一般構造

解答正解 3

判別式 m＝n＋s＋r－2k（n：支点反力数、s：部材数、r：剛接合部材数、k：節点数）による。n＝3×3＝9、s＝6＋4＝10、k＝9、rは各剛節点に集まる部材数から1を引いた値の総和で、2階の3節点が2＋3＋2＝7、屋根面の3節点が1＋2＋1＝4の計11。したがって m＝9＋10＋11－2×9＝12となる。骨組に含まれる閉じた四角形の数（2スパン×2層＝4）に3を乗じた値とも一致する。支点の種類を取り違えると反力数nが変わり、答えが大きく外れる。

解答正解 2

まず全体のつり合いから鉛直反力を求めると、VA＝40×6.0／8.0＝30kN、VB＝10kNとなる。次にヒンジCで骨組を切断し、左側部分についてC点まわりのモーメントのつり合いをとると、30×4.0－40×2.0－HA×4.0＝0 となり HA＝10kNを得る。HAのモーメントの腕はスパンではなく柱の高さ4.0mである点、荷重がはりの中央ではなく支点Aから2.0mの位置にある点が誤りの原因となる。

解答正解 3

支点反力は対称な載荷によりVA＝VB＝30kNとなる。格点CとDの間で上弦材E－F、斜材E－D、下弦材C－Dの3本を切断し、左側部分について斜材と下弦材が集まる格点Dまわりのモーメントのつり合いをとると、外力によるモーメントは30×8.0－30×4.0＝120kN・mである。これをトラスせい3.0mを腕とする上弦材の軸方向力が打ち消すから、120／3.0＝40kNとなり、上弦材は圧縮となる。切断法ではモーメントの中心に他の2部材が集まる格点を選ぶことが要点である。

解答正解 2

図心を共有する中空断面の断面二次モーメントは、外形の値から中空部の値を差し引いて求められる。I＝(200×400³－100×200³)／12＝(1.28×10¹⁰－8.0×10⁸)／12＝1.00×10⁹mm⁴。断面係数は図心軸から縁までの距離で除すから、Z＝I／(400／2)＝1.00×10⁹／200＝5.00×10⁶mm³となる。差引きができるのは図心が一致する場合に限られること、及び断面係数の分母がせいの2分の1であることが取り違えやすい。

解答正解 1

弾性座屈荷重は Pk＝π²EI／lk² で求める。一端固定・他端自由の座屈長さ係数は2.0であるからlk＝2×4.0＝8.0m＝8,000mm、I＝1,600cm⁴＝1.6×10⁷mm⁴である。Pk＝π²×2.0×10⁵×1.6×10⁷／8,000²≒4.93×10⁵N＝約490kN。座屈長さ係数（両端ピン1.0、両端固定0.5、一端固定他端ピン0.7、一端固定他端自由2.0）の選定と、1cm⁴＝10⁴mm⁴の単位換算の2点で誤りが生じやすい。

解答正解 4

荷重w、せん断力Q、曲げモーメントMの間には dQ／dx＝－w、dM／dx＝Q の関係がある。集中荷重の作用点ではせん断力図に段差（不連続）が生じ、曲げモーメント図は折れ曲がる。曲げモーメント図に段差が生じるのは外力としての集中モーメントが作用する点であり、このときせん断力図は連続する。この両者の入れ替わりが典型的な誤りである。

解答正解 2

軸方向力による応力度は σN＝N／A＝600×10³／(300×400)＝5.0N/mm²。曲げによる応力度は、断面係数 Z＝bh²／6＝300×400²／6＝8.0×10⁶mm³ を用いて σM＝M／Z＝40×10⁶／(8.0×10⁶)＝5.0N/mm²。両者を重ね合わせると、最大圧縮応力度は5.0＋5.0＝10.0N/mm²、反対側の縁は5.0－5.0＝0となり引張応力度は生じない。断面係数にbh²／6ではなくbh³／12（断面二次モーメント）を用いる誤りが多い。

解答正解 1

令第88条第3項により、必要保有水平耐力の計算に用いる標準せん断力係数C0は1.0以上とする。許容応力度計算に用いる0.2以上（同条第2項）と使い分ける点が要点である。また地下部分の水平震度は k≧0.1(1－H／40)Z で与えられ、深さHが大きいほど小さくなり、Hが20を超えるときは20として計算する。地上部分の地震層せん断力係数が上階ほど大きくなるのと逆の傾向であるため、取り違えやすい。

解答正解 1

令第85条第1項の表では、教室等に連絡する廊下、玄関又は階段の積載荷重は、劇場等の客席のうち「その他の場合」の数値によるとされ、床の構造計算用で3,500N/m²となる。教室の床用は2,300N/m²であるから、廊下のほうが大きい。柱・基礎の低減は支える床の数が9以上で0.6倍が下限であり、また同条第2項ただし書により劇場等の客席・集会室には適用できない。倉庫業を営む倉庫の床は、実況による計算値にかかわらず3,900N/m²を下回ることができない（同条第3項）。

解答正解 4

令第82条第二号の表では、積雪荷重に係数を乗じて長期・短期に加えるのは多雪区域に限られる。多雪区域では長期の積雪時に0.7S、短期の暴風時及び地震時に0.35Sを加えるが、多雪区域以外の区域では長期に生ずる力は常時・積雪時ともG＋Pであり、積雪荷重は短期（積雪時G＋P＋S）としてのみ考慮する。多雪区域の指定は令第86条第2項ただし書により特定行政庁が行うもので、区域によって組合せが変わる点が要点である。

解答正解 3

速度圧は q＝0.6EV₀²（令第87条第2項）で算定し、Eは E＝Er²×Gf として求める。ガスト影響係数Gfは風速の変動（乱れ）の影響を表すもので、地表面の障害物が多い粗度区分ほど、また建築物の屋根の高さが低いほど大きい値となる。高さが高いほど大きくなる分布係数Erとは傾向が逆であり、両者を取り違えやすい。

解答正解 3

必要保有水平耐力は Qun＝Ds×Fes×Qud で求め、形状特性を表す数値Fesは、剛性率による割増し係数Fsと偏心率による割増し係数Feとの積である。Rs＝0.45は0.6未満であるから Fs＝2－Rs／0.6＝2－0.75＝1.25。Re＝0.24は0.15と0.3の間であるから、Fe＝1.0（Re≦0.15）とFe＝1.5（Re≧0.3）の直線補間によりFe＝1.0＋(0.24－0.15)／(0.30－0.15)×0.5＝1.30。よってFes＝1.25×1.30＝1.625、Qun＝0.40×1.625×2,000＝1,300kN。FsとFeは和ではなく積である点、いずれも1.0を下回らない点が要点である。

解答正解 1

免震構造は、水平剛性の小さいアイソレータにより建築物の固有周期を長くして地震動の卓越周期から遠ざけ、上部構造の応答加速度を低減する。長周期化に伴って免震層の水平変位は大きくなるため、ダンパーにより変位を抑制するとともに、擁壁との間に必要なクリアランスを確保し、設備配管も変位に追従できるようにする。また塔状比が大きい建築物では転倒モーメントにより免震部材に引張力が生じやすく、免震構造には不利である。

解答正解 2

建築基準法第20条第1項第一号により、高さが60mを超える建築物は時刻歴応答解析等による大臣認定を要する。高さ60m以下については令第81条第2項が、高さ31mを超える建築物は保有水平耐力計算又は限界耐力計算により、高さ31m以下の建築物はこれらに加えて許容応力度等計算によることができると定めている。許容応力度等計算は、令第82条各号の許容応力度計算に層間変形角・剛性率・偏心率の確認を加えたものであり、「許容応力度計算」と名称を混同しやすい。

解答正解 3

（イ）は令第82条の6第二号、（ロ）は令第82条の2、（ニ）は令第82条の4の規定どおりで適当である。（ハ）は令第82条の6第二号ロにより偏心率はRe＝e／reで求めるものとされ、偏心距離eを除するのは階高ではなく当該階の弾力半径re（ねじり剛性に基づく値）であるから適当でない。したがって適当なものは3つ。剛性率が層間変形角の逆数どうしの比で表されるのに対し、偏心率は偏心距離と弾力半径との比である点を区別して押さえる。

解答正解 4

せん断破壊は脆性的で変形能力に乏しいため、柱は曲げ降伏が先行するようにせん断余裕度を確保して設計する。腰壁・垂れ壁が取り付くと柱の内法高さが小さくなって剛性が高まり、せん断力が集中して短柱のせん断破壊を招くため、構造スリットにより壁を柱から絶縁する。一方、軸方向圧縮応力度（軸力比）が大きいほど圧縮域が拡大し、柱の変形能力は低下する。軸力が大きいほど曲げ耐力が増す（強度は上がる）ことと、靭性が下がることを混同しやすい。

解答正解 4

望ましい崩壊形は、多くの梁が曲げ降伏して塑性変形を分散させる全体崩壊形であり、そのためには柱梁接合部において柱の曲げ終局強度の和を梁の曲げ終局強度の和より大きくする（柱梁耐力比を1より大きくする）。層崩壊形は特定階に変形が集中するため構造特性係数Dsが大きくなり、必要保有水平耐力も大きくなる。付着割裂破壊は梁主筋が太いほど生じやすく、柱せいに対する主筋径を制限して防ぐ。柱梁接合部のせん断破壊は避けるべき脆性的な破壊形式である。

解答正解 4

幅厚比は板要素の幅をその板厚で除した値で、大きいほど局部座屈が早期に生じ、塑性変形能力（靭性）が低下する。その制限値は√(235／F)に比例して定められるため、基準強度Fの大きい高強度鋼ほど厳しくなる。保有耐力接合は、接合部の破断が部材の降伏に先行しないよう、接合部の最大耐力を部材の全塑性耐力より十分大きくする考え方であり、記述は向きが逆である。幅厚比の大小と靭性の関係、接合部と母材の耐力の大小関係の2点が要点である。

解答正解 2

壁量充足率は「存在壁量÷必要壁量」で求め、北側が700／350＝2.0、南側が200／250＝0.8となる。壁率比は「壁量充足率の小さい方÷大きい方」であるから、0.8／2.0＝0.40である。壁率比は0.5以上であることが求められるため、この建築物はそのままでは基準に適合しない。存在壁量どうしの比や、充足率の大きい方を小さい方で除した値と取り違えやすい。なお、両側端部分の壁量充足率がいずれも1を超える場合等は、壁率比の確認を要しない。

解答正解 1

構造耐震指標は Is＝E0×SD×T で算定され、形状指標SD及び経年指標Tはいずれも1.0を上限として、形状の不整や劣化が大きいほど小さくなる。診断法は、柱・壁の断面積から略算する第1次診断法、鉄筋の影響も考慮する第2次診断法、梁の影響まで考慮する第3次診断法の順に精度が高くなる。鋼板巻立てや連続繊維シート巻きはせん断耐力と変形能力を高める補強であり、耐力そのものを増やす鉄骨ブレース補強や耐震壁の増設とは目的が異なる。