【過去問題】令和3年 二級建築士 建築構造 全25問【解答・解説付】※完全無料

下の長方形（幅40・高さ20：面積800mm²、図心 x＝20・y＝10）と、右上の長方形（幅20・高さ40：面積800mm²、図心 x＝30・y＝40）に分ける。全断面積 A＝1,600mm²。
・x₀＝S_y/A＝(800×20＋800×30)/1,600＝25mm
・y₀＝S_x/A＝(800×10＋800×40)/1,600＝25mm

・断面係数：Z＝120×150²/6＝450,000mm³
・σ＝M/Z＝1N/mm² となる曲げモーメント：M＝1×450,000＝4.5×10⁵N・mm
・中央の曲げモーメント M＝wl²/8 より、10×l²/8＝450,000、l²＝360,000、l＝600mm

・荷重の鉛直成分：60kN×sin30°＝30kN（水平成分はピンのB点が受け、梁の曲げ・せん断には関係しない）
・鉛直反力：中央に30kNなので、左右とも15kN
・A点の曲げモーメント：15kN×4m＝60kN・m
・A－B間のせん断力：右の支点の反力と同じ大きさで 15kN

「荷重のない節点に、一直線上の2部材と、もう1本の部材が集まるとき、そのもう1本の軸方向力は0」をくり返し使う。
・A（頂点に2P）：下弦の左右の節点の鉛直材2本が0 → 上弦の左右の節点（荷重なし）の斜材2本が0 → 下弦の中央の節点（荷重なし）の中央の鉛直材が0。合計5本
・B（下弦の中央に2P）：下弦の左右の鉛直材2本と、上弦の左右の節点の斜材2本が0。中央の鉛直材は荷重2Pを頂点へ伝えるので0ではない。合計4本
・C（上弦の3つの節点にP）：下弦の左右の節点の鉛直材2本だけが0（上弦の節点には荷重があるので斜材は0にならない）。合計2本

・反力：水平荷重3kNは、ピンの左の支点が受ける（左向き3kN）。左の支点まわりのつり合い V×6＝3×6＋4×3 より、右の支点の反力＝5kN（上向き）、左の支点は1kN（下向き）
・左の柱：柱脚の水平反力3kN（左向き）による曲げモーメントが、柱脚の0から柱頭の 3×6＝18kN・m まで直線で増える。引張側は柱の内側
・梁：左端18kN・m から、中央 5×3＝15kN・m、右端0。引張側は下側（柱の内側とつながる）
・右の柱：水平反力がないので0
この形（左の柱の内側に18、梁の下側に18→15→0）は5。1は左の柱の外側に描いているので誤り。

P_k＝π²EI/l_k² なので、断面二次モーメント I に比例する。

座屈長さ l_k の2乗に反比例する。

水平移動拘束の両端ピンは l_k＝l、両端固定は 0.5l。座屈長さが短い両端固定のほうが座屈荷重は大きい。

水平移動自由の両端固定の座屈長さは l で、水平移動拘束の両端ピン（l）と同じなので、座屈荷重も同じ。

多雪区域以外の積雪の単位荷重は、積雪量1cmごとに1㎡につき20N以上（同令第86条第2項）。

E_r は地表面の障害物が少ないほど大きいので、粗度区分Ⅲより Ⅱ のほうが大きい。

設計用一次固有周期 T＝h(0.02＋0.01α)。鉄筋コンクリート造は α＝0 なので T＝0.02h（昭和55年建設省告示第1793号 第2）。

主働土圧は、擁壁が地盤から離れる向きに動いたとき、土圧が減って最終的に落ち着いた値（最小の土圧）。逆に押し込む向きで発揮されるのは受働土圧。

地上部分の地震力は、その高さの部分が支える部分の固定荷重と積載荷重の和に、地震層せん断力係数 C_i を掛けて求める（建築基準法施行令第88条第1項）。
1階の構造耐力上主要な部分（1階の柱・壁）が支えるのは、屋根部分（W_R）と2階部分（W₂）の重さの合計なので、1階の地震力＝0.2×（W_R＋W₂）。

沖積層は新しく軟らかい地層で、洪積層より支持力不足や地盤沈下が生じやすい。

地下水の水圧は水面からの深さに比例するので、地下水位が高いほど、地下外壁に作用する圧力は大きい。

基礎底面が深い（根入れが深い）ほど、周りの土の押さえが効いて、地盤の支持力は大きくなる。

基礎梁の剛性を大きくすると、建物が一体となって不同沈下の影響を減らせる。

胴縁は、壁にボードなどを取り付けるための下地材。

胴差は、2階以上の床の位置で床梁を受け、通し柱どうしをつなぐ横架材。

軒桁は、軒の部分で小屋梁と直角に取り合い、垂木を受ける横架材。

側桁は、階段の段板（踏板）を両側から支える部材。

木口面にねじ込んだ木ねじは抜けやすいので、構造耐力上主要な部分では引抜き方向に抵抗させない。

ラグスクリューを木口に打ち込んだ場合の許容せん断耐力は、側面に打ち込んだ場合の2/3とする。

ドリフトピンは頭やナットがなく抜け出しやすいので、終局せん断耐力は降伏せん断耐力と同じ値とする（粘りを見込まない）。

メタルプレートコネクターは、乾燥収縮で歯が抜けないように、気乾状態の木材に使う。

山形プレートは、柱と土台、柱と桁（横架材）の接合に用いる。※この問題の金物の図は、住宅金融支援機構の仕様書の図のため、この記事には載せていない。

短ざく金物は、胴差どうしの継手（通し柱をはさんだ胴差の接合など）に用いる。

柱脚金物は、玄関の独立柱などの柱脚を基礎に固定して支持するのに用いる。

くら金物は、垂木と軒桁、垂木と母屋の接合（垂木の吹上げ防止）に用いる。

壁量＝その方向の耐力壁の長さの合計÷その階の床面積。
・耐力壁として数える壁：実長45cm以上、かつ、同一の実長を有する部分の高さ（開口部の高さなど）の30％以上。0.4mの壁は45cm未満なので数えない
・X方向の耐力壁：上側 1.5＋1.5＋1.0、下側 1.5＋1.5 ＝7.0m（700cm）
・床面積：8×5＝40㎡
・壁量：700÷40＝17.5cm/㎡（平家建ての地上階は12cm/㎡以上が必要＝平成13年国土交通省告示第1026号 第六第二号の表）

柱は、軸方向圧縮力が大きくなると、変形能力（靱性）が小さくなる。

壁板の開口部の周囲や壁端部の補強筋には、一般に D13以上の異形鉄筋を用いる。

鉄筋コンクリート造の梁は、せいが有効長さの1/10を超える場合を除き、使用上の支障が起こらないことを計算で確かめる（平成12年建設省告示第1459号 第1の表）。

柱梁接合部の帯筋比は、一般に0.2％以上とする。

耐震壁の開口に近接する柱（開口端から柱端まで300mm未満）は、せん断補強筋比を0.4％以上とする。

帯筋は、せん断補強・内部のコンクリートの拘束・主筋の座屈防止に有効。

周辺固定のスラブは、両端（固定端）の上端に大きな負の曲げモーメントが生じるので、上端の配筋量が中央の下端より多くなる。

フックありの重ね継手の長さは、フック部分を含まない＝鉄筋相互の折曲げ開始点の間の距離（公共建築工事標準仕様書 平成31年版 5.3.4 表5.3.2（注）2）。

露出形式の柱脚のベースプレートの厚さは、アンカーボルトの径の1.3倍以上とする（平成12年建設省告示第1456号 第一号ホ）。

局部座屈を防ぐための幅厚比の制限値は、鋼材の基準強度 F が大きいほど厳しく（小さく）なる。

母屋などの二次部材は、仕上げ材に支障がなければ、たわみがスパンの1/300を超えてよい。

トラスのウェブ材の構面内座屈長さは、材端の支持が特に剛な場合を除き、節点間距離とする。

2面摩擦の許容耐力は、長期・短期とも1面摩擦の2倍とすることができる。

曲げモーメントを伝える接合部のボルト・高力ボルト・溶接の応力は、回転中心からの距離に比例するとみなして算定する。

隅肉溶接のサイズは、薄いほうの母材の厚さ以下とする。

応力を伝える隅肉溶接の有効長さは、隅肉サイズの10倍以上、かつ、40mm以上とする。

多雪区域以外でも、大スパン・緩勾配の屋根は、積雪後の降雨で荷重が増えるので、屋根の勾配と、屋根の最上端から最下端までの水平投影長さに応じて積雪荷重を割り増す（平成19年国土交通省告示第594号 第2第三号。平成30年の改正で加わり、平成31年1月15日から施行）。

柱の所要断面積の1/3以上を欠き取るときは補強が必要（建築基準法施行令第43条第4項）。1/4の欠込みで補強しておくのは、安全側で適当。

ピロティ階の必要保有水平耐力は、剛性率による割増し係数と、ピロティ階の強度割増し係数のうち、大きいほうを用いて算出する。

地盤の長期許容応力度が20kN/㎡未満の場合は、基礎ぐいを用いた構造とする（平成12年建設省告示第1347号 第1）。

剛性率＝各階の層間変形角の逆数÷全ての階の層間変形角の逆数の相加平均。

まれに発生する中程度の地震動で、構造耐力上主要な部分に損傷が生じないことは、耐震設計の要求性能の一つ（一次設計）。

二次設計は、弾性限を超えても、最大耐力以下・塑性変形の可能な範囲にあることを確かめる（保有水平耐力計算など）。

杭基礎で基礎の根入れの深さが2m以上の場合は、基礎スラブ底面の地震による水平力を低減できる（周りの土の抵抗を見込む）。

木材の強度は、含水率が増えると低下し、繊維飽和点を超えるとほぼ一定になる。

乾燥収縮率は、繊維方向がごく小さく、年輪の接線方向が最も大きい。

心材は、辺材より養分が少なく成分の働きで腐朽・食害を受けにくい。

木材は、曲げヤング係数が大きいほど強度も高い傾向がある（機械等級区分の考え方）。

養生温度が高いと、初期の強度の伸びは早いが、長期の強度の伸びは小さくなる。

乾燥を始める材齢が遅い（湿潤養生が長い）ほど、乾燥収縮は小さくなる。

アルカリ骨材反応は、骨材中の成分がセメントペーストのアルカリ分と反応して骨材が膨張し、ひび割れを生じる現象。

コンクリートと鉄筋の線膨張係数は、常温でほぼ等しい。

コンクリートは pH12〜13程度の強いアルカリ性で、鉄筋の腐食を抑える。

フライアッシュはワーカビリティーをよくするが、セメントの水和で生じる水酸化カルシウムを消費するので、中性化は速くなる傾向がある。

プラスティック収縮ひび割れは、固まる前のコンクリートの表面が急に乾燥して生じるひび割れ。

空気量が増えると（ボールベアリングのように働き）、コンクリートは軟らかくなり、スランプは大きくなる。

ヤング係数は、炭素量にかかわらずほぼ同じ（約2.05×10⁵N/mm²）。

ふつうの鋼材（炭素鋼）の熱伝導率は、ステンレス鋼より大きい。

降伏比（降伏応力÷引張強さ）が小さいほど、降伏してから破断するまでの余力が大きい。

異形棒鋼SD345 の「345」は降伏点の下限値（345N/mm²）。

フロート板ガラスは、平面精度が高く、透明性・採光性に優れる。

Low-E複層ガラスは、中空層側の表面に金属膜（低放射膜）をコーティングした複層ガラスで、日射を制御し、断熱性が高い。

プリズムガラスは、入射光の方向を変える異形のガラス製品で、主に地下室の採光に使う。

強化ガラスは、フロート板ガラスの3〜5倍の衝撃強さがあり、割れると破片が細かい粒状になる。

薄付け仕上塗材（リシンなど）は、塗厚1〜3mm程度の単層の仕上げで、透湿性が高い。

複層仕上塗材（吹付タイルなど）は、下塗材・主材・上塗材の3層で塗厚3〜5mm程度、防水性に優れる。

押出成形セメント板は中空のパネルで、断熱性・遮音性に優れる。

顔料系ステインは、表面に顔料が残るので、染料系ステインより耐光性（色あせしにくさ）に優れる。