許容応力度計算を構造計算担当がかんたん解説！実は最善の方法ではない？

注文住宅を計画中に、工務店から「許容応力度計算で耐震性を確認しています」と説明されても、「許容応力度計算って何？」と疑問を感じる方は多いでしょう。

実は、同じ「耐震等級3」でも、計算方法によって建物の安全性には大きな差があります。

家の耐震性をチェックする方法は、大きく分けて3つあります。

簡易的な方法から、より詳しく検証する方法まで、計算の精度に違いがあるのです。

本記事では、もっとも詳しく検証できる「許容応力度計算」の基本的な考え方と手順を、とにかく分かりやすく解説し、他の2つの方法（壁量計算・性能表示計算）との技術的な違いを明らかにします。

しかし、その許容応力度計算にも実はデメリットがあります。

そこで、そのデメリットを抑えつつ、コストと精度のバランスを取った計算方式があることもお伝えします。

なお、エムズアソシエイツでは全棟で構造計算を自社で実施し、構造設計担当者が部材寸法や接合部まで細部を検討しているため、数値に基づく安心を提供できます。

許容応力度計算とは？どのような仕組みで建物の安全性を確認する？

まずは、許容応力度計算の基本的な考え方と、計算の3つの手順を見ていきましょう。

「発生する力」と「耐えられる力」を比較する計算方法

許容応力度計算とは、建物の各部材（柱・梁・基礎など）にかかる力（応力度）を計算し、それが材料ごとに定められた許容応力度（安全に耐えられる最大値）以下であることを確認する、もっとも詳細な計算方法です。

基本の考え方は、「発生する力」よりも「材料が安全に耐えられる力」が大きいことを確認することです。

式で表すと次のようになります。

この関係がすべての部材で成り立っていれば、建物は安全に耐えられると判断されます。

木造住宅では、柱・梁・基礎などすべての構造部材について、地震や風・雪などさまざまな荷重が加わったときに発生する応力度を計算し、それぞれの材料（木材やコンクリート）の許容応力度と比較します。

この計算により、建物全体の安全性を数値で客観的に証明できます。

計算の流れは3つのステップで進む

具体的な計算の流れは、次の3段階で整理できます。

①建物にかかる鉛直方向・水平方向の力を計算する

まず、建物にどのような力（外力）が作用するかを数値化します。

鉛直方向の力（下向き）は、建物の重さ（固定荷重）や人・家具などの重さ（積載荷重）です。

水平方向の力（横から）は、地震力や風圧力などです。

これらの力を「荷重」として数値化し、建物全体にどんな影響があるかを把握します。

建物が重いほど下向き力が大きく、また重い建物ほど地震時の横揺れ力も大きくなるため、荷重算定は構造計算の出発点となります。

②柱・梁など各部材にかかる負荷を計算する

次に、荷重が建物のどの部分にどのように伝わるかを計算します。

柱・梁・基礎など、それぞれの部材に生じる力を求め、その断面積で割って「応力度（σ, τ）」を算出します。

部材に生じる力には、以下のようなものがあります。

つまり、「どれほどの力が部材の中に生じているか」を数値で表す段階です。

たとえば柱には上からの圧縮力（軸力）が、梁には曲げモーメントやせん断力が生じます。

③許容応力度と比較して安全性を確認する

最後に、材料ごとに定められた「許容応力度（安全に耐えられる最大値）」と、実際に発生した応力度を比較します。

この関係がすべての部材で成り立っていれば、安全に耐えられると判断されます。

もし超える場合は、部材の断面を大きくする・材質を変更するなどして再検討します。

たとえば、スギの柱とヒノキの柱では耐えられる力が違いますし、同じ材料でも太さによって耐えられる力が変わります。

このように、木材の種類や太さに応じて「この柱なら〇〇N/mm²まで安全」という基準値が決められており、それと実際にかかる力を比較して安全性を確認します。

現在では専用の構造計算ソフトを用いてコンピュータで迅速に計算するのが主流であり、手計算より短時間で詳細な検討ができます（ただし専門知識は不可欠）。

許容応力度計算は手間と高度な技術を要しますが、建物ごとの構造特性を反映したオーダーメイドの安全確認ができる点が特徴です。

壁量計算・性能表示計算は許容応力度計算とどう違う？

許容応力度計算の基本的な手順を理解したところで、他の計算方法との違いを見ていきましょう。

ここでは、壁量計算・性能表示計算・許容応力度計算が「何をチェックするか」という検証項目の違いを具体的に解説します。

なお、それぞれの計算方法が「どの法律・制度に基づくものなのか」「義務なのか任意なのか」といった制度・枠組みに関する違いについては、こちらで詳しく解説していますので、併せてご覧ください。

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壁量計算：壁の量だけをチェックする簡易的な方法

壁量計算は、建築基準法の最低限のチェック方法（仕様規定）の代表的なもので、他にも四分割法やN値計算法などを含みます。

壁量計算では、「地震や風に対して、必要な壁の量が確保されているか」だけを確認します。

具体的には、建築基準法施行令46条に基づき、壁の長さと倍率から必要な長さを満たすか計算します。

ただし、壁量計算では基礎・部材・接合部の詳細な強度を検証しないという弱点があります。

具体的には以下の項目が検証されません。

そのため、壁の量は十分でも、配置が偏っていたり、基礎が弱かったりすると、地震で倒壊するリスクがあります。

要するに壁量計算は「構造計算ですらなく、最低限の仕様チェック」なので、安全率を見込んで壁量に余裕を持たせる傾向があります。

性能表示計算：床の強度を追加するが基礎は見ない

性能表示計算は、耐震等級を判定するための計算方法です。

壁量計算に、床倍率（床の強度）やN値計算（接合部の強度）が追加されます。

具体的には、建物が住宅性能表示制度で耐震等級を得るために、床・屋根の剛性（床倍率）を加味し、それに応じて水平構面（床や屋根の面）の強度や横架材（梁）の接合部の強度も確認します。

壁の種類も、建築基準法ではカウントしない準耐力壁（通常の壁よりやや強い壁）まで含めて耐力を評価します。

つまり、壁の量だけでなく、床や屋根が地震で抜けないか、柱と梁のつなぎ目がバラバラにならないかまで見ることで、通常の壁量計算より精密な検討となり、耐震等級2以上（特に等級3）を取得可能にします。

ただし、性能表示計算でも基礎と部材の詳細な強度は計算しないという弱点が残ります。

具体的には以下の項目が不十分です。

つまり、壁や床・接合部は見るが、基礎や部材一つひとつの詳細な強度までは計算しないため、耐震等級3を取得できても、基礎が弱ければ上部構造が強くても地震で倒壊するリスクがあります。

要は、性能表示計算は壁量計算で不足しがちな水平構面や接合部・配置バランスのチェックを補強したものの、基礎・地盤や部材断面検討は詳細には踏み込まない中間レベルの計算です。

許容応力度計算：すべての部材を個別に検証する

そして、許容応力度計算は、最初にお話しした通り、もっとも詳細な計算方法です。

その理由は、壁量計算や性能表示計算では見ない項目まで含めて、すべてを検証する点にあります。

具体的には、以下のすべてを個別に数値で検証します。

つまり、壁量計算や性能表示計算では見逃される可能性のある弱点（基礎、各部材の個別強度など）を、すべて洗い出せます。

3つの計算方法の検証項目を比較表で確認

3つの計算方法の検証項目の違いを、一目で分かるように表にまとめました。

検討項目	仕様規定（簡易方式）	性能表示計算	許容応力度計算
壁量（必要耐力壁量）	○	○	◎
壁配置・バランス（偏心抑制含む）	○	○	◎
水平構面（床・屋根の剛性）	—	○	◎
梁（曲げ・せん断・たわみ）	—	○	◎
柱（軸力・細長比・座屈）	—	○	◎
接合部（金物・柱脚・端部）	○*	○	◎
基礎（接地圧・基礎梁・人通口等）	—	○	◎
地盤・杭（許容支持力設定）	—	○	◎
荷重組合せ（長期／短期・倍率）	—	○	◎
第三者現場検査	—	◎	—

※記号の意味：◎＝詳細に検証、○＝確認する、○*＝N値計算法などで確認、—＝検証しない

この表から分かるように、検証項目の数と精度に大きな差があります。

性能表示計算では仕様規定より多くの項目を確認しますが、「○」レベルの確認に留まります。

許容応力度計算は、すべての項目を「◎」（詳細に検証）レベルでチェックする唯一の方法です。

つまり、計算方法によって見落とされる可能性のある項目が違い、それが実際の地震時の建物の強さを左右するのです。

許容応力度計算はなぜもっとも信頼性が高いのか？

検証項目の違いを見てきましたが、それが実際の地震でどう差が出るのでしょうか。

ここでは、熊本地震の実際のデータと、建築研究所による科学的な検証結果をもとに、計算方法の違いが建物の安全性にどう影響するかを見ていきましょう。

熊本地震で確認された計算方法の違いによる差

2016年の熊本地震では、実例で計算方法の違いによる差が確認されました。

国土交通省と国立研究開発法人建築研究所による益城町中心部の全数調査では、住宅性能表示で耐震等級3だった16棟のうち14棟が無被害、2棟が軽微〜小破で、倒壊はゼロという結果でした。

一方、2000年基準以降の木造319棟全体では2.2%（7棟）が倒壊しており、等級3の強さが統計的に示されています。

さらに重要なのは、新耐震（1981年〜）以降で倒壊した83棟の主因が、「接合部が現行仕様どおりでない」（73棟）点です。

つまり、壁の量は足りていても、接合部が弱ければ倒壊するのです。

国立研究開発法人の再計算で分かった決定的な違い

熊本地震で倒壊した2000年基準木造のうち、図面が取れた数棟を、国立研究開発法人建築研究所が複数の計算方法で再評価しました。

その結果、決定的な違いが明らかになりました。

壁量計算で再評価した場合：倒壊した住宅と無被害の住宅で明確な差が出ず、どちらも「基準を満たしている」と判定されてしまいました。

つまり、壁量計算では倒壊の危険性を事前に見抜けなかったのです。

一方、許容応力度計算で再評価した場合：倒壊した3棟のうち1棟で検定比>1（基準不適合）が判明し、この建物は危険だと事前に判定できました。

原因は、屋根・外壁の重量が大きく、壁量法の想定重量を超えていたことでした。

つまり、「重い家」の危険性を見抜けたのは許容応力度計算だけだったのです。

この再計算結果は、先に見た検証項目の違いが、実際の地震での建物の安全性に影響する可能性が高いことを示しています。

なお、「同じ耐震等級3でも性能が違う」理由については、制度面の説明が必要なため、詳しくはこちらの記事をご覧ください。

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しかし、実は許容応力度計算には現実的な課題がある

このように、許容応力度計算はもっとも信頼性が高い計算方法なため、木造住宅では「許容応力度計算」を推奨されることが増えています。

しかし、実際には、詳細計算を行うと時間も労力もかかるため、費用が上がるという大きな課題があります。

許容応力度計算に必要な時間と費用

具体的に、許容応力度計算でどれくらい費用が変わるのか見てみましょう。

構造設計事務所など、外部に構造計算を委託した場合、それぞれの計算方法にかかる時間と費用の目安は以下の通りです。

これらはあくまで目安であり、建物の規模や複雑さによって変動します。

具体的には、100㎡前後の木造住宅で構造計算をすると、基礎と建物合わせて20万円ほどの費用がかかります。

面積が大きい建物や、複雑な形状の建物の場合は、もう少しコストアップするでしょう。

ただでさえ建材や人件費の高騰化が進み、住宅価格そのものが上昇傾向にある中で、さらに20〜40万円の追加費用は大きな負担となってしまいます。

この費用負担の問題に加えて、もう一つの大きな課題があります。

多くの工務店は外部の専門業者に委託している

それは、許容応力度計算を実施している工務店でも、その多くは構造設計事務所などの外部専門家に委託しているという点です。

なぜなら、許容応力度計算には構造力学や建築基準法の高度な専門知識が必要で、構造設計を専門とする一級建築士などの専門家でなければ行えないからです。

専用のソフトウェアを使用した複雑な計算が必要なため、社内に構造計算のスキルを持つ人材を確保・育成するのは簡単ではありません。

そのため、自社で構造計算を実施する場合と比べて、外注マージンが上乗せされ、費用がさらに高くなります。

加えて、計算に2〜3週間を要するため全体の工期にも影響し、設計変更のたびに追加費用と時間がかかるため設計の自由度も制限されます。

つまり、外注に頼らざるを得ない場合、費用・時間・柔軟性の3つすべてで制約を受けることになるのです。

多くの工務店がこれほどの制約を抱えながらも、外注に頼らざるを得ない背景には、日本の建築業界が長年抱えてきた構造的な問題や、2025年の法改正まで続いてきた制度上の課題があります。

詳しくは以下の記事で解説しています。

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実は、コストを抑えながら高い安全性を確保する方法がある

ここまで見てきたように、許容応力度計算は信頼性が高い一方で、費用・時間・柔軟性のすべてで制約を受けます。

しかし、エムズアソシエイツでは、自社で構造計算を実施することで、この課題を解決しています。

それが、300棟以上で検証してきた『エムズ式性能表示計算+a』という独自の方法です。

エムズ式の基本的な考え方：重要3項目に集中投資

エムズ式性能表示計算+αは、自社で構造計算を実施しているからこそ実現できる、独自の計算方式です。

許容応力度計算の良い点を取り入れつつ、「すべての項目を詳細計算する必要はない」という実務的な判断に基づいています。

構造計算には、以下の7つの検討項目があります。

エムズ式では、このうち特に重要な以下の3項目のみ、許容応力度計算を採用しています。

• ②壁のバランス
• ⑥梁材の設計
• ⑦基礎の設計

その他の項目は、性能表示計算レベルの検討に留めることで、コストと精度のバランスを最適化しています。

この方式は、実物件で許容応力度計算（全項目）と比較検証し、構造上の大きな優劣がないことを確認した上で採用しています。

下記の図は、構造計算の安全レベルを示したピラミッド図です。

エムズ式は、許容応力度計算（全項目）と性能表示計算の中間に位置し、コストと精度の最適なバランスを実現しています。

レベル	計算方法	耐震等級
1	①許容応力度計算（全項目）	2・3
2	②エムズ式性能表示計算+a	3
3	③性能表示計算	2・3
4	④仕様規定	1

重要3項目への集中投資：なぜこの3つなのか？

では、なぜこの3項目（②壁のバランス、⑥梁材の設計、⑦基礎の設計）を詳細に計算する必要があるのでしょうか。

それぞれの項目について、詳しく見ていきましょう。

②壁のバランス（偏芯率0.1以下を目標）

壁の配置が偏っていると、地震で建物がねじれて倒壊するリスクがあります。

建物の重さの中心（重心）と建物の強さの中心（剛心）がどれくらいズレているかを示す数値を「偏芯率」といいます。

数値が小さいほど地震に対する揺れが少なく、安全性が高くなります。

エムズでは、偏芯率0.1以下を目標に、耐力壁の配置を工夫し、建物全体のバランスを最適化しています。

⑥梁材の設計（1本ずつ詳細計算）

梁は建物の荷重を支える重要な構造材です。

簡易計算（スパン表による寸法確認）では見逃される可能性のある、たわみや曲げモーメントを、1本ずつ詳細に検証しています。

これにより、各梁の曲がりや力のかかり方を正確に確認し、建物全体の安全性を高めています。

⑦基礎の設計（地中梁基礎を全棟採用、詳細計算）

上部構造がどれだけ強くても、基礎が弱ければ地震で倒壊します。

エムズでは全棟で地中梁基礎を採用しており、詳細計算は必須です。

建物の基礎は構造設計ではまさにベースとなる大切な部分のため、詳細計算を実施しています。

下記の表は、構造計算7項目における「エムズ式」と「許容応力度計算」の比較です。

エムズ式では、重要な3項目のみ詳細計算（許容応力度計算）を実施していることが分かります。

	①壁量計算	②壁バランス	③水平構面	④柱の座屈	⑤接合部の設計	⑥梁材の設計	⑦基礎の設計
①許容応力度計算 （全項目）	●詳細計算	●偏芯率	●詳細計算	●詳細計算	●詳細計算	●詳細計算	●詳細計算
②エムズ式性能 表示計算+a	●簡易+a	●偏芯率	●床倍率の確認	●有効細長比	●N値計算	●詳細計算	●詳細計算
③性能表示計算	●簡易+a	●四分割法	●床倍率の確認	●有効細長比	●N値計算	●簡易スパン表	●簡易スパン表
④仕様規定	●簡易	●四分割法		●有効細長比	●N値計算

実物件での検証結果：300棟以上の実績が証明する安全性

実際に、エムズアソシエイツでは実物件でエムズ式と許容応力度計算（全項目）を比較検証しました。

その結果、構造上の大きな優劣がないことを確認しています。

この検証結果に基づき、300棟以上の住宅でエムズ式を採用し、すべての住宅で高い安全性を実現してきました。

許容応力度計算（全項目）と比べ、別途追加費用がかかることなく、同等の安全性を確保できる点が、エムズ式の最大の特徴です。

自社で構造計算を実施するからこそ実現できる3つの価値

このエムズ式は、自社で構造計算を実施する体制があって初めて実現できる方式です。

外注の場合、構造設計事務所は「全項目を許容応力度計算」という標準的な方法で計算するため、エムズ式のような柔軟な対応はできません。

自社実施だからこそ得られる3つの価値があります。

1. コスト削減：外注マージン分を削減し、標準仕様に含められる

自社で構造計算を実施することで、外注マージンを削減し、高精度な構造計算を標準仕様にできます。

多くの工務店では、許容応力度計算を実施する場合、構造計算そのものの費用に加えて外注マージンが上乗せされ、20〜40万円程度が施主負担となります。

建材価格や人件費の高騰で住宅価格が上昇し続ける中、この追加負担は大きな課題です。

しかし、エムズでは自社で構造計算を実施しているため、外注マージンが発生しません。

そのため、外注する場合よりもコストを抑えながら、エムズ式による高精度な構造計算を全棟に標準採用できます。

2. スピード向上：設計変更に即座に対応、工期短縮

デザイン設計と構造設計の担当者が社内で連携するため、設計変更があっても即座に対応できます。

外注の場合、変更のたびに追加費用と時間（数日〜1週間以上）がかかります。

しかし、自社実施の場合、設計者と構造計算担当者が常に隣で密に連携を取りながら設計を進められるため、設計変更にも迅速に対応でき、確認申請までの期間を短縮できます。

3. 設計の自由度：デザインと構造を初期段階から統合

デザインの初期段階から構造的な検討を加えられるため、安全性とデザイン性を両立した提案ができます。

これは外注では実現できない、自社実施ならではの強みです。

例えば、「大きな吹き抜けを作りたい」「壁一面の大開口を実現したい」といった要望があった場合、デザイン設計の初期段階から構造設計担当者が関わることで、安全性を確保しながらデザイン性の高い提案ができます。

外注の場合、デザインが固まってから構造計算に回すため、「構造上難しい」と言われて大幅な設計変更を余儀なくされることもあります。

このように、自社で構造計算を実施する体制は、コスト削減、スピード向上、設計の自由度という3つの価値を生み出し、エムズ式という独自方式を可能にしています。

まとめ：コストを抑えながら高い安全性を確保するなら、エムズにご相談を！

この記事では、許容応力度計算の基本的な考え方と3つの手順、そして壁量計算・性能表示計算との技術的な違いについて解説してきました。

許容応力度計算は、建物にかかる力を正確に数値化し、各部材・基礎・全体バランスを総合的に検証できる唯一の方法です。

同じ耐震等級3でも、壁量計算や性能表示計算では見ない部分まで含めて建物全体の安全性を精密に確認できるため、信頼性がまったく異なります。

しかし、建材価格や人件費の高騰が続く中、許容応力度計算自体の費用が高いのに加えて、多くの工務店では外注費用を施主に負担してもらわざるを得ず、採用が難しいという現実があります。

エムズアソシエイツでは、自社で構造計算を実施する体制を整え、『エムズ式性能表示計算+a』という独自方式で、必要以上のコストアップを避けながら高い安全性を実現しています。

300棟以上の実績で検証済みのこの方式は、追加費用なしですべての住宅に標準採用しています。

構造計算について、もっと詳しく知りたい方は無料相談でお気軽にご質問ください。

設計者が直接、数字だけでなく『なぜ安全なのか』という納得感をお伝えします。