱・梁がそれに抵抗して基礎へ伝えます。鉛直荷重の経路とは別に、水平力を流す経路も必要だという点が重要です。耐力壁の配置バランスが平面的に偏っていると、水平力に対して建物がねじれやすくなり、特定の部分に力が集中します。そのため、水平力に抵抗する要素をバランスよく配置することが求められます。

長期と短期という考え方

荷重を扱う際には、それがどれくらいの期間かかり続けるかという視点もあります。固定荷重や積載荷重のように長く（あるいは常に）かかり続ける状態を長期、地震や強風のように短時間だけ大きくかかる状態を短期と呼んで区別します。同じ部材でも、長く緩やかに力がかかる場合と、瞬間的に強い力がかかる場合とでは、想定すべき安全の度合いが変わります。計算には踏み込みませんが、「常時の重さ」と「いざというときの力」を分けて考えるという発想は、力の流れを理解するうえで役立ちます。

力の流れとBIM・データ

BIMモデルそのものは構造計算を行うわけではありませんが、部材の配置・断面・材質といった情報を持っているため、構造解析ソフトへ受け渡すデータの基礎になります。BIMモデルから構造解析用のモデル（部材を線・面に置き換えた解析モデル）を作る連携も行われます。力の流れを理解しておくと、モデル上で「なぜここに梁や耐力壁があるのか」「なぜ下階の柱が太いのか」を読み解けるようになり、データの妥当性チェックにも役立ちます。

力を受け持つ柱・梁・基礎などの部材については 構造・材料・設備 のカテゴリからたどってください。