【過去問題】令和3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＝240kN、曲げモーメントM＝30kN×2,000mm＝60×10⁶N・mm、せん断力Q＝30kN が働く。
・軸方向応力度：N/A＝240,000÷(200×300)＝4N/mm²（圧縮）
・曲げ応力度：Z＝200×300²/6＝3×10⁶mm³、M/Z＝60×10⁶÷(3×10⁶)＝20N/mm²
・引張縁：－4＋20＝＋16N/mm²、圧縮縁：－4－20＝－24N/mm²
・最大せん断応力度（長方形断面）：1.5×Q/A＝1.5×30,000÷60,000＝0.75N/mm²

梁A（単純梁）・梁B（両端固定梁）・梁C（ヒンジでつながる2本の片持ち梁）とも左右対称なので、鉛直方向の支点反力はどれもP/2で、1：1：1。

最大曲げモーメントは、A：P×2l/4＝Pl/2、B：P×2l/8＝Pl/4、C：片持ち梁の付け根で(P/2)×l＝Pl/2。比は2：1：2。

最大せん断力は、どれも支点反力と同じP/2で、1：1：1。

左の支点はピン、右の支点はローラーなので静定のラーメン。右の支点の鉛直反力をVとする。
・左の支点まわりのモーメント：P×l（時計回り）＝αP×l（Ｂ点の水平荷重。反時計回り）＋V×2l → V＝P(1－α)/2
・Ａ点の曲げモーメントを右側（右の柱とＢ点）から求めると、水平荷重αPはＡ点と同じ高さに働くのでモーメントを生じず、M_A＝V×l
・M_A＝0 となるのはV＝0 のとき → α＝1

梁の両端に塑性ヒンジ（M_p）ができているので、梁のせん断力は (M_p＋M_p)÷2l＝M_p/l。

右側の柱脚の鉛直反力は、上の2本の梁のせん断力の和で、M_p/l×2＝2M_p/l。

柱の回転角をθとすると、2階の水平変位はlθ、R階は2lθ。仮想仕事の式：P×lθ＋P×2lθ＝3Plθ＝（梁端4か所＋柱脚2か所）×M_pθ＝6M_pθ → P＝2M_p/l。

左の支点はピンなので、ローラー支点の水平変位は、水平材（下弦材）の伸びに等しい（伸び＝Nl/(EA)）。
・トラスA（頂部に鉛直荷重）：反力は左右P/2。斜材は45°なので、水平材の引張力はP/2 → δ_A＝(P/2)×2l/(Ea)＝Pl/(Ea)
・トラスB（頂部に水平荷重）：ローラー支点の反力は上向きP/2（左の支点まわりのモーメント P×l＝V×2l）。ローラー側の節点のつり合いから、水平材の引張力はP/2 で、δ_B＝Pl/(Ea)
・トラスC：力の流れはBと同じだが、水平材の断面積が2aなので、δ_C＝Pl/(2Ea)
よって δ_C＜δ_A＝δ_B。

正方形断面で断面積が2倍になると、一辺は√2倍、断面二次モーメント（一辺の4乗に比例）は4倍になるので、P_eも4倍になる。

P_e＝π²EI/l_k²で、ヤング係数に比例する。

一端ピン他端固定の座屈長さは0.7lで、両端ピン（l）より短いので、両端ピンのほうがP_eは小さい。

固有周期 T＝2π√(m/k)。質量が同じなら、水平剛性が大きいほど短い。

一次固有周期は最も長く、二次・三次と短くなる。

内部粘性減衰の減衰定数は、一般に、鉄筋コンクリート造（3％程度）のほうが鉄骨造（2％程度）より大きい。

地震層せん断力は、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。

多雪区域では、地震時の短期の力に積雪荷重（0.35S）を加える（建築基準法施行令 第82条第二号）。

屋根葺き材などのピーク風力係数は、局部風圧の全風向での最大値に基づいて定められている（平成12年建設省告示第1458号）。

Ｘ方向の北側の側端部分は、北端から8m×1/4＝2mの部分（8m×2m＝16㎡）、Ｙ方向の東側の側端部分は、東端から2mの部分（2m×8m＝16㎡）。必要壁量はどちらも 16×0.15＝2.4m。

Ｘ方向の南側の側端部分（4m×2m＝8㎡）、Ｙ方向の西側の側端部分（2m×4m＝8㎡）の必要壁量は、どちらも 8×0.15＝1.2m。

Ｙ方向の耐力壁は、東側の側端部分は東端の1m＋1m＝2m（充足率0.83）、西側の側端部分は西端の1m＋1m＝2m（充足率2÷1.2≒1.67）。壁率比は0.83÷1.67＝0.5。

方づえで水平力に抵抗させると、柱に大きな曲げとせん断がかかるので、柱が先に壊れないことを確かめる。

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）。引張力も負担するので第1項（厚さ1.5cm以上）も満たす。

地階を除く階数が2を超える建築物の1階の柱の小径は、13.5cmを下回ってはならない（建築基準法施行令 第43条第2項）。

内法高さが小さい柱は、せん断耐力は大きくなるが、せん断破壊しやすく靱性は低下する。

壁筋の間隔を小さくすると、ひび割れが分散し、進展を抑えられる。

柱梁接合部のせん断終局耐力は、コンクリートの圧縮強度が大きいほど大きい。

梁の上端筋は端部で引張りが大きいので、継手は応力の小さいスパンの中央部に設ける。

スラブの下端筋は、梁内に直線定着してよい。

完全スリットでは、壁の面外への倒れを防ぐため、防錆処理をした鉄筋で柱と壁をつなぐ。

柱の許容曲げモーメントの算定では、コンクリートの引張力の負担は無視する。

梁の短期許容せん断力の算定では、主筋のせん断力の負担は無視する。

柱の短期許容せん断力の算定では、軸圧縮応力度による割増しの効果は無視してよい（安全側）。

増分解析に用いる外力分布は、A_i分布に基づいて設定する。

全体崩壊形を形成する架構では、崩壊形を形成した時点の応力などに基づいて部材種別を判定し、D_sを算定する。

せん断破壊する耐力壁がある階では、耐力壁がせん断破壊した時点の層せん断力をその階の保有水平耐力とする。

横移動が拘束されていないラーメンでは、梁の剛性をどれだけ高めても、柱の座屈長さは節点間距離より小さくならない。

塑性化が想定される部位に降伏比の小さい材料を使うと、塑性化の範囲が広がり、靱性が高まる。

保有耐力横補剛には、梁の全長にわたって均等に設ける方法のほか、主に梁の端部に近い部分に設ける方法がある。

高力ボルト摩擦接合で肌すきが1mmを超える場合は、母材や添え板と同じ表面処理をしたフィラープレートを入れて締め付ける。

二面せん断の長期許容せん断応力度は0.6T₀、短期はその1.5倍で0.9T₀（建築基準法施行令 第92条の2）。

溶接継目ののど断面の許容せん断応力度は、完全溶込み溶接でも隅肉溶接でも同じ F/(1.5√3)（建築基準法施行令 第92条）。

H形鋼梁の横座屈は圧縮側のフランジが横にはらみ出して起きるので、圧縮側フランジの横変位を拘束するように横補剛材を取り付ける。

曲げ剛性（たわみ）に余裕があり強度で断面が決まる梁なら、強度の高い SN490B を使って梁せいを小さくできる。

冷間成形角形鋼管は閉断面で横座屈を生じないので、横座屈を考えずに曲げの断面検定を行ってよい。

ルート1-1 では、層間変形角・剛性率・偏心率の確認は要らない（規模の条件とC₀＝0.3 などで安全を確保）。

ルート2 では、筋かいの水平力分担率に応じて、地震時の応力を割り増して許容応力度計算を行う。

ルート3 のD_sの算定は、柱・梁・筋かいの部材群としての種別で行い、柱梁接合部パネルの耐力を考える必要はない。

粘性土は水を多く含むので、含水比は砂質土より大きい。

飽和土は、土粒子の間隙が全て水で満たされている状態。

N値が同じなら、粘性土地盤のほうが砂質土地盤より許容支持力度は大きい。

液状化による沈下は、地震で砂粒子の間の間隙水圧が上がり、水が砂まじりで地上に噴き出すことなどで起きる。

地盤の変形は非線形だが、通常の設計では等価な弾性体とみなして即時沈下を計算してよい。

粘性土を支持層とする場合は、即時沈下だけでなく圧密沈下も考える。

背面の地表面に等分布荷重がある場合は、鉛直応力の増加分に土圧係数を乗じた値を主働土圧に加える。

地下外壁に常時作用する水圧は、地下水位から深さに比例する三角形分布として求める。

土質試験で信頼できる値が得られない場合、地下外壁の設計に用いる静止土圧係数は、一般に0.5とする。

不静定の架構の梁にプレストレスを導入すると、曲げ変形と軸方向変形が拘束されて不静定二次応力が生じるので、これを計算する。

PC鋼材の緊張で梁を柱に圧着接合する場合は、目地モルタルの脱落を防ぐため、曲げ拘束筋やワイヤーメッシュなどで補強する。

PC合成梁では、プレキャストの部分と現場打ちの部分が一体で働くように、両者を結合する鉄筋を設ける。

壁式鉄筋コンクリート造では、コンクリートの設計基準強度を高くすると、必要壁量を小さくできる（平成13年国土交通省告示第1026号）。

壁式鉄筋コンクリート構造と壁式プレキャスト鉄筋コンクリート構造は、同じ階で混用できる。

SRC 柱は、格子形などの非充腹形鉄骨より、フルウェブの充腹形鉄骨を用いたほうが靱性が高い。

建築物の耐震性は強度と靱性で評価し、靱性が低い場合は強度を十分に大きくする。

二次形状係数S₂（ゴム直径÷全ゴム層厚）は、主に座屈荷重や水平剛性に関係する。

鋼材ダンパーなど履歴減衰型の制振部材は、層間変形が小さい段階から塑性化させてエネルギーを吸収させると有効。

垂れ壁や腰壁が付いた柱は、内法高さが短くなってせん断破壊しやすく、ほかの柱より先に壊れるおそれがある。

枠付き鉄骨ブレースの増設は、耐力（強度）の向上を図る代表的な方法。

炭素繊維の巻き付け補強は、柱のせん断耐力を高めて変形能力を向上させる方法。

水平変形が大きくなると、P－Δ効果による付加的な応力と水平変形が生じる。

柱を鉄筋コンクリート造、梁を鉄骨造とする場合は、異種構造の部材間の応力の伝達を考えて設計する。

ピロティ階で層崩壊を想定する場合は、その階に地震入力エネルギーが集中するので、十分な保有水平耐力を確保する。

目視等級区分構造用製材は、節や丸身などの欠点を目視で測定して等級区分したもの（製材の日本農林規格）。

針葉樹は通直な長大材が得やすく加工しやすいので、柱・梁などの構造材に広く使われる。

木材の基準強度は、曲げ（F_b）のほうがせん断（F_s）よりずっと大きい。

硬化初期にコンクリートの温度が低いと、水和反応が遅れて強度の発現が遅れる。

形状が相似なら、供試体の寸法が小さいほど圧縮強度は大きく出る（寸法効果）。

圧縮強度試験では、荷重速度が速いほど強度は大きく出る。

炭素量が増えると、強度や硬さは増すが、靱性や溶接性は低下する。

熱間圧延鋼材の板厚方向（Z方向）の強度は、圧延方向（L方向）や直角方向（C方向）より小さい傾向がある。

TMCP鋼は、化学成分の調整と熱加工制御で造られ、板厚40mmを超え100mm以下でも、40mm以下と同じ基準強度が保証されている。

補強コンクリートブロック造の塀は地表面から突き出た構造物なので、設計用地震力は煙突などに準じて求める。

屋上から突出する水槽などの地震力は、水平震度をZ×1.0以上として計算するが、転倒・移動などによる危害を防ぐ有効な措置を講じた場合は、その値の1/2を超えない範囲で減らすことができる（平成12年建設省告示第1389号）。

設備機器の設計用水平震度は、建築物の上層階ほど揺れが大きいので、中間階より上層階を大きくする。