【過去問題】令和7年 一級建築士 建築構造 全30問【解答・解説付】※完全無料

偏心した圧縮力Pは、図心に働く圧縮力Pと、曲げモーメントPeに分けて考える。
・縁の応力度：P/A±Pe/Z（A＝BD、Z＝BD²/6）
・図－2より、P/A＋Pe/Z＝3σ、P/A－Pe/Z＝σ
・2式から、P/A＝2σ、Pe/Z＝σ → Pe/Z＝(1/2)×P/A
・e＝Z/(2A)＝(BD²/6)÷(2BD)＝D/12

・梁A（片持ち梁）：δ_A＝Pl³/(3EI)
・梁B（張出し梁）：先端のたわみ＝（張出し部分を片持ち梁とみたたわみ）＋（中間の支点の回転角×張出しの長さ）
　張出し部分のたわみは Pl³/(3EI)。中間の支点には曲げモーメントPlが働き、長さlの単純梁の端にモーメントを受けたときの回転角は θ＝Pl×l/(3EI)＝Pl²/(3EI)。これにlを掛けると Pl³/(3EI)
　よって δ_B＝2Pl³/(3EI)
・δ_A：δ_B＝1：2

柱・梁に途中の荷重がないので、曲げモーメントは4つの隅で最大になる。崩壊機構は、4つの隅に塑性ヒンジができ、柱が回転して上の梁が横に動く形。各隅のヒンジは、そこで接する柱と梁のうち、全塑性モーメントの小さいほうにできる。
・左上：600と200 → 200kN・m　・右上：200と100 → 100kN・m
・右下：100と400 → 100kN・m　・左下：600と400 → 400kN・m
柱の回転角をθとすると、仮想仕事の式は、外力の仕事 P×4θ＝内力の仕事 (200＋100＋100＋400)θ＝800θ
よって P＝800/4＝200kN。

1階の柱は両端ピンなので軸力だけを負担し、1階の水平力は筋かいEだけが負担する。
4. 1階の層せん断力は 3P＋P＝4P。筋かいEは水平4m・鉛直3m・長さ5m なので、軸力＝4P×5/4＝5P（引張り。正しい）。鉛直成分は 5P×3/5＝3P
3. 上の箱形の部分（2階）を取り出し、右下の節点まわりのモーメントのつり合いを考える：3P×3m＝（柱Cの軸力）×4m → 柱Cは 9P/4（引張り）。鉛直のつり合い：柱Dの軸力＝筋かいの鉛直成分3P＋9P/4＝21P/4（圧縮）。比は 9/4：21/4＝3：7（3：10 ではない。誤り）
1・2. 2階の箱形の骨組は、柱・梁が等質等断面で、上下・左右に対称な形なので、柱・梁の中央が反曲点になる。柱A・右の柱は層せん断力3Pを半分ずつ負担し、柱Aのせん断力は3P/2。梁は上下で同じせん断力を負担し、2本の梁のせん断力の合計が柱Cの軸力9P/4 とつり合うので、梁Bのせん断力は9P/8。比は 3/2：9/8＝4：3（選択肢1は正しい）。柱の端の曲げモーメントは 3P/2×1.5m＝9P/4、梁の端は 9P/8×2m＝9P/4 で等しい（選択肢2は正しい）。

中央の段を水平に切り、上の部分のつり合いを考える（切断法）。切られるのは、左の柱材（A・C）、斜材（B・D）、右の柱材の3本。
・左のトラス：上の部分に働く水平力は3Pだけ。これを打ち消すのは斜材Bの水平成分なので、N_B×(1/√2)＝3P → N_B＝＋3√2P（正しい）。斜材Bと右の柱材が交わる点（中央の段の右上）まわりのモーメントのつり合い：3P×l＝N_A×l → N_A＝＋3P（引張り。正しい）
・右のトラス：切った上の部分に働く水平力は、上の2つの荷重のP＋P＝2P。N_D×(1/√2)＝2P → N_D＝＋2√2P（＋√2P ではない。誤り）。同じ点まわりのモーメント：P×l（一番上の荷重。中段の荷重はその点と同じ高さなので0）＝N_C×l → N_C＝＋P（正しい）

弾性座屈荷重は P＝π²EI/l_k²（l_k：座屈長さ）。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h → l_k＝2h、P_A＝π²EI/(4h²)
・B：柱脚ピン・柱頭は回転拘束で水平移動も拘束、高さ2h → l_k＝0.7×2h＝1.4h、P_B＝π²EI/(1.96h²)
・C：柱脚固定・柱頭は回転拘束で水平移動は自由、高さ2h → l_k＝2h、P_C＝π²EI/(4h²)
よって P_A＝P_C＜P_B。

振動特性係数R_tは、固有周期が長い範囲では、地盤が軟らかい（第三種地盤）ほど大きい。そのため、Tが長い建築物の地震力は、第一種地盤より第三種地盤のほうが大きくなる。

A_i＝1＋(1/√α_i－α_i)×2T/(1＋3T)。上の階ほど（α_iが小さいほど）大きく、Tが長いほど大きくなる（昭和55年建設省告示第1793号）。

必要保有水平耐力を計算する場合は、標準せん断力係数を1.0以上とする（建築基準法施行令 第88条第3項）。

風力係数は、風洞試験によって定める場合のほか、建築物の断面及び平面の形状に応じて国土交通大臣が定める数値による（建築基準法施行令 第87条第4項）。

外装材の風圧力は、局部的に大きくなる風圧（ピーク風力係数）を使うので、単位面積当たりでは構造骨組用の風圧力より大きい。

ガスト影響係数G_fは、風の乱れ（時間的な変動）で建築物が揺れたときに生じる最大の力を求めるため、平均的な風圧力を割り増す係数。

構造耐力上主要な部分である柱の有効細長比は150以下とする（建築基準法施行令 第43条第6項）。

9cm角以上の木材の筋かいを入れた軸組の倍率は3、たすき掛けは5（建築基準法施行令 第46条第4項 表1）。

基準日（令和7年1月1日）の規定では、木造で構造計算が必要になるのは、階数3以上または延べ面積500㎡・高さ13m・軒の高さ9mを超えるもの（建築基準法 第6条第1項第二号・第20条第1項）。2階建て・高さ7m・延べ面積300㎡なら、壁量と釣合いのよい配置の検討（建築基準法施行令 第46条）でよい。

建築物の平面を分割する1/4の線上にある耐力壁は、側端部分の存在壁量に算入する。

張り間方向の側端部分は桁行方向の両端から1/4の部分、桁行方向の側端部分は張り間方向の両端から1/4の部分とする（昭和56年建設省告示第1100号 第4）。

壁率比は、「壁量充足率の小さいほう」÷「壁量充足率の大きいほう」で求め、0.5以上とする。

梁のあばら筋比・柱の帯筋比は、それぞれ0.2％以上とする（柱の帯筋比は建築基準法施行令 第77条第四号にもある）。

柱の帯筋は、135°フックの代わりに、必要な溶接長さ（片面溶接で10d以上）を満たせば、帯筋相互を片面溶接とすることができる（高強度せん断補強筋を除く）。

長期荷重で正負最大の曲げモーメントを受ける部分の引張鉄筋は、0.004bd（引張鉄筋比0.4％）以上となる量か、存在応力で必要な量の4/3倍のうち、小さいほう以上とする（日本建築学会 RC規準）。

重ね継手の位置は、重ね継手長さの約0.5倍ずらすか、1.5倍以上ずらして、同じ断面に集中させない。

柱梁接合部内の応力伝達を考えて、大梁の下端筋は接合部内で上向きに折り曲げて定着させる。

せいの大きい基礎梁は、水平な打継ぎ部を設けて2回に分けて打つことがあり、打継ぎ部のあばら筋はフック付きの重ね継手とする。

梁幅を大きくすると、圧縮側のコンクリートの面積が増えて中立軸が浅くなり、曲げ降伏後の変形能力（靱性）が高まる。

上端筋（その下に300mm以上のコンクリートが打ち込まれる水平の鉄筋）は、ブリーディングの影響で付着が弱くなるので、許容付着応力度を下端筋より小さくする。

柱梁接合部は、大地震時の終局強度に基づくせん断破壊に対する安全性の検討を行えば、許容せん断力による検討は省略できる（日本建築学会 RC規準）。

鉄筋の短期許容応力度は基準強度Fと同じで、Fには JIS に定められた規格降伏点の最小値を用いる。

保有水平耐力計算では、部材の破壊形式・寸法・配筋・応力などから部材の種別を決め、構造特性係数D_sを算出する。

限界耐力計算では、地震に対して、損傷限界（稀に発生する地震）と安全限界（極めて稀に発生する地震）の性能を確かめる（建築基準法施行令 第82条の5）。

座屈拘束ブレースは、芯材が軸力を負担し、周りの座屈拘束材（鋼管とモルタルなど）は芯材の座屈を拘束するだけで、軸力は負担しない。

溝形鋼などの片側だけを接合する筋かいは、突出脚の一部が有効に働かない（無効部分）。ボルトの本数が多いほど無効部分が小さくなるので、有効断面積は大きくなる。

側面隅肉溶接（力の方向に平行な溶接）では、筋かいの軸方向力は溶接継目のせん断力としてガセットプレートに伝わる。

組立溶接のビードが短いと、急に冷えて硬くなり、塑性変形能力の低下や低温割れが起きやすい。そのため、ビードの長さの最小値が定められている。

摩擦接合部の破断耐力（保有耐力接合の検討など）は、摩擦面がすべって支圧接合の状態になったと考えて求めることができる。

高力ボルト摩擦接合の長期許容せん断応力度は、一面せん断で0.3T₀、二面せん断で0.6T₀（建築基準法施行令 第92条の2）。

下位のルート（ルート1-2）で設計できる建築物を、より詳しい上位のルート（ルート3）で設計してもよい。

ルート2 では、標準せん断力係数C₀を0.2以上として地震力を算定し、許容応力度計算と層間変形角・剛性率・偏心率などの確認を行う。

部材群の種別が C（塑性変形能力が低い）の場合は、種別 A より構造特性係数D_sを大きくする。

降伏比（降伏点÷引張強さ）が小さい鋼材ほど、降伏してから破断するまでの余裕が大きく、梁の塑性変形能力が高まる。

弱軸まわりの曲げでは横座屈が起きないので、幅厚比の制限に従えば、許容曲げ応力度を許容引張応力度と同じ値にできる。

梁全長にわたって均等に横補剛を設ける場合の条件は、SN400 で λ_y≦170＋20n、SN490 で λ_y≦130＋20n（n：横補剛の箇所数）。λ_y＝200 なら SN400 は2か所、SN490 は4か所必要で、SN490 のほうが多い。

圧密沈下は、荷重による有効応力の増加で、間隙水が少しずつ排出され、長い時間をかけて地盤が沈下する現象（主に粘性土）。

地盤の極限鉛直支持力は、基礎の下の土がすべり面に沿ってせん断破壊することで決まる。

主働土圧は、壁が地盤から離れる向きに動いたとき、土圧が下がって一定値に落ち着いた状態の土圧（静止土圧より小さい）。

弾性支承梁理論（地盤をばねとみなす方法）は、地震時の地盤の変位が小さく、杭の変形に影響する範囲の地盤がほぼ均一とみなせることが条件。

杭頭を回転拘束した長い杭では、杭頭の曲げモーメントは Q/(2β)、β＝(k_hB/(4EI))^1/4。水平地盤反力係数k_hが大きいほどβが大きくなり、曲げモーメントは小さくなる。

応答変位法は、杭頭の水平力に加えて、地震時の地盤の変位を杭に与えて応力を求める方法で、液状化しやすい軟弱地盤の杭の検討にも使える。

杭の表面に潤滑材（瀝青材など）を塗ると、周りの地盤との摩擦が小さくなり、負の摩擦力を減らす効果がある（すべり層付きの杭）。

地震時に杭に作用する水平力は、基礎スラブの根入れ深さに応じて一定の範囲で低減できるが、地上部分の高さが大きいほど低減の度合いは小さくなる。

直接基礎の即時沈下は、粘性土・砂質土とも、変形係数とポアソン比を適切に設定した弾性体と仮定して計算してよい。

プレストレストコンクリートの部材は、プレストレスの力でひび割れが閉じて変形が元に戻る復元性があり、地震後の残留変形が小さい。

アンボンド PC鋼材は、定着部が壊れると緊張力が一度に失われるので、常時荷重を保持する冗長性を高めるためにバックアップシステムを設ける。

PC鋼材の定着部は大きな集中力を受けるので、支圧板とコンクリートとの接触面積を広くして、支圧破壊を避ける。

合成梁では、上フランジがスラブと緊結されて局部座屈が拘束されるので、上フランジの局部座屈の検討は省略できる。下フランジは拘束されないので検討が必要。

桁行方向と張り間方向で構造種別が異なる場合は、方向別にそれぞれの構造の構造計算の規定を適用できる。

CFT 柱で、梁からのせん断力の一部を充塡コンクリートに負担させる場合は、鋼管とコンクリートの間で応力を伝達できるように（ダイアフラムなどで）設計する。

せん断パネルを剛性の高い支持部材を介して設置すると、層間変位がせん断パネルに集中し、パネルの高さは階高より小さいので、せん断変形角は層間変形角より大きくなる。

オイルダンパーは速度に応じた抵抗力を出すので、揺れが小さい段階から制振効果を発揮する。

直動型転がり支承は引張力にも抵抗できるので、超高層の免震建築物で、転倒モーメントによって大きな引張軸力が生じる場合などに使われる。

腰壁と柱の間に完全スリットを設けても、腰壁は梁と一体なので、腰壁付き梁の剛性には腰壁の影響を考える。

保有水平耐力は、建築物の一部または全体が崩壊形を形成するときに、各階の柱・耐力壁・筋かいが負担する水平せん断力の和。

剛性率が0.6未満の階の割増し（形状係数F_s）は、その階だけに行えばよい（形状係数F_esは階ごとに求める）。

超高層建築物の風に対する構造計算では、風向の方向だけでなく、風向に直交する方向とねじれ方向の振動も考える。

プレテンション方式は、緊張力を与えるとコンクリートの弾性短縮がそのまま減少につながるので、プレストレスの減少率は一般にポストテンション方式より大きい（ポストテンション方式のほうが小さい）。

露出柱脚の最大せん断耐力は、「摩擦で抵抗するせん断耐力」と「アンカーボルトのせん断耐力の和」の大きいほうとする（両者を足し合わせない）。

基礎ぐい・水槽・浴室など常時湿潤状態にある部分に使う木材の許容応力度は、70％に相当する数値とする（建築基準法施行令 第89条第3項）。

構造用集成材は、ひき板の欠点が分散されるので、同じ樹種なら構造用製材より基準強度が大きく、繊維方向のせん断の許容応力度も大きい。

機械等級区分構造用製材は、構造用製材のうち、人工乾燥処理をした材のヤング係数を機械で測定し、等級区分したもの（製材の日本農林規格）。

水セメント比が大きいほど、コンクリートの強度は小さくなり、引張強度も小さくなる。

曲げ強度は、引張強度が大きいほど大きい（曲げ強度は引張強度の約2倍）。

水セメント比が小さいほど強度が大きくなり、ヤング係数も大きくなる。

シャルピー衝撃試験の吸収エネルギーが大きい鋼材は靱性が高く、溶接部の脆性的な破壊を防ぐのに有効。

板厚40mm以下の SN490B の基準強度Fは325N/mm²で、短期の許容引張応力度はFと同じ。

リン（P）と硫黄（S）は、鋼の靱性や延性を下げるので、含有量が少ない鋼材が望ましい（SN材の B・C 種は上限を厳しくしている）。

補強コンクリートブロック造の塀の地下部分の水平震度は、建築物の地下部分と同じように計算してよい。

円形鋼管は充塡コンクリートを周りから均等に拘束できるので、コンファインド効果は角形鋼管より円形鋼管のほうが高い（特に短柱）。

鋼管杭は、地盤が強い酸性でなければ、腐食代として一般に厚さ1mmを見込む。