平成28年度1級建築士-学科Ⅳ構造

平成28年度 学科Ⅳ -構造
全30問掲載

一級建築士学科試験
2022年7月24日(日)

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〔H28 No.01〕図-1のような脚部で固定された柱の頂部に鉛直荷重及び水平荷重が作用している。柱の断面形状は図-2に示すような箱形断面であり、鉛直荷重の合力P及び水平荷重の合力Qは断面の図心に作用しているものとする。柱脚部断面の垂直応力度分布が図-3のような全塑性状態に達している場合のPとQとの組合せとして、正しいものは、次のうちどれか。ただし、箱形断面は等質等断面とし、降伏応力度はσyとする。

解答 4:全断面が塑性化している時、曲げモーメントMに抵抗する部分(①)と圧縮軸力Nに抵抗する部分(②)に分けて考える。
①曲げモーメントMに抵抗して、部材上下に引張合力(T)と圧縮合力(C)が働いており、その大きさは等しく、向きは正反対である。このことから、
T = C = フランジの断面積×応力度=4d2×σy= 4d2σy
よって、M = T × 3d = C × 3d = 12d3σy
⇔ Ql = 12d3σy
⇔ Q = 12d3σy/ l

②圧縮軸力Nは、ウェブの断面積に応力度を乗じて求める。
N = (d×2d×σy)×2 = 4d2σy
N = P であることから、
P = 4d2σy

〔H28 No.02〕図のような断面形状の単純梁A及びBの中央に集中荷重 Pが作用したとき、それぞれに曲げによる最大たわみδA及びδBが生じている。δAとδBとの比として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、梁A及びBは同一材質の弾性部材とする。

解答 2:集中荷重が作用する単純ばりの弾性たわみδは、
δ = (1/48)・(Pl3/EI)
で求められる。題意より、荷重はP、ヤング係数はE、スパンは等しくl、1/48は定数である。これより、上の式は以下のように省略して比較することができる。
δ’ = 1/I
①梁Aの断面二次モーメントIA
IA = {a × (2a)3}/12 = 8a4/12
よって、δ= 12/8a4
②梁Bの断面二次モーメントIB
IB = {(2a) × a3}/12 = 2a4/12
よって、δ= 12/2a4
以上より、δAB = (1/8) / (1/2) = 1 : 4

〔H28 No.03〕図のような筋かいを有する柱脚ピンの骨組に水平荷重100kNが作用したとき、部材BCの引張力Tは100kNであった。このとき、柱ABの柱頭A点における曲げモーメントの絶対値として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、梁ACは剛体とし、柱ABと柱CDは等質等断面で伸縮はないものとする。

1. 0kN・m
2. 20kN・m
3. 40kN・m
4. 80kN・m

解答 4:柱ABに生じるせん断力QABと、せん断力QABが作用する反曲点を定め、柱ABのA点における曲げモーメントMAを求める。

まず水平荷重100kNを、斜材(部材BC)が負担する水平荷重(1)を求め、次にラーメンが負担する水平荷重(柱のせん断力)(2)とに分けて考える。

(1)斜材(部材BC)が負担する水平荷重を求める。
部材BCには、引張力T=100kNが生じている。Tの水平方向分力が、部材BCが負担する水平荷重となる。
直角三角形の三角比(3:4:5)から、Tの水平方向分力(PTX)が得られる。
PTX(部材BCが負担する水平荷重)= 100kN×(3/5)=60kN

(2)ラーメン全体が負担する水平荷重(柱のせん断力)を求める。
ラーメンが負担する水平荷重=100kN-60kN=40kN

柱ABと柱BCは等質等断面であり、かつ柱頭および柱脚の条件が同じなので、それぞれの柱の負担水平荷重(せん断力)は、等しく、柱ABと柱CDに生じるせん断力QABとQCDは等分される。
QAB=QCD=40kN×(1/2)=20kN

次に、柱ABのA点の曲げモーメントMAを求める。
梁は剛体であることから、剛接合の柱頭は回転拘束となる。また柱脚はピンなので、反曲点の位置は柱脚となる。これより、柱ABのA点の曲げモーメントMAは、次のとおりである。
MA = QAB × (反曲点から柱頭までの距離)
      = 20kN×4m = 80kN・m

〔H28 No.04〕図-1のような鉛直荷重100kN、水平荷重Pを受けるラーメンにおいて、水平荷重Pを増大させたとき、荷重Puで塑性崩壊に至り、図-2のような崩壊機構を示した。Puの値として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、柱、梁の全塑性モーメントMPの値をそれぞれ300kN・m、200kN・mとする。

1. 200kN
2. 225kN
3. 250kN
4. 275kN

解答 2:ラーメンの崩壊荷重は、「仮想仕事の原理」を応用し、崩壊荷重Puを外力(①)、全塑性モーメントMPを内力(②)として求める。
①外力による仕事W
 W外 = Pu×σ1 + 100kN×σ2
          = Pu×4m×θ + 100kN×5m×θ
          = (4Pu + 500)θ
②内力による仕事W
 W = MP(柱)×θ + MP(梁)×θ +MP(梁)×2θ + MP(柱)×θ
          = 300×θ + 200×2θ + 200×2θ + 300×2θ
          = 1,400θ
W = Wなので、
    (4Pu + 500)θ = 1,400θ
⇔ Pu = 900 / 4 = 225kN

〔H28 No.05〕図のような鉛直荷重が作用するトラスにおいて、部材ABに生じる軸方向力として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、軸方向力の符号は、引張力を「+」とする。

解答 4:反力を求め、下図のように切断し、切断法によって部材ABの軸方向力を求める。便宜的に外力2Pが作用する点を点Cとする。求める部材ABを含んでトラスを切断し、釣り合い条件から求める。
ΣMC = 0
⇔ 2P×(3/2)l – P×(3/4)l + (√3/2)l ×NAB = 0
⇔ (√3/2)l ×NAB = – 3Pl + (3/4)Pl
⇔ NAB = 9/ 2√3 = + 3√3 / 2

〔H28 No.06〕図-1のような頂部に質量m又は2mをもち、剛性がK又は2Kの棒A、B、Cにおける固有周期はそれぞれTA、TB、TCである。それぞれの棒の脚部に図-2に示す加速度応答スペクトルをもつ地震動が入力されたとき、棒に生じる最大応答せん断力がQA、QB、QCとなった。QA、QB、QCの大小関係として、正しいものは、次のうちどれか。 ただし、TA、TB、TCは図-2のT1、T2、T3のいずれかに対応し、応答は水平方向であり、弾性範囲内とする。

1.QA< QB = QC
2.QB< QA = QC
3.QB< QA < QC
4.QC< QA < QB

解答 1:求める応答せん断力Qは、
Q = m × α (m:集中質量、α:応答加速度)
で求められる。各棒の集中質量(m)はすでに与えられているので、図-2から応答加速度(α)を求める。棒の固有周期(T)は、
T = 2π√(m/K) (K:水平剛性)
で求められるので、棒A、B、Cそれぞれの固有周期を以下に求めると、
  棒A:TA = 2π√(m/K) 
  棒B:TB = 2π√(m/2K) = 2π√(m/K) × 1/√2
  棒C:TC = 2π√(2m/K) = 2π√(m/K) × √2
以上より、TA:TB:T= 1:1/√2:√2 = √2:1:2
これより、TB<TA<TC となるので、図2より、
  TA=T→ α2 = 0.3g
  TB=T→ α1 = 0.4g
  TC=T→ α3 = 0.2g
よって、各棒の応答せん断力Qは、
  Q= m× α=   m × 0.3 g = 0.3m g
  Q= m× α=   m × 0.4 g = 0.4m g
  Q= m× α= 2m × 0.2 g = 0.4m g
したがって、QA < QB = Q(選択肢1)
(関連問題:平成25年1級学科4、No.7、平成16年1級学科3、平成13年1級学科3)

〔H28 No.07〕建築基準法における荷重及び外力に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.建築物の地上部分の必要保有水平耐力を計算する場合、標準せん断力係数C0は1.0以上としなければならない。
2.地震地域係数Zは、1.0から0.7の数値として地域ごとに定められている。
3.風圧力の計算に用いる速度圧qは、その地方における基準風速V0に比例する。
4.構造部材に生じる応力度等を計算するに当たり、多雪区域ではない一般の地域においては、暴風時又は地震時の荷重を、積雪荷重と組み合わせなくてもよい。

解答 3:風圧力は速度圧に風力係数を乗じて計算する。
風圧力(W) = 速度圧(q) × 風力係数(Cf)

このときの「風力係数」は建築物の形状に応じて定められ、「速度圧(q)」は、「その地方における基準風速(V0)」の2乗と「速度圧の高さ方向の分布を示す係数(E)」に比例する。
風圧力(q) = 0.6 EV02

なお、この時の「速度圧の高さ方向の分布を示す係数(E)」は、地表面粗度区分及び建築物の高さ軒の高さとの平均Hに影響される。

(関連問題:令和元年1級学科4、No.07平成28年1級学科4、No.07平成23年1級学科4、No.08平成20年1級学科3、No.08、平成15年1級、平成14年1級、平成11年1級)

〔H28 No.08〕中心圧縮力を受ける正方形断面の長柱の弾性座屈荷重Peに関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。ただし、柱は全長にわたって等質等断面とする。

1.Peは、柱の材端条件が「両端ピン」の場合に比べて、「両端固定」の場合のほうが大きい。
2.Peは、柱頭の水平移動を自由とした場合に比べて、水平移動を拘束した場合のほうが大きい。
3.Peは、柱材のヤング係数に比例する。
4.Peは、柱材の断面積に比例する。

解答 4:弾性座屈荷重(Pe)は、以下の式で求められる。
弾性座屈荷重は、柱材の断面積には直接関係しない。ただし、一辺をaとする正方形断面の断面二次モーメント(I)に比例する。( I = a4 / 12 )

(関連問題:平成24年1級学科4、No.06平成22年1級学科4、No.06平成25年2級学科3、No.06平成21年2級学科3、No.07)

〔H28 No.09〕木造軸組工法による地上2階建ての建築物に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.筋かいの端部は、柱と梁その他の構造耐力上主要な横架材との接合部に接近して緊結し、各材の軸線が1点で交わるようにした。
2.土台には、耐朽性を向上させるため、心材ではなく辺材を用いた。
3.国土交通大臣が定める基準に従った構造計算によって構造耐力上安全であることを確かめたので、小屋組の振れ止めを省略した。
4.構造耐力上主要な柱の所要断面積の1/3を切り欠きしたので、切り欠きした部分が負担していた力を伝達できるように金物等により補強した。

解答 2:木材は樹種により腐朽菌に対する抵抗性が異なる。土台等の腐朽しやすい箇所には耐朽性のある、ひば・ひのきなどの樹種を選んで適材を適所に使用する。また、辺材と心材とで耐朽性が異なり、心材の方がはるかに耐朽性が大きいため、腐朽しやすい箇所には心材の多いものを使用する。木質構造設計規準
(関連問題:平成30年1級学科4、No.27平成29年2級学科3、No.20)

〔H28 No.10〕木造軸組工法による地上2階建ての建築物の構造計算に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1. 平面が長方形の建築物において、必要壁量が地震力により決定される場合、張り間方向と行方向の必要壁量は、それぞれ異なる値となる。
2.延べ面積が500m2を超える場合、必要壁量の計算及び耐力壁の釣合いのよい配置の検討に加えて、許容応力度計算等の構造計算を行う必要がある。
3.風圧力に対する1階の必要壁量は、1階床面からの高さ1.35mを超える部分の見付面積に所定の数値を乗じて得た数値以上となるようにする。
4.構造耐力上主要な柱の小径は、横架材の相互間の垂直距離に対する割合によらず、座屈を考慮した構造計算によって決定してもよい。

解答 1:地震力に対する「必要壁量」は、床面積に係数を乗じて求める。この係数は、屋根葺き材の種類や、建築物の階数、階の位置によって定められている。このため、地震力に対する「必要壁量」は、張り間方向とけた行方向とで同じ値となる。
(関連問題:令和元年1級学科4、No.09平成26年1級学科4、No.09)

〔H28 No.11〕鉄筋コンクリート構造に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.曲げ降伏する梁部材のじん性を高めるために、梁せい及び引張側の鉄筋量を変えることなく、梁幅を大きくした。
2.柱部材のじん性を高めるために、コンクリートの圧縮強度に対する柱の軸方向応力度の比が小さくなるように、柱の配置や断面形状を計画した。
3.梁部材のクリープによるを減らすために、引張側の鉄筋量を変えることなく、圧縮側の鉄筋量を減らした。
4.曲げ降伏する柱部材の曲げ降伏後のせん断破壊を防止するために、曲げ強度に対するせん断強度の比を大きくした。

解答 3:「圧縮鉄筋」は長期荷重によるたわみの防止、短期荷重に対するじん性の確保を役割とする。そのため、圧縮鉄筋の鉄筋量を減らすことは梁部材のクリープによるたわみの防止に不利である。(鉄筋コンクリート構造設計規準)
(関連問題:令和元年1級学科4、No.12平成24年1級学科4、No.20令和元年2級学科3、No.15平成30年2級学科3、No.14平成28年2級学科3、No.15平成21年2級学科3、No.16)

〔H28 No.12〕鉄筋コンクリート構造の配筋に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。ただし、図に記載されていない鉄筋は適切に配筋されているものとする。

1.図-1に示す副帯筋の配筋において、余長部が帯筋で囲まれたコア内に挿入されており、必要な余長が確保されていたので、副帯筋の末端の一端を90度フックとした。
2.図-2に示す大梁の主筋の配筋において、下端筋の重ね継手をスパンの中央部に設けた。
3.図-3に示すスパンが短い大梁の主筋の配筋において、せん断破壊や付着割裂破壊を防止するため、梁断面の四隅以外の主筋を部材の全長にわたって対角線上に配置した。
4.図-4に示す柱梁接合部において、せん断補強筋比0.3%相当の帯筋を配筋した。

解答 2:梁主筋の継手は、原則として応力の小さく、かつ常時はコンクリートに圧縮応力が生じている部分に設け、継手は一箇所に集中することなく、相互にずらして設けることを原則とする。
(関連問題:令和元年1級学科4、No.08、平成15年1級学科3、平成21年2級学科4、No.16)

〔H28 No.13〕鉄筋コンクリート構造の許容応力度計算に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.コンクリートのひび割れに伴う部材の剛性低下を考慮して、地震荷重時に構造耐力上主要な部分に生じる力を計算した。
2.梁部材における主筋のコンクリートに対する許容付着応力度として、下端筋では上端筋よりも大きい値を用いた。
3.柱部材の長期許容せん断力の計算において、帯筋や軸圧縮応力度の効果はないものとした。
4.引張鉄筋比が釣合い鉄筋比を超える梁部材について、梁断面の許容曲げモーメントを、at(引張鉄筋の断面積)×ft (引張鉄筋の許容引張応力度)×j(応力中心間距離)により計算した。

解答 4:梁の曲げに対する算定において、引張り鉄筋比が釣り合い鉄筋比以下の場合、設問の通りの式が成立する。

M = at × ft × j
M:梁の許容曲げモーメント at:引張鉄筋の断面積
ft:鉄筋の許容引張応力度  j:曲げ材(梁)の応力中心距離

設問では「引張鉄筋比が釣合い鉄筋比を超える」ので、以上の式は適用されない。これは引張鉄筋比が釣合い鉄筋比を超えると、引張鉄筋よりも先に圧縮側のコンクリートが許容応力度に達するためである。(鉄筋コンクリート構造計算規準)
(関連問題:平成19年1級学科4、平成15年1級学科4、平成12年1級学科4、平成28年2級学科3、No.14平成24年2級学科3、No.14平成21年2級学科3、No.15)

〔H28 No.14〕鉄筋コンクリート構造における建築物の耐震計算に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.「ルート1」の計算において、コンクリートの設計基準強度を24N/mm2としたので、設計基準強度による割増し係数αを用いて、単位強度の割増しを行った。
2.「ルート2-1」の計算において、柱及び梁のじん性を確保するため、地震力によって生じるせん断力を割増した設計用せん断力が、安全性確保のための許容せん断力を超えないことを確かめた。
3.「ルート3」の計算において、両端ヒンジとなる梁部材の設計用せん断力の割増し係数を1.2とし、両端ヒンジとならない梁部材の設計用せん断力の割増し係数を1.1とした。
4.「ルート3」の計算において、崩壊メカニズム時にせん断破壊した柱部材の種別をFDとした。

解答 3:建築物にじん性を期待して設計する場合、建築物全体が保有水平耐力に相当する変形量に達するまでの段階でせん断破壊を防止する必要がある。そのために、部材の設計用せん断力の割増に関する規定が設けられている。

QDG = Q0 + n・QM

QDG:梁の設計用せん断力
Q0:単純支持とした時の常時荷重によるせん断力
QM:保有水平耐力時のせん断力
n:割り増し係数(両端ヒンジとなる場合1.1以上、それ以外は1.2以上)

(平成19年告示第594号第4、建築物の構造関係技術基準解説書)

〔H28 No.15〕鋼材の溶接に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.通しダイアフラムに溶接する梁フランジのエンドタブとして鋼製タブを使用した場合は、終局状態において塑性ヒンジを形成しない部位であれば、エンドタブを切断しなくてもよい。
2.通しダイアフラムと梁フランジの突合せ溶接部において、許容値を超える食い違いや仕口部のが生じた場合は、適切な補強を行えばよい。
3.パス間温度が規定値以下となるように管理すれば、溶接施工時の低温割れを防止することができる。
4.突合せ溶接部において、母材の種類に応じた適切な溶接材料を用いる場合、溶接部の許容応力度は母材と同じ値を採用することができる。

解答 3:「パス間温度」とは複数のパスでの溶接において、次のパスを行う時の、前のパスでできたビードの温度のことである。パス間温度が高過ぎると接合部の強度や変形能力が低下することがあるので、溶接作業中に入熱量とパス間温度の管理を行う。ただし、冷却過程においてパス間温度が低すぎる場合には低温割れを生じやすいので、余熱等によって管理しなければならない。(JIS Z 3312 鉄骨工事技術指針・工場製作編)
(関連問題:平成30年1級学科4、No.15平成23年1級学科4、No.17平成20年1級学科4、No.18平成25年1級学科5、No.14)

〔H28 No.16〕鉄骨構造に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.高力ボルト接合となる梁の継手部分に、F10Tの代わりにF14T級の超高力ボルト(遅れ破壊の主原因となる水素に対する抵抗力を高めた高力ボルト)を用いることで、ボルト本数を減らし、スプライスプレートを小さくした。
2.高力ボルト摩擦接合の二面せん断の短期許容せん断応力度を、高力ボルトの基準張力T0(単位N/mm2)とした。
3.露出形式柱脚において、ベースプレートの変形を抑えるために、ベースプレートの厚さをアンカーボルトの径の1.3倍とした。
4.埋込形式柱脚において、鉄骨柱の応力は、コンクリートに埋め込まれた部分の上部と下部の支圧により、基礎に伝達する設計とした。

解答 2:高力ボルト摩擦接合部の高力ボルトの軸断面に対する許容せん断応力度は、下の表の数値による。
よって二面せん断の短期許容せん断力は、

0.6T0 × 1.5 = 0.9T0

となる。(建築基準法施行令92条の2)
 (関連問題:平成30年1級学科4、No.17平成25年1級学科4、No.17)

〔H28 No.17〕鉄骨構造に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.H形鋼を用いた梁に均等間隔で横補剛材を設置して保有耐力横補剛とする場合において、梁をSN400B材から同一断面のSN490B材に変更したので、横補剛の数を減らした。
2.両端がピン接合のH形断面圧縮材の許容応力度を、弱軸回りの断面二次半径を用いて計算した。
3.曲げ剛性に余裕のあるラーメン構造の梁において、梁せいを小さくするために、SN400B材の代わりにSN490B材を用いた。
4.H形断面梁の設計において、フランジの局部座屈を生じにくくするため、フランジの幅厚比を小さくした。

解答 1:「横補剛」は、①全梁において等間隔に設置する、又は②梁の端部に近い部分を主として設置することによって、横座屈を制御する最も効果的な方法である。強度が大きい部材には、より大きな応力が生じるため、より多くの補強が必要となる。このため、SN400B材よりもSN490B材の方が強度が大きいので、設置する横補剛の必要箇所数は多くなる。
(関連問題:令和元年1級学科4、No.15平成30年1級学科4、No.16平成29年1級学科4、No.15平成26年1級学科4、No.17平成25年1級学科4、No.19平成24年1級学科4、No.18平成22年1級学科4、No.15)

〔H28 No.18〕鉄骨構造における建築物の耐震計算に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.「ルート1-1」の計算において、標準せん断力係数C0を0.3として地震力の算定を行ったので、水平力を負担する筋かいの端部及び接合部については、保有耐力接合としなかった。
2.「ルート1-2」の計算において、標準せん断力係数C0を0.3として地震力の算定 を行ったので、層間変形角及び剛性率の確認を行わなかった。
3.「ルート1-2」の計算において、冷間成形角形鋼管を柱に用いたので、柱梁接合形式及び鋼管の種類に応じ、応力を割増して柱の設計を行った。
4.「ルート2」の計算において、冷間成形角形鋼管を柱に用いたので、建築物の最上階の柱頭部及び1階の柱脚部を除く全ての接合部について、柱の曲げ耐力の和を梁の曲げ耐力の和の1.5倍以上となるように設計を行った。

解答 1:鉄骨構造の建築物で、地上階数が3以下、高さ13m以下、軒の高さ9m以下、延べ面積500m2以下で、所定の条件に適合するものは、「ルート1-1」を適用できる。このとき①地震力の算定における標準せん断力係数C0は0.3以上として構造計算し、②水平力を負担する筋かいの端部及び接合部を保有耐力接合し、③冷間成形角形鋼管(板厚6mm以上)を用いる場合は地震応力を割り増す。告示(平19)第593号第一号イ。
(関連問題:令和元年1級学科4、No.18平成30年1級学科4、No.18平成26年1級学科4、No.18平成22年1級学科4、No.26)

〔H28 No.19〕杭の支持力に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.地震時に液状化ののない地盤において、杭の極限支持力は、杭の種類や施工法に応じた極限先端支持力と極限周面摩擦力との和として算定できる。
2.地震時に液状化ののある地盤においても、杭の許容支持力は、載荷試験による極限支持力から求めることができる。
3.砂質地盤における杭の極限周面摩擦力度は、杭周固定液を使用した埋込み杭より場所打ちコンクリート杭のほうが大きく評価できる。
4.摩擦杭において杭間隔が十分に確保できない場合は、群杭効果を考慮して支持力を算定する。

解答 2:「支持ぐいの許容支持力」は、打込みぐい、セメントミルク工法による埋込みぐい又はアースドリル工法、リバースサーキュレーション工法若しくはオールケーシング工法による場所打ちコンクリートぐいの場合、載荷試験による極限支持力から求められる。ただし、基礎ぐいの周囲の地盤に軟弱な粘性土地盤、 軟弱な粘性土地盤の上部にある砂質土地盤又は地震時に液状化するおそれのある地盤が含まれる場合は除かれる。ちなみに、地震時に液状化ののある地盤の許容支持力は、以下の式で求められる。

短期:Ra = qp・ Ap + 1/3・RF
長期:Ra = 2・qp・ Ap + 2/3・RF

qp:基礎ぐいの先端の地盤の許容応力度
Ap:基礎ぐいの先端の有効断面積(単位 m2)
RF:同告示の式により計算した基礎ぐいとその周囲の地盤との摩擦力(単位 kN)

(関連問題:平成21年1級学科4、No.23)

〔H28 No.20〕基礎に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.支持層が同一の杭において、施工方法の異なる杭を用いることは異種基礎の併用となるので、避けることが望ましい。
2.同一の砂質地盤を支持層とする直接基礎において、基礎底面に作用する単位面積当たりの荷重が同じ場合、基礎底面の大きさに関係なく即時沈下量は同じになる。
3.地下階を有する建築物の杭の耐震設計において、一般に、杭に作用する水平力は、地下外壁等が負担する水平力に応じて、一定の範囲内で低減することができる。
4.直接基礎の場合、基礎の沈下は、上部構造に障害が発生するがない範囲で許容される。

解答 2:単位面積当たり同じ荷重(荷重度)が作用する場合は、一般に、基礎底面が大きいほど、即時沈下量は大きくなる。(建築基礎構造設計指針)
(関連問題:平成24年1級学科4、No.21、平成14年1級学科3)

〔H28 No.21〕土質及び地盤に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.標準貫入試験のN値が10程度の粘性土地盤は、地上6階程度の中層建築物の直接基礎の支持地盤として十分な支持力を有していると判断できる。
2.粘性土地盤における圧密沈下は、地中の応力増加により土中の水が絞り出されて間隙が減少するために生じる。
3.砂質地盤における内部摩擦角は、一般に、標準貫入試験の値が大きいほど大きくなる。
4.地盤のせん断剛性は、PS検層により測定されるS波速度が大きいほど小さくなる。

解答 4:地盤のせん断剛性(G0)は、PS検層により測定されるS波速度が大きいほど大きくなる。
(関連問題:令和元年1級学科5、No.05平成26年1級学科4、No.22)

〔H28 No.22〕コンクリート系の構造に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.プレキャスト部材を継ぎ合わせて、PC鋼材の緊張により圧着接合する場合、圧着部の継目に生じるせん断力は、摩擦抵抗機構のみで伝達するように設計する。
2.プレキャストプレストレストコンクリート造の床版と周囲の梁との接合部は、長期及び短期に生じる応力を部材相互に伝達できるように設計する。
3.プレストレストコンクリート造は、引張縁の状態によりⅠ種、Ⅱ種及びⅢ種に分類され、いずれも、常時作用している長期応力に対して、ひび割れの発生を許容し、ひび割れ幅を制御して設計する。
4.単純梁形式のプレストレストコンクリート合成梁は、一般に、引張応力の生じる部分をプレキャストプレストレストコンクリート部材とし、残る圧縮側部分を現場打ち鉄筋コンクリートとして、一体となって挙動するように設計する。

解答 3:プレストレスト鉄筋コンクリート(PRC)造の建築物では、長期設計荷重時に部材に生じる曲げひび割れの幅を制御した設計を行い、引張縁の状態によってⅠ種・Ⅱ種・Ⅲ種に分類している。そのうちのⅠ種とⅡ種は、曲げひび割れの発生を許容しない構造であるが、Ⅲ種は断面引張側に曲げひび割れの発生を許す構造になっている。その代わりに軽度のプレストレスの導入と引張側普通鉄筋によって、厳しいひび割れ幅制限を満足する設計とする。
(関連問題:平成30年1級学科4、No.23平成25年1級学科4、No.20)

〔H28 No.23〕各種建築構造に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.壁式構造は、地震その他の水平力に対して、耐力壁を主体にした強度抵抗型の構造であり、高い変形性能は期待できない。
2.鉄筋コンクリート構造において、鉄筋のA級継手(母材と同等並みの強度と剛性を有する継手)は、降伏ヒンジが形成される材端域の主筋に使用できるが、じん性が低下することを考慮する必要がある。
3.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、一つの建築物の同じ階に混用することはできない。
4.ポストテンション方式のプレストレストコンクリート構造において、シース内に充填するグラウトは、PC鋼材の腐食の防止、シースとPC鋼材との付着の確保等を目的とする。

解答 3: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、一つの建築物の同じ階に混用することができる。(平成13年告示第1026号 壁式鉄筋コンクリート造の建築物又は建築物の構造部分の構造方法に関する安全上必要な技術的基準を定める件)

〔H28 No.24〕建築物の耐震計算に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.耐震計算を行う場合に用いるAiは、多数の地震応答解析結果の蓄積から、それらをまとめたものに基づき定められた、設計用層せん断力を求めるための高さ方向の分布を表す係数である。
2.各階の保有水平耐力計算において、偏心率が所定の数値を上回る場合又は剛性率が所定の数値を下回る場合には、必要保有水平耐力の値を割増しする。
3.鉄筋コンクリート造建築物の設計用一次固有周期Tを、略算法でなく固有値解析等の精算によって求める場合には、建築物の振動特性はコンクリートにひび割れのない初期剛性を用い、基礎や基礎杭の変形はないものと仮定する。
4.鉄筋コンクリート造建築物の必要保有水平耐力の計算において、一般に、柱・梁部材に曲げ破壊が生じる場合は、せん断破壊が生じる場合に比べて、構造特性係数DSを大きくしなければならない。

解答 4:「構造特性係数(Ds値)」は建物の変形性能(じん性;壊れ方の良さ)を示したもの。A、B、C、Dの4ランクで分けられ、Dが最も値が高く、変形性能が悪い。曲げ破壊はA、B、Cで、せん断破壊はDとなるので、せん断破壊を生じる場合の方が変形性能が悪く、構造特性係数(Ds値)は大きくなる。(昭和55年告示第1792号第4)

〔H28 No.25〕建築物の免震構造・制振構造に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.免震構造用の積層ゴムにおいて、積層ゴムを構成するゴム1層の厚みを大きくすることは、一般に、鉛直支持能力を向上させるのに有効である。
2.基礎免震構造は、大地震での上部構造に作用する水平力を小さくすることはできるが、免震層には大きな変形が生じる。
3.鋼材や鉛等の履歴減衰型ダンパーは、塑性化する際のエネルギー吸収能力を利用するものであり、安定した復元力特性と十分な疲労強度が必要である。
4.免震構造用のオイルダンパーや履歴減衰型ダンパーは、地震時に対する設計だけではなく、暴風時に対する設計も行う必要がある。

解答 1:「アイソレータ」は、建物重量を支持しつつ大きな水平力に追随でき、適度な弾性復元力を持つ免震構造の一つであり、積層ゴム支承、すべり支承、転がり支承に3分類される。このうち「積層ゴム支承」はゴムと鋼板を相互に積層させたもので、鉛直方向に高い高圧力を持つ。構成するゴム1層の厚みを大きくすると、圧縮時にゴム層が大きく沈んで横方向にはみ出し、鉛直支持能力が低下する。(免震構造設計指針) 

〔H28 No.26〕建築物の構造計画に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.アスペクト比(幅に対する高さの比)が大きい塔状の建築物の場合には、大地震時の転倒に対する抵抗力を増やすために、基礎構造を軽量化する。
2.構造形式や構造種別が異なる構造を併用する場合には、それぞれの構造形式や構造種別の特性を踏まえて計画する。
3.エスカレーターは、大地震時において、耐震ブレースのように挙動することによる破損や層間変形による脱落が生じないように計画する。
4.床の鉛直方向の固有振動数が10Hz以下となる場合には、振動に対する居住性の検討を行う。

解答 1:アスペクト比は幅Dに対する高さHの比(H/D)である。アスペクト比が大きくなると細長い建築物となり、4を超える塔状の建築物の場合、大地震時にその柱脚部に大きな転倒モーメントが生じることが想定される。このとき基礎の浮き上がりが生じると、耐力壁の剛性が生じ低下して負担できる地震力が低下するので、基礎構造は軽量化させないようにする。

〔H28 No.27〕木材に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.木材の熱伝導率は、普通コンクリートに比べて小さい。
2.木材は、一般に、含水率が25~35%を超えると腐朽しやすくなる。
3.無等級材の繊維方向の基準強度の圧縮、引張、曲げの大小関係は、曲げ>圧縮>引張である。
4.含水率が繊維飽和点以下の木材において、乾燥収縮率の大小関係は、一般に、繊維方向>半径方向>年輪の接線方向である。

解答 4:含水率が繊維飽和点以下の木材の乾燥収縮率は、一般に、繊維方向が最も小さく0.1%~0.3%、年輪の半径方向は2%~5%、年輪の接線(円周)方向は5%~10%である。
(関連問題:令和元年1級学科4、No.27平成25年1級学科4、No.27平成22年1級学科4、No.27、平成19年1級、平成13年1級)

〔H28 No.28〕コンクリートに関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.耐震診断等で構造体コンクリートから採取される円柱コア供試体の圧縮強度は、直径に対する高さの比が小さくなると小さくなる。
2.コンクリートの中性化速度は、水セメント比が小さいほど遅くなる。
3.コンクリートの引張強度は、一般に、円柱供試体を用いた直径方向の圧縮試験(割裂試験)により間接的に求められる。
4.一軸圧縮を受けるコンクリート円柱供試体の圧縮強度時ひずみは、一般に、圧縮強度が大きいほど大きくなる。

解答 1:コンクリートの圧縮強度は、
・同一形状のコンクリートでは、供試体寸法の大きいものほど
・同一断面のコンクリートでは、せいの高いものほど
強度は低下する傾向にある。

〔H28 No.29〕鋼材に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.建築構造用TMCP鋼は、化学成分の調整と水冷型熱加工制御法により製造され、板厚が40mmを超え100mm以下の材であっても、40mm以下の材と同じ基準強度が保証されている。
2.SN材C種は、B種の規定に加えて板厚方向の絞り値の下限が規定されており、溶接加工時を含め板厚方向に大きな引張応力が発生する角形鋼管柱の通しダイアフラム等に用いられている。
3.SN490B材は、SS400材に比べて、降伏点、引張強さ、ヤング係数のいずれも大きい。
4.ステンレス鋼は、約11%以上のクロムを含む合金鋼であり、炭素鋼に比べて、耐食性、耐火性等に優れている。

解答 3:鋼材のヤング係数は、引っ張り強さに関係なく、205,000 N/mm2で一定である。

〔H28 No.30〕建築物の総合的な構造計画に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。

1.建築物の耐火設計については、火災終了まで、建築物を崩壊・倒壊させないことを目標とする。
2.床の積載荷重や部材断面設計において、適度に余裕をもたせて設計することは、イニシャルコスト増となるが、一般に、建築物の寿命を延ばし、ライフサイクルコストの節減に結びつく。
3.平面が不整形な建築物をエキスパンションジョイントを用いて整形な建築物に分割すると、一般に、構造体の地震時の挙動が明確になるが、温度応力やコンクリートの乾燥収縮に対しては、不利になる。
4.中間階免震構造を採用し、免震層を居室として使用する場合、火災時を考慮して、免震支承に耐火被覆を施す。

解答 3:不整形な建築物は、地震力が作用したとき、各部の振動性の違いによって一体として作用しないとき、その接合部に応力が集中して被害を受けやすくなる。これを避けるため、エキスパンションジョイントを設けて整形な建築物に分割し、それぞれで設計を行う。また、このとき鋼材の温度応力やコンクリートの乾燥収縮に対しても考慮し、伸縮変動に対応させることができる。
(関連問題:平成28年1級学科4、No.30平成25年1級学科4、No.26平成24年1級学科4、No.30、平成19年1級学科3、平成18年1級学科3、平成12年1級学科3、平成10年1級学科3)

1級建築士の学科対策

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投稿日:2019年7月30日 更新日:

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