【過去問題】平成29年 一級建築士 建築構造 全30問【解答・解説付】※完全無料

柱脚の断面（幅200mm・せい300mm。Qはせい300mm の方向）には、軸力N＝120kN と曲げモーメントM＝15kN×2,000mm＝30×10⁶N・mm が働く。
・軸方向応力度：N/A＝120,000÷(200×300)＝2N/mm²（圧縮）
・曲げ応力度：Z＝200×300²/6＝3×10⁶mm³、M/Z＝30×10⁶÷(3×10⁶)＝10N/mm²
・引張縁：－2＋10＝＋8N/mm²、圧縮縁：－2－10＝－12N/mm²

中央の集中荷重による最大たわみは δ＝PL³/(48EI)（L：スパン）。
・梁A：スパンl、断面はa×aで I＝a⁴/12
・梁B：スパン2l（L³は8倍）。摩擦のない重ね梁なので、a×aの梁が2本別々に曲がり、Iは2×a⁴/12（2倍）
・δ_B/δ_A＝8÷2＝4 → δ_A：δ_B＝1：4

左の柱脚はピン、右の柱脚はローラー（鉛直反力だけ）で、静定のラーメン。
・左の支点まわりのモーメント：4P×l＋P×2l＝（右の鉛直反力）×2l → 右の鉛直反力＝3P。左の鉛直反力は上向きP、水平反力は左向きP
・右の柱：ローラーの反力は柱の軸方向だけなので、曲げモーメントは0（右の柱と梁の右端も0）
・左の柱：柱頭の曲げモーメントは 水平反力P×高さ2l＝2Pl（柱脚は0）
・梁：左端は2Pl、荷重点（中央）は 右の反力3P×l＝3Pl、右端は0
これを示すのは図の1。

最上階梁の両端はM_pなので、せん断力は (M_p＋M_p)÷2l＝M_p/l。

右側の柱脚の鉛直反力は、2本の梁のせん断力の和：最上階梁M_p/l＋2階梁 (2M_p＋2M_p)÷2l＝2M_p/l で、3M_p/l。

柱の回転角をθとすると、2階の変位はlθ、最上階は2lθ。仮想仕事の式：P×lθ＋2P×2lθ＝5Plθ＝(M_p×2＋2M_p×2＋2M_p×2)θ＝10M_pθ → P＝2M_p/l。

荷重は左右対称なので、支点の反力はどちらも 2P。
・部材AB（左から2番目のパネルの斜材。上のA点から右下のB点へ45°）を含むパネルを切り、左側の部分の鉛直のつり合いを考える
・左側に働く鉛直の力は、反力2P（上向き）とA点の荷重P（下向き）で、差し引き上向きP（パネルのせん断力）
・これを斜材ABの鉛直成分が打ち消すので、N_AB×(1/√2)＝P → N_AB＝√2P。左側の部分を右下へ引っ張る向きの力なので引張り → ＋√2P

弾性座屈荷重は P＝π²EI/l_k²で、座屈長さl_kが短いほど大きい。梁は剛体なので、柱頭は回転しない。
・A：柱脚ピン・柱頭は回転拘束で水平移動は自由、高さ2h → l_k＝2×2h＝4h
・B：柱脚固定・柱頭は回転拘束で水平移動は自由、高さ5h → l_k＝5h
・C：柱脚固定・柱頭は回転拘束で、梁の両側の支持により水平移動も拘束、高さ6h → l_k＝0.5×6h＝3h
座屈長さは C（3h）＜A（4h）＜B（5h）なので、P_C＞P_A＞P_B。

振動特性係数R_tは（昭和55年建設省告示第1793号）、
・Tが地盤の種別ごとのT_c（第1種地盤0.4秒・第2種地盤0.6秒・第3種地盤0.8秒）より短い間は1.0
・TがT_cを超えると、Tが長いほど小さくなる
・同じTでは、軟らかい地盤（第3種）ほど大きい
これを満たすのは、どの地盤も0.4秒以下では1.0で、第1種→第2種→第3種の順に下がり始めが遅く、値が大きい図の1。図の2・図の4は地盤の大小が逆、図の3は短い周期から1.0を下回っているので誤り。

雪下ろしを行う慣習のある地方では、垂直積雪量が1mを超えても、雪下ろしの実況に応じて1mまで減らして計算できる（建築基準法施行令 第86条第6項）。

E_rは、地表面が粗いほど小さいので、地表面粗度区分Ⅰ（極めて平坦で障害物がない区域）より区分Ⅳ（都市化が極めて著しい区域）のほうが小さい（平成12年建設省告示第1454号）。

地震層せん断力Q_iは、その層より上の部分の重さに層せん断力係数を乗じたものなので、最下層が最も大きい。

必要壁量が風圧力で決まる場合でも、張り間方向と桁行方向それぞれで、存在壁量を必要壁量以上とする（見付面積が違うので方向ごとに値が異なる）。

圧縮力を負担する筋かいは厚さ3cm以上・幅9cm以上の木材（建築基準法施行令 第45条第2項）。引張力の規定（厚さ1.5cm以上）も満たす。

筋かいには欠込みをしてはならない（建築基準法施行令 第45条第4項）ので、交差する間柱のほうを欠き取る。

Ｘ方向の北側の側端部分は、北端から8m×1/4＝2mの部分（10m×2m＝20㎡）。必要壁量は 20×0.15＝3m。

北側の側端部分にあるＸ方向の耐力壁は、北辺の3m（左から1〜4m）と2m（8〜10m）で、壁倍率1なので存在壁量は5m。

北側の壁量充足率は 5÷3≒1.67 で、1を超えている。

最上階の柱梁接合部（L形）が、隅を閉じる向きの曲げモーメントを受けると、接合部の外側の隅から内側へ向かう斜めのひび割れが生じる。図はこれを示している。

周辺が梁で固定されたスラブに鉛直荷重がかかると、周辺の固定端では上面が引っ張られるので、スラブ上面の周辺に沿ってひび割れが生じる。

耐力壁は周りの柱・梁に拘束されているので、乾燥収縮が生じると、図のような縦方向（中央付近）のひび割れが生じる。

あばら筋量を増やすと、梁のせん断強度は大きくなる。

設計基準強度の高いコンクリートを使うと、柱のせん断強度は大きくなる。

両側柱付き耐力壁の側柱の帯筋を増やすと、側柱のコンクリートが拘束され、靱性が高まる。

太径の主筋のほうが、細径の主筋より、断面の隅角部に付着割裂破壊を生じやすい。

付着割裂強度の算定では、帯筋・あばら筋・中子筋の拘束の効果を考慮してよい。

部材端部にせん断ひび割れが生じる部材では、主筋の引張応力度を一定とみなす範囲を除いて、設計用付着応力度を算定する。

柱の長期許容曲げモーメントの算定では、コンクリートの引張応力度は期待せず、主筋と圧縮側のコンクリートを考える。

柱・梁の短期許容せん断力の算定では、主筋はせん断力を負担しないものとする。

開口を設けた耐力壁では、壁縦筋・壁横筋の寄与分を考えて、設計用せん断力に必要な開口補強筋量を算定する。

溝形鋼の筋かいでは、ボルト本数に応じた突出脚の無効長さを考えて、有効断面積を低減する。

横移動が拘束された両端ピンの柱の座屈長さは、節点間距離とする。

梁の全長に均等に横補剛を設けられない場合は、主として梁の端部に近い部分を横補剛する方法を採用できる。

建築構造用転造ねじアンカーボルトなど「伸び能力のあるアンカーボルト」は、軸部の全断面が十分に塑性変形するまでねじ部が破断しない。

根巻形式柱脚では、鉄骨柱の曲げモーメントが根巻き頂部で最大になり、ベースプレートに向かって小さくなるので、根巻き部分のせん断力は上部の鉄骨柱より大きい。

根巻形式柱脚の根巻き鉄筋コンクリートの高さは、柱せい（柱幅）の2.5倍以上とする（平成12年建設省告示第1456号）。

主架構を地震時に無損傷（弾性）とするため、基準強度Fの大きい SA440 などの高強度鋼を使う。

鋼材ダンパーには、早く降伏して伸び能力の優れた低降伏点鋼 LY225 などを使う。

せん断パネル型の鋼材ダンパーは、繰返し変形による疲労を累積損傷度で検討する。

柱と梁の仕口の接合形式には、通しダイアフラム形式・内ダイアフラム形式・外ダイアフラム形式がある。

角形鋼管柱の継手は一般に現場溶接で、曲げ応力が小さい位置に設けることが望ましい。

ルート1-1 では、標準せん断力係数C₀を0.3以上とし、柱の設計用応力を割り増して許容応力度を検討する。

杭の水平抵抗の検討のための孔内水平載荷試験は、杭頭から約5mの深さ、又は最大杭径の約5倍の深さまでで行う。

平板載荷試験で支持力特性を調べられるのは、載荷板幅の1.5〜2.0倍程度の深さまで。

常時微動測定の結果は、地盤の卓越周期の推定や、地盤種別の判定に使われる。

液状化のおそれのある地盤では、杭の水平抵抗の検討で水平地盤反力係数を低減する。

地下水位が高い敷地で地下室を設けると浮力が働くので、軽い低層建築物では杭の引抜き抵抗の検討が必要になる。

杭先端の地盤の許容応力度を計算で求める場合のN値は、杭先端付近の平均値とし、60を超えるときは60とする（平成13年国土交通省告示第1113号）。

直接基礎の許容応力度の算定で根入れ深さD_fを評価する場合は、隣接する建築物の根切りなどの影響を考える。

支持層が傾斜していて長い杭と短い杭を混用すると、杭の水平剛性が違うので、負担水平荷重に差が出たり、ねじれが生じたりしやすい。

地盤沈下のおそれのある敷地で支持杭を使う場合は、負の摩擦力による杭の支持力や沈下量を検討する。

プレテンション方式は、PC鋼材を緊張した状態でコンクリートを打ち、硬化後に緊張を解放して、付着でプレストレスを導入する方式。

制振構造には、特定の層を柔らかくしてそこにダンパーを置き、地震エネルギーを集中して吸収させる方法もある。

免震構造は、戸建て住宅から超高層建築物まで、規模や用途にかかわらず幅広く適用できる。

頭付きスタッドで緊結した合成梁の曲げ剛性に用いる床スラブの有効幅は、鉄筋コンクリート梁の場合と同じにできる。

デッキ合成スラブは、デッキプレートとコンクリートが一体となり、面内せん断力の伝達も期待できる。

RC のコア壁を耐震要素とし、外周を鉄骨の骨組とする架構は、大スパン化による空間の有効利用に適している。

圧密沈下のおそれのある地盤で、独立基礎をべた基礎に変えると、不同沈下を生じにくくできる。

平面が細長い建築物で短辺方向に地震力を受ける場合は、床の面内変形が大きいので、剛床と仮定しないで解析する。

片持スラブは上下振動の影響を受けやすいので、長期荷重に加えて地震時の上下振動を考えて配筋を決める。

X形筋かいの耐力は、引張側筋かいの耐力と圧縮側筋かいの座屈後安定耐力を合算して求めることができる。

山形鋼の筋かいは、小規模な建築物を除き、2本使ってガセットプレートの両側に取り付け、偏心を小さくする。

SRC 造の非埋込形式柱脚の曲げ終局強度は、アンカーボルト・ベースプレート直下のコンクリート・周囲の鉄筋コンクリートの曲げ終局強度を累加して求める。

積層ゴムは鉛直方向には硬いので、水平地震動には免震効果があるが、上下地震動には期待できない。

長期荷重を受ける積層ゴムの設計に用いる面圧は、支持軸力を積層ゴムの断面積で除した値。

天然ゴム系積層ゴムは減衰がほとんどないので、オイルダンパーや鋼材ダンパーなどを組み込む。

木材の曲げ強度は、気乾比重が大きいものほど大きい。

LVL（単板積層材）は、単板の繊維方向をほぼ平行にそろえて積層接着したもので、柱・梁などの線材に使われる。

CLT（直交集成板）は、ひき板の層の繊維方向が互いにほぼ直角になるように積層接着したもので、床版・壁などの面材に使われる。

セメントの粒子が細かい（比表面積が大きい）ほど水和が速く進み、初期の強度の発現が早い。

同じ材齢なら、大気中で養生した供試体より、同じ温度の水中で養生した供試体のほうが圧縮強度は大きい。

せん断弾性係数は G＝E/{2(1＋ν)} で、ν≒0.2 なのでヤング係数の0.4倍程度。

板厚40mm以下の SN400B の基準強度Fは235N/mm²で、短期許容引張応力度はFと同じ。

熱間圧延鋼材の強度は、圧延方向より板厚方向のほうが小さい傾向がある。

アルミニウムの線膨張係数（約23×10⁻⁶/℃）は、鉄（約12×10⁻⁶/℃）の約2倍。

角形鋼管柱は横座屈を生じないので、許容曲げ応力度を許容引張応力度と同じ値にできる。

国土交通大臣が定めた構造方法によるプレキャスト鉄筋コンクリートの柱・梁は、直接土に接しない部分の最小かぶり厚さを2cmにできる（平成13年国土交通省告示第1372号）。

鋼管杭は、地盤が強い酸性でなければ、腐食代として厚さ1mmを見込む。