【過去問題】令和5年 一級建築士 建築構造 全30問【解答・解説付】※完全無料

・梁A（片持ち梁・先端に集中荷重）：δ_A＝Pl³/(3EI)
・梁B（単純梁・中央に集中荷重）：δ_B＝Pl³/(48EI)
・δ_A：δ_B＝1/3：1/48＝16：1

部材は上端で固定され、ｃに下向き2P、ａとｂに上向きPが働く。下から順に軸力を求める。
・ｂ－ｃ間：2P（引張り）
・ａ－ｂ間：2P－P＝P（引張り）
・上端－ａ間：2P－P－P＝0
ｃの軸方向変位は、各区間の伸び（軸力×長さ÷AE）の和：(0＋P＋2P)×l/(AE)＝3Pl/(AE)。

図－2の崩壊機構では、左の柱脚・左の梁端・右の梁端・右の柱脚に塑性ヒンジができる（柱と梁の接合部では、全塑性モーメントの小さい梁の端にヒンジができる）。
梁が水平にδ動くとき、左の柱（高さ8m）の回転角はδ/8、右の柱（高さ2m）の回転角はδ/2。
仮想仕事の式：P_u×δ＝400×δ/8＋200×δ/8＋200×δ/2＋400×δ/2
＝(50＋25＋100＋200)δ → P_u＝375kN

柱のせん断力＝（柱頭と柱脚の曲げモーメントの和）÷階高。梁の端の曲げモーメントは、節点で柱の曲げモーメントとつり合う。
・2階の柱：(160＋120)/4＝70kN が2本 → P₂＝140kN
・1階の柱：(200＋280)/4＝120kN が2本で240kN → P₁＝240－140＝100kN（選択肢1は正しい）
・2階の梁：端の曲げモーメントは 120＋200＝320kN・m → Q_B＝(320＋320)/10＝64kN（選択肢2は正しい）
・R階の梁：(160＋160)/10＝32kN
・1階右側の柱の軸方向圧縮力：32＋64＝96kN（128kN ではない。誤り）
・柱脚の下の1階の梁（両端ピン支点）：(280＋280)/10＝56kN → 右側の支点の鉛直反力 V＝96＋56＝152kN（選択肢4は正しい。全体のつり合い 140×8＋100×4＝V×10 からも152kN）

静定トラスなので、軸方向力が最大の部材が降伏したときが塑性崩壊荷重になる。最も大きいのは、支点に一番近いパネルの上弦材。
・支点側のパネルを切り、下の支点（斜材と下弦材が集まる点）まわりのモーメントのつり合い：P×(l＋2l＋3l)＝（上弦材の軸力）×l → 上弦材は6P（引張り）
・同じパネルの下弦材は3P（圧縮）、斜材は3√2Pで、いずれも6Pより小さい
・6P＝Aσ_y で降伏するので、P＝Aσ_y/6

判別式 m＝n（反力の数）＋s（部材の数）＋r（剛節の数）－2k（節点の数）で、m＝0なら静定、正なら不静定、負なら不安定。
1：反力3（ローラー1・ピン2）、部材5（上の梁はヒンジで2本）、剛節2（上の2つの隅）、節点5 → 3＋5＋2－10＝0（静定）
2：反力5（固定3・ピン2）、部材4、剛節0、節点4 → 5＋4＋0－8＝1（1次不静定）
3：反力3（ローラー1・ピン2）、部材4、剛節0、節点4 → 3＋4＋0－8＝－1（不安定）
4：反力4（固定3・ローラー1）、部材3、剛節2、節点4 → 4＋3＋2－8＝1（1次不静定）

設計用一次固有周期は T＝h(0.02＋0.01α)（α：鉄骨造・木造の階の高さの割合）。全体が鉄骨造または木造ならα＝1で、T＝0.03h。

固有周期の計算に用いる高さは、塔屋などを除いた振動上有効な高さとする場合がある。

振動特性係数R_tは、TがT_cを超えると、Tが長いほど小さくなる。

屋根葺き材の風圧力でも、基準風速V₀は構造骨組と同じ値を用いる。

基準風速は、稀に発生する暴風を想定した、地上10mにおける10分間平均風速に相当する値（30〜46m/s）。

ガスト影響係数は、建築物の高さと軒の高さの平均Hが大きいほど小さくなる（高い所ほど風の乱れが小さい）（平成12年建設省告示第1454号）。

無筋コンクリートの布基礎に、あと施工アンカーで差し筋をして鉄筋コンクリートの基礎を増し打ちすると、基礎が一体となって耐力壁の力を地盤に伝えられるようになる。

1階と2階の耐力壁線がずれている場合、2階の床に構造用合板を直張りして床の剛性を高めると、2階の耐力壁の力を1階の耐力壁へ伝えやすくなる。

大きな吹抜けは水平構面が途切れて力を伝えにくいので、構造用合板を張ったキャットウォークや火打梁で補強すると効果がある。

張り間方向の存在壁量には、張り間方向の耐力壁だけを算入し、桁行方向の耐力壁は考えない。

各側端部分の壁量充足率がいずれも1を超える場合は、壁率比が0.5以上であることを確かめなくてよい。

各階の張り間方向・桁行方向の偏心率が0.3以下であることを構造計算で確かめた場合は、四分割法によらなくてよい（平成12年建設省告示第1352号 ただし書）。

耐力壁の厚さは12cm以上（建築基準法施行令 第78条の2）で、日本建築学会 RC規準では階高の1/30以上なども目安にする。4000/30≒133mm なので、150mm は満たしている。

柱の小径は支点間距離の1/15以上（建築基準法施行令 第77条第五号）。階高の1/10（4000/10＝400mm）も満たす600mm は適当。

床版の厚さは8cm以上、かつ、短辺方向の有効張り間長さの1/40以上（建築基準法施行令 第77条の2）。内法長さは4m より短いので1/40 は100mm以下で、150mm は満たしている。

コンクリートの設計基準強度が高いほど付着強度が大きくなるので、必要定着長さは短くなる。

横補強筋で拘束されたコア内に定着すると、付着割裂が起きにくいので、必要定着長さは短くできる。

最上階以外の梁で上端筋と下端筋を柱内でU字形に連続させる場合、定着長さの取り方は90°フックの規定を準用してよい。

梁の短期許容せん断力の計算では、せん断スパン比（M/(Qd)）に応じた割増し係数α（1〜2）を考慮できる。

引張鉄筋比が釣合い鉄筋比以下なら、許容曲げモーメントは a_t×f_t×j で求めてよい。

柱の許容曲げモーメントは、圧縮縁のコンクリート・圧縮側鉄筋・引張鉄筋のいずれかが許容応力度に達したときの曲げモーメントのうち、最小のものとする。

両端が曲げ降伏する梁は、内法スパンが短いほどせん断力が大きくなり、せん断破壊しやすくなるので、靱性は低下する。

曲げ降伏する時点の平均せん断応力度が小さい（せん断に余裕がある）柱ほど、靱性は向上する。

壁式構造の耐力壁は、両端に柱がないので、柱付きのラーメン構造の耐力壁に比べて靱性が低い。

H形鋼梁の許容曲げ応力度は、鋼材の基準強度・断面寸法・曲げモーメントの分布（C）・圧縮フランジの支点間距離（横座屈長さ）を用いて計算する。

柱の継手は、応力の小さい位置で、現場の作業もしやすい床面から1m程度の高さに設ける。

露出型柱脚は、ベースプレートの大きさの鉄筋コンクリート柱とみなし、引張側のアンカーボルトを鉄筋として許容応力度設計を行う。

片面の部分溶込み溶接は、ルート部に曲げや荷重の偏心による付加曲げで引張応力が働く場合には用いない。

母材の種類に応じた適切な溶接材料を使えば、突合せ溶接部の許容応力度は母材と同じにできる。

高力ボルト摩擦接合と溶接を併用する接合部では、高力ボルトを先に締め付ける場合に限り、両方の許容耐力を加算できる。

幅厚比の規定は局部座屈を防ぐためのもので、上限値は降伏点が高いほど小さくなる。

角形鋼管は横座屈を生じにくいので、材長にかかわらず、許容曲げ応力度を許容引張応力度と同じ値にできる。

H形鋼の幅厚比の上限値は、フランジよりウェブのほうが大きい。

・細長比の大きい筋かいは、圧縮側ですぐに座屈するので、引張側だけで抵抗する。引張りで伸びた筋かいは、逆向きに載荷したとき、たるみを取り戻すまで力を負担しないので、荷重が0付近のまま変形が進むスリップ形のループ（図－1）になる。
・細長比の小さい筋かいは、圧縮側でも座屈するまで耐力を発揮するが、座屈した後は耐力が下がるので、図－2のような形になる。
・ラーメン構面は、柱・梁が曲げ降伏して安定したエネルギー吸収をするので、大きく膨らんだ紡錘形のループ（図－3）になる。
よって、ロ（図－1は細長比の大きい筋かい、図－2は細長比の小さい筋かい、図－3はラーメン）が正しく、イは誤り。
・ハ：筋かいは、一般に、引張側で降伏耐力を発揮する（正しい）。
・ニ：細長比の大きい筋かいは、圧縮側では降伏する前に座屈するので、両側で降伏耐力を発揮することはない（誤り）。

細粒分（粘土・シルト）が多いほど水を多く含むので、含水比は大きくなる。

せん断ひずみが大きくなるほど、地盤の減衰定数は増大し、せん断剛性は低下する（非線形性）。

基礎底面より深い所に液状化のおそれのある地層がある場合は、液状化の度合い・層の厚さ・その上の地層構成などを考えて、沈下などの影響を検討する。

重要な建築物で大地震後の継続使用性なども目標とする場合は、液状化などの地盤変動を考えて、必要に応じて終局時の状況を想定した検討を行う。

1本当たりの荷重が同じでも、群杭は杭どうしの影響で地中の深い所まで応力が及ぶので、単杭より沈下量が大きい。

砂質地盤の極限周面抵抗力度は、一般に、打込み杭より場所打ちコンクリート杭のほうが大きい（日本建築学会「建築基礎構造設計指針」の算定式。場所打ち杭は表面に凹凸があり、地盤とのかみ合いがよい）。

擁壁に常時作用する土圧（主働土圧）は、受働土圧より小さい。

背面土の内部摩擦角が大きいほど、主働土圧係数が小さくなり、土圧は小さくなる。

底版の底面に突起（シアキー）を設けると、前面の土の抵抗が加わり、滑動に対する抵抗が大きくなる。

導入したプレストレス力は、PC鋼材のリラクセーションやコンクリートのクリープ・乾燥収縮などで、時間とともに減少する。

PC鋼材の曲げ半径が小さく角度変化が大きい所では、内側のコンクリートに局部的な圧縮応力（支圧）が生じるので検討する。

長期たわみの算定では、部材の曲げ耐力に対する PC鋼材の寄与（プレストレスの程度）を考えて、変形増大係数を低減できる。

完全合成梁とする場合は、合成梁断面が全塑性モーメントを発揮するのに必要な本数以上の頭付きスタッドを設ける。

SRC造で地震時に引張軸力が生じる1階の柱脚は、原則として埋込み形式とする。

RC柱・鉄骨梁の混合構造の柱梁接合部では、接合部のせん断破壊や、接合部に連なる柱頭・柱脚の支圧破壊などが生じないことを確かめる。

構造特性係数D_sは、建築物の減衰性と各階の靱性に応じて、必要保有水平耐力を低減する係数。

ダンパーの接合部や周辺部材が変形したり、架構全体が曲げ変形したりすると、ダンパー自体の変形が小さくなり、効率が低下する。

積層ゴムは、ある変形までは水平剛性がほぼ一定だが、さらに変形が進むと徐々に剛性が大きくなり（ハードニング）、最後にゴム層が破断する。

地下部分の地震力は、その部分の固定荷重と積載荷重の和に水平震度を乗じて計算する（建築基準法施行令 第88条第4項）。

地震地域係数Zは、許容応力度設計用の地震力と必要保有水平耐力の算定で、同じ値を用いる。

1階がSRC造で2階以上が鉄骨造の場合、2階以上の部分の必要保有水平耐力は鉄骨造のD_sを用いて計算する。

別棟とする場合は、中地震時程度の荷重による変形で、建築物どうしが衝突して損傷しないことを確かめる。

大地震時に対しては、簡便的に、エキスパンションジョイントのある部分の高さHに対して、間隔がH/50以上であることを確かめる方法がある。

地下一体で地上が別棟の場合、一次設計で地下部分を検討する際には、地上部分のルート1・ルート2で必要な割増しの規定は適用しなくてよい。

繊維に直交方向の引張りによる割り裂きは、繊維の間が急に裂けるので脆性的。

繊維に平行方向の圧縮による全体座屈は、急に耐力を失うので脆性的。

繊維に平行方向の引張りによる破断は、ほとんど塑性変形せずに急に破断するので脆性的。

せん断弾性係数は G＝E/{2(1＋ν)} で、ヤング係数が大きいほど大きい。

軽量コンクリート1種の線膨張係数は、鋼材とほぼ同じ（1×10⁻⁵/℃程度）とすることが多い。

軽量コンクリートは骨材のヤング係数が小さいので、同じ設計基準強度の普通コンクリートよりヤング係数が小さい。

SN材の B種・C種は、降伏比の上限と降伏点の上限・下限（レンジ）が規定されていて、設計で想定した降伏の順序（崩壊メカニズム）を実現しやすい。

ステンレス鋼は明確な降伏点がないので、0.1％オフセット耐力をもとに基準強度が定められている。

降伏比＝降伏点÷引張強さ＝325÷490≒0.66（66％）。

天井脱落対策の技術基準は、中地震時に天井の損傷を防ぐことで、中地震を超える一定の地震でも天井の脱落を低減することを目標としている。

免震構造で地震時の加速度が小さくても、特定天井の構造耐力上の安全性の検証は必要。

天井と周囲の壁との間に隙間を設けない構造方法でも、地震時の天井材の脱落に対する安全性の検証が必要。