積雪荷重は、積雪の単位荷重に屋根の水平投影面積と垂直積雪量を乗じて求めます。
垂直積雪量と屋根勾配から積雪荷重と屋根形状係数
建築基準法施行令 第86条(積雪荷重)
- 積雪荷重は、積雪の単位荷重に屋根の水平投影面積及びその地方における垂直積雪量を乗じて計算しなければならない。
- 前項に規定する積雪の単位荷重は、積雪量一センチメートルごとに一平方メートルにつき二十ニュートン以上としなければならない。ただし、特定行政庁は、規則で、国土交通大臣が定める基準に基づいて多雪区域を指定し、その区域につきこれと異なる定めをすることができる。
- 第一項に規定する垂直積雪量は、国土交通大臣が定める基準に基づいて特定行政庁が規則で定める数値としなければならない。
- 屋根の積雪荷重は、屋根に雪止めがある場合を除き、その勾配が六十度以下の場合においては、その勾配に応じて第一項の積雪荷重に次の式によつて計算した屋根形状係数(特定行政庁が屋根ふき材、雪の性状等を考慮して規則でこれと異なる数値を定めた場合においては、その定めた数値)を乗じた数値とし、その勾配が六十度を超える場合においては、零とすることができる。
μb=√cos(1.5β)
(この式において、μb及びβは、それぞれ次の数値を表すものとする。μb 屋根形状係数 β 屋根勾配(単位 度)) - 屋根面における積雪量が不均等となるおそれのある場合においては、その影響を考慮して積雪荷重を計算しなければならない。
- 雪下ろしを行う慣習のある地方においては、その地方における垂直積雪量が一メートルを超える場合においても、積雪荷重は、雪下ろしの実況に応じて垂直積雪量を一メートルまで減らして計算することができる。
- 前項の規定により垂直積雪量を減らして積雪荷重を計算した建築物については、その出入口、主要な居室又はその他の見やすい場所に、その軽減の実況その他必要な事項を表示しなければならない。
計算式
積雪の単位荷重は「積雪量 1 cm ごとに 1 m² につき何 N か」(N/cm/m²)なので、垂直積雪量(cm)を乗じると 1 m² 当たりの積雪荷重(N/m²)になります。屋根の水平投影面積(m²)を乗じると、屋根全体の積雪荷重(N)です。1,000 N が 1 kN です。
屋根形状係数 μb は、第4項の勾配による低減です。雪止めがある屋根には乗じません。勾配が 60° を超える屋根は 0 にできます。
国土交通省の資料の例
国土交通省の資料「建築基準法における積雪に関する基準について」は、単位荷重 20 N(約 2 kg 重)について「(例)積雪30cmの場合、600N/㎡(約61kg重/㎡)」としています。このアプリで垂直積雪量 30 cm・勾配 0° を計算すると 600 N/m² で、資料の例と同じです。
勾配が 30° の屋根なら、屋根形状係数 0.841 を乗じて 505 N/m² です。勾配の低減は「することができる」規定なので、低減しない 600 N/m² で計算することもできます。
構造計算での使い方(令第82条の組合せ)
求めた積雪荷重 S は、許容応力度等の計算で、ほかの荷重と組み合わせて使います。建築基準法施行令 第82条第2号の表は、次のとおりです(G は固定荷重、P は積載荷重、W は風圧力、K は地震力によって生ずる力)。
| 力の種類 | 想定する状態 | 一般の場合 | 多雪区域の場合 |
|---|---|---|---|
| 長期に生ずる力 | 常時 | G + P | G + P |
| 長期に生ずる力 | 積雪時 | — | G + P + 0.7S |
| 短期に生ずる力 | 積雪時 | G + P + S | G + P + S |
| 短期に生ずる力 | 暴風時 | G + P + W | G + P + W と G + P + 0.35S + W |
| 短期に生ずる力 | 地震時 | G + P + K | G + P + 0.35S + K |
一般の場合の積雪は短期(積雪時)だけですが、多雪区域では長期の積雪時にも 0.7S を見込み、暴風時・地震時にも 0.35S を加えます。このアプリは、多雪区域を選ぶと 0.7S と 0.35S を表示します。
垂直積雪量を超える雪が積もることもあります
国土交通省の資料によると、垂直積雪量は、全国の気象官署の積雪深のデータから50年再現期待値の積雪量を想定して定めた数値です。平成26年2月14日から15日の大雪では、屋根が崩落した建築物のあった地域で、基準上の垂直積雪量を超える積雪が記録されています。
| 市 | 基準上の垂直積雪量 | 15日の積雪量 |
|---|---|---|
| 青梅市 | 30 cm | 63 cm(青梅市役所・午前7時) |
| 三鷹市 | 30 cm | 41 cm(調布飛行場・午前7時15分) |
| 富士見市 | 30 cm | 39 cm(川越市・午前5時) |
| 熊谷市 | 30 cm | 59 cm(熊谷市・午前5時) |
表は同じ資料の「積雪による屋根崩落被害のあった地域の積雪量」から、市ごとの1行を写した物です。
出典
垂直積雪量と屋根勾配から積雪荷重と屋根形状係数