一般構造

解答正解 2

積載荷重は、同一の室であっても「床の構造計算をする場合」「大ばり・柱又は基礎の構造計算をする場合」「地震力を計算する場合」の三つの区分ごとに異なる値が定められており、この順に小さくなる。床は局部的な集中に備えて最も大きく、地震力は建築物全体の平均的な質量を考えればよいため最も小さい、と理解すると順序を取り違えない。区分の名称だけを暗記すると大小関係が逆転しやすい。

解答正解 4

積雪荷重は「積雪の単位荷重×屋根の水平投影面積×その地方における垂直積雪量」で求め、単位荷重は積雪量1cmごとに1m²につき20N以上とされている。雪下ろしによる低減は認められているが、減らせる下限は垂直積雪量1mまでであり、零にはできない点が繰り返し問われる。屋根勾配60度超で積雪荷重を零にできる規定と混同しやすい。

解答正解 2

風圧力は「速度圧×風力係数」で求め、速度圧は q＝0.6EVo² で表される。Voはその地方における過去の台風の記録に基づく基準風速で30〜46m/sの範囲、Eは屋根の高さ及び周辺の地域の建築物等の状況に応じた数値であり、建築物の用途や重要度とは無関係である。速度圧が風速の2乗に比例する点と、EとVoの役割の区別が要点。

解答正解 2

地上部分の地震層せん断力係数はCi＝Z・Rt・Ai・Coで表され、Zは地域係数、Rtは振動特性係数、Aiは高さ方向の分布係数、Coは標準せん断力係数である。Aiは上階ほど大きくなるためCiも上階ほど大きくなるが、層せん断力そのものは支える重量が大きい下階ほど大きくなる。「係数は上階ほど大きい／層せん断力は下階ほど大きい」を混同しないこと。

解答正解 1

平面構造物のつり合い条件式は3つであり、未知反力数が3以下で条件式のみから反力が定まるものが静定構造物、4以上のものが不静定構造物である。支点の反力数は、ローラー（移動端）が1、ピン（回転端）が2、固定端が3で、この数をつり合い条件式の数と対比させると静定・不静定の判別がしやすい。

解答正解 2

スパンL、中央集中荷重Pの単純ばりでは、両支点の反力がそれぞれP／2、最大曲げモーメントは中央に生じてMmax＝PL／4となる。P＝30kN、L＝6.0mを代入すると30×6.0／4＝45.0kN・m。等分布荷重の場合のwL²／8と公式を取り違えると値が大きく外れるため、荷重形式と公式を対応付けて覚えること。

解答正解 3

長さL、等分布荷重wの片持ばりでは、全荷重wLが重心（固定端からL／2の位置）に作用するものと考えられ、固定端の曲げモーメントはwL×L／2＝wL²／2、せん断力は全荷重に等しくwLとなる。w＝8kN/m、L＝3.0mよりM＝8×3.0²／2＝36.0kN・m、Q＝8×3.0＝24.0kN。単純ばりのwL²／8、wL／2と取り違えやすい。

解答正解 4

幅b、せいhの長方形断面では、図心軸まわりの断面二次モーメントはI＝bh³／12、断面係数はZ＝bh²／6で、両者にはZ＝I／(h／2)の関係がある。b＝200mm、h＝300mmよりI＝200×300³／12＝4.5×10⁸mm⁴、Z＝200×300²／6＝3.0×10⁶mm³。せいhが3乗（Iの場合）・2乗（Zの場合）で効くため、幅とせいを取り違えると値が大きく変わる点に注意する。

解答正解 1

垂直応力度はσ＝N／A、曲げによる縁応力度はσ＝M／Z、ヤング係数は弾性範囲における応力度とひずみ度の比E＝σ／εで定義される。ひずみ度は変形量を元の長さで除した無次元量であり、単位をもたない。いずれも「何を何で除すか」が逆になった選択肢が典型的な誤答として出題される。

解答正解 3

オイラーの座屈荷重はPk＝π²EI／lk²で表され、断面二次モーメントIに比例し、座屈長さlkの2乗に反比例する。座屈長さは材端の支持条件で決まり、両端ピンを材長Lの1.0倍とすると、両端固定は0.5倍、一端固定・他端ピンは0.7倍、一端固定・他端自由は2.0倍となる。細長比λ＝lk／i（iは断面二次半径）であり、λが大きいほど座屈しやすい。

解答正解 4

トラスは、節点をピン接合と仮定し、外力を節点に作用させることで、各部材に軸方向力（引張力又は圧縮力）のみが生じるものとして扱う骨組である。単純ばり形式のトラスに鉛直下向きの荷重が作用すると、全体は下に凸に曲げられるため、上側が縮み下側が伸びる。すなわち上弦材が圧縮、下弦材が引張となり、逆に覚えていると失点する。

解答正解 1

直接基礎は、柱ごとに設ける独立基礎、壁や柱の列の下に連続して設ける布基礎（連続基礎）、建築物の底面全体に設けるべた基礎に大別され、接地面積が大きいほど接地圧が小さくなるため軟弱地盤に適する。杭基礎は、先端を支持層に到達させる支持杭と、主として杭周面の摩擦力で支持する摩擦杭に分かれる。支持杭と摩擦杭の説明を入れ替えた選択肢が典型的な誤答である。

解答正解 3

周囲の地盤が杭より大きく沈下すると、杭周面に下向きの摩擦力（負の摩擦力、ネガティブフリクション）が作用し、杭の軸力を増加させる押込み力として働く。これは支持杭で特に問題となる。圧密沈下は粘性土地盤で長期間かけて生じる沈下であり、砂質地盤で主となる即時沈下と区別する。異種基礎の併用は沈下性状が異なるため原則として禁止されている。

解答正解 1

土台は最下階の柱の下部に設けて柱からの荷重を基礎へ伝える横架材で、基礎に緊結する。階数が2以上の建築物の隅柱は、上下階を1本の材で通す通し柱とすることが原則である。横架材は中央部下側に引張力が生じるため、その部分の欠込みは耐力上大きな損失となり禁じられている。大引は1階床組で根太を受ける部材、胴差は2階床の位置に設ける横架材であり、土台と混同しやすい。

解答正解 3

適当なものは（イ）（ハ）（ニ）の3つである。（ロ）は逆で、圧縮力を負担する筋かいは座屈するおそれがあるため、引張力を負担する筋かいより厚い木材を用いなければならない。耐力壁は両方向に釣合い良く配置し、水平構面で各耐力壁へ水平力を確実に伝達させるという一連の流れで理解すると、個々の規定が結びつく。

解答正解 4

床スラブは鉛直荷重を支えるだけでなく、水平構面として建築物の水平剛性に大きく寄与し、地震力を耐力壁や柱・はりへ分配する役割をもつ。柱の帯筋はせん断補強に加えて主筋の座屈防止とコンクリートの拘束を、はりのあばら筋は主にせん断補強を担う。主筋が曲げに、帯筋・あばら筋がせん断に抵抗するという役割分担で整理すると混同しない。

解答正解 1

偏心率Reは、重心と剛心とを結ぶ線の長さ（偏心距離e）を弾力半径reで除した値Re＝e／reで、値が大きいほど平面的なバランスが悪く、地震時のねじれ変形が大きくなる。剛性率Rsは、各階の層間変形角の逆数rsを全階のrsの相加平均で除した値Rs＝rs／r̄sで、剛性が著しく小さい階ほど値が小さくなる。「層間変形角そのもの」ではなく「その逆数」を用いる点が要注意である。

解答正解 2

鉄骨柱脚には露出形式、根巻き形式、埋込み形式があり、固定度（回転剛性）は一般に埋込み形式が最も大きく、根巻き形式がこれに次ぎ、露出形式が最も小さい。露出形式はベースプレートをアンカーボルトで基礎に緊結する形式で施工が容易だが、埋込み形式は基礎コンクリートの打設が複数回に分かれ工期が長くなる。固定度の順序と施工の容易さの順序は、おおむね逆になると押さえておくとよい。

解答正解 4

H形鋼のはりでは、図心から離れた位置にあるフランジが主として曲げモーメントを、中央のウェブが主としてせん断力を負担する。フランジを厚く、断面のせいを大きくすると曲げ耐力が高まるのはこのためである。また、断面二次半径が大きいほど細長比が小さくなり座屈しにくく、板厚の薄い軽量形鋼は部材全体の座屈に先立って局部座屈を生じやすい。

解答正解 3

免震構造は、基礎と上部構造の間に設けた積層ゴム等のアイソレータで建築物の固有周期を長くし（長周期化）、地震力の入力そのものを低減することを主目的とし、ダンパーが従として変位を抑制する。これに対し制振構造は、建築物内部に組み込んだダンパーが地震エネルギーを吸収することによる減衰で、地震力と変形を低減する。「免震は長周期化が主・制振は減衰が主」と対比して覚えると取り違えない。