1.1 地震力

1.1.1 地震層せん断力係数 Ci と層せん断力 Qi

地震層せん断力係数 Ci と層せん断力 Qi は、建築基準法施行令 88 条に基づいて算定します。

\[ C_i = Z \cdot R_t \cdot A_i \cdot C_0 \]

\[ Q_i = C_i \cdot W_i \]

ここで Wi は当該層が支える部分の固定荷重と積載荷重の合計、すなわち当該層以上の累積重量を表します。

算定式

当該層以上の累積重量比:

\[ \alpha_i = W_i / W_{\text{total}} \]

\[ A_i = 1 + \left( \frac{1}{\sqrt{\alpha_i}} - \alpha_i \right) \cdot \frac{2T}{1 + 3T} \]

\[ C_i = Z \cdot R_t \cdot A_i \cdot C_0 \]

\[ Q_i = C_i \cdot \alpha_i \cdot W_{\text{total}} = C_i \cdot W_i \]

各層水平外力（最上層は \( P_i = Q_i \)）:

\[ P_i = Q_i - Q_{i+1} \]

実装：squid_n_load::ai::ai_distribution（crates/squid-n-load/src/ai.rs）が算定し、層せん断力は \( Q_i = C_i \cdot W_i \)（累積重量）で求めます。 pi_from_qi が Qi の差分から Pi を求め、数値誤差による微小負値（\( < -10^{-9} \cdot Q_1 \)）を検出したうえで max(0) にクランプします。

Pi の載荷先：各層の水平外力 \( P_i \) は、その階の剛床（ダイアフラム）の代表節点へ載せます。 載荷先は階の剛床の数で決まります。

剛床のない階でも層せん断力の総量 \( P_i \) は保たれます（階と剛床は別のものであり、 剛床を持たない階にも法規上の層としての水平力が生じるため）。ただし載荷位置は床面の 代表点ではなく個々の節点になります。

副剛床の層せん断力係数 \( C_i \) を直接入力した剛床は、主系統の Ai 分布から除外し、 その剛床の重量に \( C_i \) を乗じた水平力を等価震度として別途作用させます。主系統の 地震用重量は、階の地震用重量から副剛床の重量を控除した値（負値は 0 に頭打ち）とします。

1.1.2 振動特性係数 Rt

振動特性係数 Rt は、昭和 55 年建設省告示第 1793 号 第 2 に基づき、地盤種別ごとの卓越周期 Tc によって 3 つに場合分けして算定します。

算定式

\[ R_t = \begin{cases} 1.0 & (T < T_c) \\ 1 - 0.2 (T/T_c - 1)^2 & (T_c \le T < 2T_c) \\ 1.6 T_c/T & (2T_c \le T) \end{cases} \]

実装：squid_n_load::ai::rt(t, tc)（ai.rs:25）が算定し、分岐しきい値は tc と 2·tc、係数は 0.2 と 1.6 です。

1.1.3 地盤種別と卓越周期 Tc

卓越周期 Tc は、昭和 55 年建設省告示第 1793 号 第 2 に基づき、第 1 種、第 2 種、第 3 種の地盤種別ごとに定めます。

算定式：第 1 種 \( T_c = 0.4\ \text{s} \)、第 2 種 0.6 s、第 3 種 0.8 s。

実装：squid_n_load::ai::tc_of(soil)（ai.rs:35）が算定し、地盤種別は SoilClass { I, II, III } で表します。

1.1.4 高さ方向分布係数 Ai

高さ方向分布係数 Ai は、昭和 55 年建設省告示第 1793 号に基づいて算定します。

算定式

\[ A_i = 1 + \left( \frac{1}{\sqrt{\alpha_i}} - \alpha_i \right) \cdot \frac{2T}{1+3T} \]

実装：ai_distribution（ai.rs:80）が、実装上は t_factor = 2T/(1+3T) の置き換えを用いて算定します。

重量比 αi が 0 の階の扱い：\( \alpha_i = 0 \) は「その階から上に地震用重量がない」 状態で、利用者が定義しただけでまだ部材を持たない最上階などで生じます。このとき算定式の \( 1/\sqrt{\alpha_i} \) が発散して \( A_i \) を定めようがないため、その階の \( A_i \) は 0 として扱います。支える重量が 0 である以上、層せん断力 \( Q_i = C_i \cdot \alpha_i \cdot \Sigma W \) も 0 になるのが正しく、下階の \( Q_i \) はこの階がない場合と同じ値になります。地震用重量が全階 0 のモデルでも同様に \( \alpha_i \) を 0 とし、層せん断力は全階 0 になります（この入力不備は解析前チェックが 別途エラーとして報告します）。

1.1.5 地域係数 Z

地域係数 Z は、昭和 55 年建設省告示第 1793 号 別表第 2 の地方区分ごとの Z 値に基づいて与えるもので、取り得る値は 1.0、0.9、0.8、0.7 です。

算定式：地方区分ごとに定まる定数であり、式ではなく告示別表からの読み取りによります。

入力：右パネル「① 準備計算」の「地震力の条件」で、建設地の Z を直接入力します（既定 1.0）。

1.1.6 標準せん断力係数 C0

標準せん断力係数 C0 は、令 88 条に基づき、一次設計では \( C_0 \ge 0.2 \)、保有水平耐力計算（二次設計）では \( C_0 = 1.0 \) とします。

実装：C0 は ai_distribution や build_seismic_load_case の引数として上位から与えられます。

1.1.7 一次固有周期の略算 T

一次固有周期 T は、令 88 条および昭和 55 年建設省告示第 1793 号に基づき \( T = h(0.02 + 0.01\alpha) \) で略算します。 α は鉄骨造部分の高さ比であり、RC 造 0.02、S 造 0.03 に相当します。

算定式

\[ T = h \cdot (0.02 + 0.01 \cdot \alpha) \]

鉄骨造比（0〜1 にクランプ）:

\[ \alpha = \frac{\sum(\text{S造階の階高})}{\sum(\text{全階高})} \]

階が S 造かどうかは、その階に属する柱・梁の構造種別を集計して決めます （2.5 構造種別の判定・ 準備計算「階の分布」を参照）。

実装：squid_n_load::ai::approx_t(height_m, steel_ratio)（crates/squid-n-load/src/ai.rs）が算定し、鉄骨造比は squid_n_solver::statics::analysis::steel_height_ratio（crates/squid-n-solver/src/statics/analysis/seismic.rs）が求めます。

T 算定法の選択（略算／精算）

T の算定法は右パネル「① 準備計算」の「地震力の条件」で選択できます。既定は上式による略算で、固有値解析を必要とせず即座に算定できます。精算（AiMode::SemiPrecise）を選択した場合は、明示的に実行した固有値解析（5.3 固有値解析）の 1 次モードの固有周期を用います（フォールバックは 0.3 s）。固有周期は加力方向（X/Y）によらないため、EX・EY 両方向の地震荷重に同じ T を用います。精算を選択して固有値解析が未実行の場合、地震荷重ケース（EX/EY）は更新されず、固有値解析の実行を促す案内が画面に表示されます。

1.1.8 塔屋（PH）階・地下階を含む地震層せん断力分布

塔屋階と地下階を含む地震層せん断力分布を算定するにあたり、地下階の地震力は建築基準法施行令 88 条 4 項（地下部分の水平震度 \( k \ge 0.1(1 - H/40)Z \)）、塔屋（PH）階は技術基準解説書の局部震度法（指定震度による割増し）に基づく実務的取扱いとします。

算定式

一般階: αi の算定に PH 重量を含め地下重量は含めず、通常の Ai 分布式によります。

\[ Q_i = Z \cdot R_t \cdot A_i \cdot C_0 \cdot W_i \]

PH（塔屋）階（k は 0.5〜1.0 の指定震度、その階以上の PH 累積重量）:

\[ Q_i = k \cdot \sum W_j \]

地下階（Hi は地盤面からの深さ[m]）:

\[ Q_i = Q_{i+1} + K_i \cdot W_i \]

\[ K_i = 0.1 \cdot (1 - \min(H_i, 20)/40) \cdot Z \]

実装：squid_n_load::ai::seismic_shear_distribution（ai.rs:140）が算定し、全階が一般階のときは ai_distribution に委譲して厳密に一致させ、地下階式の定数は 0.1、深さ上限は 20、40 です。