荷重とは？【単位や計算方法、種類や重量との違いを解説】

荷重とは、構造物に発生するあらゆる外力（外からの力）のことです。構造物の設計は安全性の上でとても重要ですが、その設計をするには荷重を正しく把握することが求められます。

そして、荷重を正確に把握するためには、どのような力が構造物に働いているのかを理解しなくてはいけません。その上で、荷重計算では通常時や地震時など、複数の外力を組み合わせて最悪な条件を想定する必要があります。

この記事では、荷重の概要や重量との違い、荷重の種類についてまとめました。計算方法まで解説しましたので、荷重に関する基礎知識としてご覧ください。

荷重とは

荷重とは、建物や構造物などに働いている力の総称を指します。力学上で難しく言うと、物体の2点間の接触した点で発生する力のことです。

設計や点検の場面でよく使用される専門用語であり、重さや圧力、動きなど、あらゆるものを考慮して求める必要があります。

荷重を求める理由

荷重は構造物の安全性を高める上で非常に重要です。例えば橋梁を例にすると、荷重設計が不適切だと以下のような問題が起きる可能性があります。

このようなトラブルを防ぐためには、荷重の種類などを把握して、正確に反映することがとても重要なのです。

荷重と重量の違い

荷重と似た言葉として重量があります。どちらも力を表す用語ではありますが、両者は以下の点で異なっています。

用語	意味	単位
重量	質量×重力加速度で得られる力	N（ニュートン）
荷重	重量を含め、外部から構造物に加わる全ての力	N、kN、kN/㎡など

つまり、重量は荷重の一部ということです。荷重には、地震や風、車両の動きによる力など動的な力も含まれます。

荷重の単位

荷重には質量の他に、地震力や風荷重など様々な力を含みます。そのため、荷重の単位も複数あり、具体的には次の通りに使い分けられます。

単位	説明	使用例
N （ニュートン）	基本単位 1kgの物体にかかる重量	視点荷重など
kN （キロニュートン）	1,000N 設計では主流	車両荷重、地震力
kN/㎡	面積当たりの力	積雪荷重、風荷重など
kN/m	単位長さあたりの力	床版・舗装の分布荷重

荷重の種類

構造物を設計する場合、その構造物に作用する様々な力を考慮する必要があります。代表的な荷重は次の通りです。

荷重の分類	概要	例
死荷重	構造物自体の重さ	床版・桁・舗装・地覆
活荷重	車両・人などの変動する重さ	自動車・電車・歩行者
衝撃荷重	瞬間的に受ける急激な力	トラックのジャンプ着地など
地震荷重	地震時に発生する慣性力	水平方向の地震動
風荷重	橋全体に作用する風圧	高架橋・斜張橋など
温度荷重	温度変化による膨張・収縮	支承・伸縮装置に配慮必要
制動・遠心力荷重	ブレーキや曲線走行時の力	水平力として加味

伸縮装置に発生する荷重

伸縮装置とは、橋や高速道路にある隙間に取り付けられる設備のことです。この設備の上を、荷物を乗せた車両が通行するため、伸縮装置には必ず荷重がかかります。

装置への荷重は、主に活荷重である輪荷重が発生しますが、この荷重を支持するか否かで伸縮装置の種類が変わります。

• 支持する‥荷重支持型
• 支持しない‥突合せ型

詳しくは次の記事にまとめていますのでご覧ください。

≫伸縮装置3つの種類【分類ごとの特徴と選び方を解説】

荷重の計算方法

荷重の計算は、構造物が受ける全体の力を見積もり、その強度などを評価するために行うものです。

設計においては、荷重は単体ではなく複数のものを組み合わせて、最大規模の力（最外力条件）を想定する必要があります。

具体的には次の通りです。

組合せ	内容
常時	死荷重+活荷重（長時間）
地震時	死荷重+地震荷重
積雪時	死荷重+積雪荷重+活荷重

これらのパターンは「荷重の組み合わせ（Load Combination）」と呼ばれており、設計基準で定められています。

それぞれの組み合わせに対して、曲げモーメントやせん断力などの部材の応力を求めて、許容応力よりも下回っているかを確認するのです。