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平成30年度 学科Ⅳ-構造
全30問掲載
一級建築士学科試験
2023年7月23日(日)
令和05年度試験日まであと 日!
〔H30 No.01〕図-1のような等質な材料からなる断面が、図-2に示す垂直応力度分布となって全塑性状態に達している。このとき、断面の図心に作用する圧縮軸力Nと曲げモーメントMとの組合せとして、正しいものは、次のうちどれか。ただし、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=4a2×σy= 4a2σy
よって、M = T × 5a = C × 5a = 20a3σy
②次に、全塑性状態における圧縮軸力Nを求めると、
N = ウェブの断面積×応力度=(4a2×σy)×2 = 8a2σy
〔H30 No.02〕図のような集中荷重PA、PBを受ける梁Ａ、Ｂの荷重点に生じるたわみδA、δBの値が等しいとき、集中荷重PAとPBとの比として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、梁Ａ、Ｂは等質等断面の弾性部材とする。
解答 2：集中荷重が作用する弾性たわみδは、
・片持ち梁は、δA = (1/3)・(Pl3/EI)
・単純梁は、δB = (1/48)・(Pl3/EI)
で求められる。題意より、荷重はPAとPB、ヤング係数と断面二次モーメント、スパンは梁Aはl、梁Bは2l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。
δA = (1/3)・PA・l3
δB = (1/48)・PB・(2l)3
題意より、δA =δB なので、
(1/3)・PA・l3 = (1/48)・PB・(2l)3
⇔ 48PA = 24PB
よって、PA : PB = 24 : 48 = 1 : 2
〔H30 No.03〕図のような水平荷重Pを受ける骨組において、Ａ点における曲げモーメントの大きさとして、正しいものは、次のうちどれか。
解答 2：3ヒンジラーメン構造であるため、反力を求めるためには4つの式が必要になる。ここでは(ⅰ)ΣX=0、(ⅱ)ΣY=0、(ⅲ)ΣM=0の3つの釣り合い式および、(ⅳ)O点の右側の曲げモーメントの合計の式から求める。
(ⅰ)ΣX = 0
⇔ H1 + H2 – P = 0・・・①
(ⅱ)ΣY = 0
⇔ R1 + R2 = 0・・・②
(ⅲ)ΣM1= 0
⇔ P×l – R2×2l = 0
⇔ R2 = (1/2)P(上向き)・・・③
(ⅳ)ΣM0(右)= 0
⇔ H2×(3/2)l – R2×l = 0
⇔ H2 = (2/3)R2・・・④
③を④に代入し、
H2 = (1/3)P(左向き)・・・⑤
⑤を①に代入し、
H1 + (1/3)P – P = 0
⇔ H1 = (2/3)P(左向き)・・・⑥
③を②に代入し、
R1 = – (1/2)P(下向き)・・・⑧
次にA点に生じる曲げモーメントMAの絶対値を求める。この時、点Aから左下を見る(上図を参照)。
MA = H1×l
= (2/3)P×l
= 2Pl / 3
よって、その絶対値は 2Pl / 3となる。
〔H30 No.04〕図は、2層のラーメンにおいて、2階に水平荷重P1、Ｒ階に水平荷重P2が作用したときの柱の曲げモーメントを示したものである。次の記述のうち、誤っているものはどれか。
1．2階に作用する水平荷重P1は、80kNである。
2．2階の梁のせん断力QBは、70kNである。
3．1階右側の柱の軸方向圧縮力NCは、105kNである。
4．右側の支点の鉛直反力Vは、120kNである。
解答 4：梁のせん断力は、梁両端部の曲げモーメントの合計をスパンで除して求める。
QB = (100kN・m + 180kN・m)×2 / 8m
= 70kN
QR = 140kN・m ×2 / 8m
= 35kN
QC = 220kN・m ×2 / 8m
= 55kN
支点の反力Vは、すべての梁のせん断力の合計となる。
V = QB + QR + QC
= 70kN + 35kN + 55kN
= 160kN
〔H30 No.05〕図のような水平荷重Pが作用するトラスにおいて、部材Ａ及びＢに生じる軸力の組合せとして、正しいものは、次のうちどれか。ただし、軸力は、引張力を「+」、圧縮力を「-」とする。
解答 3：下図の力の釣り合いから、NAとNCを求める。
角度45度の二等辺三角形の辺の比は1:1:√2であることから、
1：1：√2 = P：NC：NA
よって、NA= −√2 P(圧縮力)、NC= P(引張力)となる。
また、部材と外力が4つ集まる接点で、その作用点が十字形に2つの一直線上の軸方向力と外力は等しい。
この時のNCは、NC = P であるから、
NB = NC = +P(引張力)
〔H30 No.06〕図のような剛で滑らない面の上に置いてある直方体の剛体の重心に漸増する水平力が作用する場合、剛体が浮き上がり始めるときの水平力Fの重力Wに対する比α(=F/W)の値として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、剛体の質量分布は一様とする。
1．0.15
2．0.30
3．0.45
4．0.60
解答 2：設問の剛体は、力Fによって左から押されている。そのため転倒するときは図の点Oを支点として時計回りに転倒する。転倒するときは、WとFが釣り合っている状態である。
図のようにモーメントを置き、Fに関するモーメントM1は、
Wに関するモーメントM2は、
よって浮き上がり始めるときは、
M1 = M2 ⇔ F × 500 = W × 150
⇔F/W = 150/500
= 0.30
よって、α = F/W = 0.30
〔H30 No.07〕建築基準法における建築物に作用する地震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．地震地域係数Zが1.0、振動特性係数Rtが0.9、標準せん断力係数C0が0.2のとき、建築物の地上部分の最下層における地震層せん断力係数Ciは0.18とすることができる。
2．鉄骨造又は木造の建築物の地震力を算定する場合に用いる設計用一次固有周期T（単位 秒）は、建築物の高さ（単位 メートル）に0.03を乗じて算出することができる。
3．地震層せん断力係数Ciの建築物の高さ方向の分布を表す係数Aiは、建築物の上階になるほど大きくなる。
4．建築物の地上部分におけるある層に作用する地震層せん断力は、その層の固定荷重と積載荷重との和に、その層の地震層せん断力係数Ciを乗じて算出する。
解答 4：
1.地震層せん断力係数Ciは、以下の式によって求められる。
Ci=C0×Ai×Rt×Z
C0:標準せん断力係数
Ai:地震せん断力係数の高さ方向の分布係数(1階部分は1.0)
Rt:振動特性係数
Z:地震地域係数(0.7～1.0)
上の式に条件を当てはめると、Ci=0.2×1.0×0.9×1.0=1.8となる。
2.この設計用一次固有周期Tは、建築物の高さhから算出され、RC造の場合は0.02h(秒)、S造もしくは木造の場合は0.03h(秒)である。なお、地震層せん断力係数Ciの建築物の高さ方向の分布を表す係数Aiを算出する場合、建築物の設計用一次固有周期Tは、振動特性係数Rtを算出する場合のTの値と同じである。
3＆4.建築物の地上部分のある層に作用する地震層せん断力は、その層以上の全ての層の重量の和に、その層の地震層せん断力係数Ciを乗じて求める(建築基準法施行令第88条1項)。一般的に下階ほど重量が大きいので、地震層せん断力は下階になるほど大きくなる。この時の「地震層せん断力係数Ci」は、上層になるほど大きくなり、最下層における値が最も小さい。これは建築物は上層になるほど大きく揺れるので、「高さ方向の地震層せん断力係数の分布係数(Ai)」が大きくなり、1階が「1.0」、上階につれて値は大きくなる。
〔H30 No.08〕建築物の構造計算に用いる荷重に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．多雪区域において、地震時に考慮すべき積雪荷重は、短期積雪荷重を低減したものを用いる。
2．百貨店の屋上広場の単位面積当たりの積載荷重は、建築物の実況に応じて計算しない場合、百貨店の売場の単位面積当たりの積載荷重と同じとすることができる。
3．単位面積当たりの積載荷重は、建築物の実況に応じて計算しない場合、「床の構造計算をする場合」、「大梁、柱又は基礎の構造計算をする場合」及び「地震力を計算する場合」のうち、「地震力を計算する場合」が最も大きくなる。
4．一般的な鉄筋コンクリートの単位体積重量は、コンクリートの単位体積重量に、鉄筋による重量増分として1kN/m3を加えた値を用いることができる。
解答 3：
1.地震時に考慮すべき短期の地震時の応力度は、固定荷重(G)+積載荷重(P)+地震力(K)である。一般的に特定行政庁が指定する多雪区域における場合、固定荷重(G)+積載荷重(P)+地震力(K)+0.35×積雪荷重(S)として、積雪荷重を低減して計算する。
2.積載荷重は令85条表から導き出される。屋上広場やバルコニーは（1）の住宅の居室等と同じ積載荷重としている。ただし、学校又は百貨店は(4)の百貨店と同じ数値としている。
3.積載荷重は、室の種類や構造計算の対象によって下の表にように数値が定められている。(建築基準法施行令第85条第1項表改)
したがって単位面積当たりの積載荷重の大小関係は、一般に、「床の計算用」＞「大梁、柱又は基礎の計算用」＞「地震用の計算用」となる。
4.設計基準強度が36N/mm2以下のコンクリートの単位体積重量は23kN/m3である。これに鉄筋の重量増分として1kN/m3を加えた24kN/m3が鉄筋コンクリートの単位体積重量となる。なお、高強度コンクリートはこれに0.5kN/m3を加える。
〔H30 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．風による水平力に対して必要な各階の耐力壁の量を、建築物の各階の床面積に所定の数値を乗じて得られた量以上とした。
2．地盤が著しく軟弱な区域として指定されている区域内の建築物ではなかったので、標準せん断力係数C0を0.2として、地震力を算定した。
3．軸組の両面に同じ構造用合板を1枚ずつ釘打ちした耐力壁の倍率を、軸組の片面に同じ構造用合板を1枚釘打ちした耐力壁の倍率の2倍とした。
4．引張力のみを負担する筋かいとして、厚さ1.5cmで幅9cmの木材を使用した。
解答 1：
1.「風による水平力に対して必要な耐力壁の量」は、算定する階を含めた上の階の「見付面積」からその階の床面から高さが1.35m以下の部分の「見付面積」を減じたものに、「建築物の建設地における地域によって定められている数値(表3)」を乗じて得た数値以上としなければならない。このため、建築物の「見付面積」と「区域に応じた数値」に基づいて算出する(建築基準法施行令第46条4項)。なお、張間・桁行それぞれに算出する。
2.建築物の地上部分に作用する地震力について、許容応力度計算を行う場合において標準せん断力係数Coは0.2以上とし、必要保有水平耐力を計算する場合において標準せん断力係数Coは1.0以上としなければならない。ただし、著しく軟弱な地盤に建てる木造・S造の地震力については、Coを0.3以上として検討する。
3.筋交いの壁倍率は、以下のポイントを暗記する。
ポイント1.面材と筋交いを併用する場合は、それぞれの倍率の和。
ポイント2.面材を両側につけると、倍率は2倍。
ポイント3.倍率の和は「5」を限度とする。
4.引張力を負担する木材の筋かいは、厚さ15mm以上、幅90mm以上とし、圧縮力を負担する筋かいは、厚さ30mm以上、幅90mm以上とする。(建築基準法施行令第45条1項及び2項)
〔H30 No.10〕図のような平面形状の木造軸組工法による地上2階建ての建築物（屋根は日本瓦葺きとし、1階と2階の平面形状は同じであり、平家部分はないものとする。）の1階において、建築基準法における「木造建築物の軸組の設置の基準」（いわゆる四分割法）によるX方向及びY方向の壁率比の組合せとして、最も適当なものは、次のうちどれか。ただし、図中の太線は耐力壁を示し、その軸組の倍率（壁倍率）は全て2とする。なお、壁率比は次の式による。
解答 1：解説はこちら→木造軸組設置基準に関する問題解説(H30年学科４No.10)
〔H30 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．地震時に水平力を受けるラーメン架構の柱の曲げひび割れは、一般に、柱頭及び柱脚に発生しやすい。
2．柱の軸方向の圧縮耐力は、一般に、帯筋によるコンクリートの拘束の度合いが大きいほど大きくなり、最大耐力以降の耐力低下の度合いも緩やかになる。
3．柱は、一般に、同じ断面の場合、内法高さが小さいほど、せん断耐力が大きくなることから、塑性変形能力は向上する。
4．柱梁接合部のせん断耐力は、一般に、柱に取り付く梁の幅を大きくすると大きくなる。
解答 3：
1.
2.
3.柱は、一般に、同じ断面の場合、内法長さが短いほど、せん断ひび割れ強度は大きくなる傾向にある。ただし、ひび割れ発生後は靭性に乏しい急激な破壊を生じやすいので、柱の塑性変形能力は低下する。(鉄筋コンクリート構造計算規準)
4.柱梁接合部のせん断強度はコンクリートの強度のみに依存して評価される。このため、取り付く大梁の梁幅を大きくすると大きくなるが、主筋量や帯筋量を増やしてもせん断耐力を上昇させる効果は考慮しない。(鉄筋コンクリート構造計算規準、建築物の構造関係技術基準解説書)
〔H30 No.12〕鉄筋コンクリート構造の鉄筋の定着に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．梁主筋の柱への必要定着長さは、柱のコンクリートの設計基準強度が高いほど長くなる。
2．折曲げ定着筋の標準フックの必要余長は、折曲げ角度が小さいほど長くなる。
3．引張鉄筋の必要定着長さは、横補強筋で拘束されたコア内に定着する場合より、横補強筋で拘束されていない部分に定着する場合のほうが長くなる。
4．純ラーメン架構の柱梁接合部内に通し配筋定着する梁については、地震時に梁端に曲げヒンジを想定する場合、梁主筋の引張強度が高いほど、定着性能を確保するために必要となる柱せいは大きくなる。
解答 1：
1.梁主筋の柱への定着において、柱のコンクリート強度が高いほど、鉄筋を拘束する力は大きくなる。このため、コンクリート強度(設計基準強度)が高いほど、主筋の定着長さは短くてよい。また、鉄筋の強度が大きいほど、鉄筋による大きな引抜き力が生じるため、大梁主筋の強度が高いほど、必要定着長さは長くなる。
2.
3.
4.
〔H30 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．開口を有する耐力壁において、許容せん断力だけではなく、せん断剛性についても、開口の大きさに応じた低減率を考慮して構造計算を行った。
2．両側スラブ付き梁部材の曲げ剛性として、スラブの協力幅を考慮したＴ形断面部材の値を用いた。
3．柱の断面算定において、コンクリートに対する鉄筋のヤング係数比nは、コンクリートの設計基準強度が高くなるほど大きな値とした。
4．純ラーメン架構の梁端部の断面算定において、水平荷重による設計用曲げモーメントとして、フェイスモーメント（柱面位置での曲げモーメント）を用いた。
解答 3：
1..耐力壁の耐力計算に関する問題。開口を有する耐力壁の耐力計算は、次に定める方法により、耐力を低減した上で耐力壁として構造計算を行う。(平成19年告示第594号第一)
①開口周比(r0)が0.4以下であることを確認する
②せん断剛性の低減率(r１)
③せん断耐力の低減率(r2)
2.
3.コンクリートに対する鉄筋のヤング係数比は、コンクリートの種類や荷重の長期/短期にかかわらず同一にし、コンクリートの設計基準強度に応じて、下表に示す値とする。
したがって、一般に、コンクリートの設計基準強度が高くなるほど、小さくなる。
4.
〔H30 No.14〕鉄筋コンクリート構造の保有水平耐力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．柱の塑性変形能力を確保するため、引張鉄筋比ptを大きくした。
2．梁の塑性変形能力を確保するため、崩壊形に達したときの梁の断面に生じる平均せん断応力度を小さくした。
3．耐力壁の塑性変形能力を確保するため、崩壊形に達したときの耐力壁の断面に生じる平均せん断応力度を小さくした。
4．ラーメン架構と耐力壁を併用した建築物の構造特性係数Duを小さくするため、保有水平耐力に対する耐力壁の水平耐力の和の比率βuを小さくした。
解答 1：
1.鉄筋コンクリート造の破壊性状には、主に3種類ある(せん断破壊、付着割裂破壊、柱圧縮破壊)。柱においては、塑性変形能力の基準は引張鉄筋比ptが基準となってくる。引張鉄筋比ptの大きなものほど、曲げ耐力は増すが、せん断破壊や付着割裂破壊を生じやすくなる。したがって、一般に、塑性変形能力を確保するためには、引張鉄筋比ptを小さくする。(構造関係技術基準解説書)
2.
3.
4.保有水平耐力計算において、剛節架構と耐力壁を併用した鉄筋コンクリート造の構造特性係数の算定は、①「柱及び梁」の部材群としての種別、②「耐力壁」の部材群としての種別、③耐力壁の水平耐力の和の保有水平耐力に対する比(β)から求められる。βが大きいことは、保有水平耐力の中に占める耐力壁の水平耐力が大きく、架構の変形能力が小さいことを表している。したがって、「耐力壁」及び「柱及び梁」の部材群としての種別が同じであれば、構造特性係数の数値を小さくするためには、βを小さくする。
〔H30 No.15〕鉄骨構造の溶接接合に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．溶接金属の機械的性質は溶接施工条件の影響を受けることから、溶接に当たっては、溶接部の強度を低下させないために、パス間温度が規定値より小さくなるように管理する。
2．溶接継目ののど断面に対する長期許容せん断応力度は、溶接継目の形式が「完全溶込み溶接の場合」と「隅肉溶接の場合」とで同じである。
3．柱梁接合部の梁端部フランジの溶接接合においては、梁ウェブにスカラップを設けないノンスカラップ工法を用いることにより、塑性変形能力の向上が期待できる。
4．組立溶接において、ショートビード（ビードの長さが短い溶接）は、冷却時間が短いことから、塑性変形能力が低下する危険性や低温割れが生じる危険性が小さくなる。
解答 4：
1.「パス間温度」とは複数のパスを重ねる溶接において、次のパスを行う時の、前のパスでできたビード(母材)の温度のことである。パス間温度が高過ぎると冷却速度が遅くなり、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50度以上に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)
2.
3.
4.組立溶接における溶接箇所では急冷硬化してひび割れが生じやすくなる。そのため、ショートビードの場合は所定の強度を確保することが出来なくなるので、最小の溶接長さを40mm(板厚6mm超)もしくは30mm(板厚6mm以下)とし、かつ十分な脚長を持つビードを適切な間隔で配置する。(鉄骨工事技術指針・工場製作編、溶接施工設計施工ガイドブック)
〔H30 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．骨組の塑性変形能力を確保するために定められているＨ形鋼の柱及び梁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。
2．柱及び梁に使用する鋼材の幅厚比の上限値は、建築構造用圧延鋼材SN400Bより建築構造用圧延鋼材SN490Bのほうが大きい。
3．梁の横座屈を防止するための横補剛材は、強度だけではなく、十分な剛性を有する必要がある。
4．梁の横座屈を防止するための横補剛には、「梁全長にわたって均等間隔で横補剛する方法」、「主として梁端部に近い部分を横補剛する方法」等がある。
解答 2：
1.
2.骨組の塑性変形能力を確保するために定められている柱及び梁の「幅厚比の上限値」は、材料の基準強度が大きいほど小さくなる。SN400BよりもSN490Bの方が基準強度が大きいので、「幅厚比の上限値」は、SN400BよりSN490Bのほうが小さい。 (鋼構造設計規準)
3.
4.「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。(建築物の構造関係技術基準解説書)
〔H30 No.17〕鉄骨構造において使用する高力ボル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．高力ボルト摩擦接合は、接合される部材間の摩擦力で応力を伝達する機構であり、部材とボルト軸部との間の支圧による応力の伝達を期待するものではない。
2．せん断力と引張力とを同時に受ける高力ボルトの許容せん断応力度は、引張応力度の大きさに応じて低減する。
3．高力ボルト摩擦接合と溶接接合とを併用する接合部においては、溶接を行った後に高力ボルトを締め付けた場合、両接合の許容力を加算することができる。
4．F10Tの高力ボルト摩擦接合において、2面摩擦の許容せん断応力度は、1面摩擦の場合の2倍である。
解答 3：
1.
2.
3.「高力ボルト摩擦接合」と「溶接接合」とを併用する接合部においては、高力ボルトを締め付けた後に、溶接を行った場合、両接合の許容力を加算することができる。先に溶接を行うと溶接熱によって板が曲がり、高力ボルトを締め付けても接合面が密着しないことがあるため、両方の耐力を加算することはできない。
4.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、
となる。(建築基準法施行令92条の2)
〔H30 No.18〕鉄骨構造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」で計算する場合、標準せん断力係数C0を0.3以上として許容応力度計算をすることから、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とする必要はない。
2．「ルート2」で計算する場合、水平力を負担する筋かいの水平力分担率に応じて、地震時の応力を割り増して許容応力度計算をする必要がある。
3．「ルート3」で計算する場合、筋かいの有効細長比や柱及び梁の幅厚比等を考慮して構造特性係数DSを算出する。
4．冷間成形角形鋼管柱に筋かいを取り付ける場合、鋼管に局部的な変形が生じないように補強を行う必要がある。
〔H30 No.19〕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．粘性土地盤において、土粒子の粒径は、粘土よりシルトのほうが大きい。
2．土の含水比（土粒子の質量に対する土中の水の質量の比）は、一般に、粘性土より砂質土のほうが大きい。
3．標準貫入試験のN値が10程度の地盤の場合、許容応力度は、一般に、砂質土地盤より粘性土地盤のほうが大きい。
4．砂質土地盤の許容応力度の算定に用いる支持力係数は、一般に、内部摩擦角が大きくなるほど大きくなる。
解答 2：
1.土粒子の大きさは以下に示す通りである。
れき ：2mm以上
砂 ：2.000〜0.075mm
シルト ：0.075〜0.005mm
粘土 ：0.005〜0.001mm
コロイド： 0.001mm以下
2.土の含水比は、土を構成している3要素の土粒子・水・空気のうち、土粒子の質量に対する水の質量の百分率で表したものである。
礫質土：5~10%
砂質土：10~30%
粘性土：40~70%
したがって、土の含水率は、砂質土よりも粘性土の方が大きい。
3.
4.砂質土地盤の支持力式に用いる「内部摩擦角φ」は、土のせん断強さを示す係数である。砂はφが大きいものほど崩れにくく、支持力が大きい。このφは「三軸圧縮試験」によって求められ、N値と比例している。したがって、砂質土が密実になるほどN値は大きくなるので、内部摩擦角φは大きくなり、許容応力度も大きくなる。(建築基礎構造設計指針)
〔H30 No.20〕図に示す土質柱状図の地盤において、地階を有しない地上3階建ての鉄骨造の事務所を計画する場合、基礎の設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．表土下部の細砂層を支持地盤とした直接基礎（べた基礎）とする場合は、細砂層の許容応力度及び即時沈下量の検討に加えて、粘性土層の許容応力度及び圧密沈下量の検討も行う。
2．粘性土層まで貫入させた摩擦杭と、直接基礎（べた基礎）からなるパイルド・ラフト基礎とする場合は、摩擦杭の効果により基礎の沈下を抑えられることから、沈下量の検討を省略できる。
3．砂礫層を支持地盤とした杭基礎とする場合は、粘性土層における負の摩擦力の検討を行う。
4．砂礫層を支持地盤とした杭基礎とする場合、細砂層が地震時に液状化するおそれがあると判定されたときは、液状化層の水平地盤反力係数を低減して杭の設計を行う。
解答 2：
1.
2.「パイルド・ラフト基礎」とは、布基礎やべた基礎などの直接基礎と杭基礎を併用した基礎形式のこと。荷重に対して直接基礎と杭基礎とが複合して抵抗する。摩擦杭の効果により基礎の沈下を抑えられるまでは至らず、低減する程度である為、沈下量の検討は省略することはできない。
3.
4.
〔H30 No.21〕図に示す鉄筋コンクリート造の擁壁の設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．地表面に作用する上載荷重は、擁壁背面側に作用する土圧として考慮しない。
2．擁壁底版の直上の土の重量は、擁壁の転倒に対する抵抗要素として考慮する。
3．擁壁底版とその直下の地盤との間に生じる滑動抵抗力を、擁壁背面側に作用する土圧等の水平成分の1.5倍以上となるように設計すれば、使用限界状態での擁壁の変形等の検討は省略できる。
4．擁壁の滑動抵抗を大きくするために、擁壁底版の底面に突起を設けることもある。
解答 1：
1.擁壁に作用する土圧は、主に擁壁壁面に作用する土圧であるが、それ以外にも、地表面に上載するものの荷重、地震動によって著しく土圧が増大する恐れがある場合に、これらを考慮する必要がある。
2.
3.
4.
〔H30 No.22〕壁式鉄筋コンクリート造の建築物の設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．耐力壁の面外座屈に対する安全性を確保するために、鉛直支点間距離に対する耐力壁の厚さの比の最小値が規定されている。
2．使用するコンクリートの設計基準強度を高くすると、一般に、必要壁量を小さくすることができる。
3．階高が3.5mを超える場合は、保有水平耐力計算によって安全性を確かめる必要がある。
4．耐力壁の長さの算定において、住宅用の換気扇程度の大きさの開口は、補強をしなくても、開口がないものとみなすことができる。
解答 4：
1.
2.
3.
4.住宅用の換気扇程度の大きさの開口は、補強をしたものには開口がないものとみなすことができる。
〔H30 No.23〕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．プレストレスト鉄筋コンクリート構造は、PC鋼材によってコンクリートにプレストレスを導入することにより、曲げひび割れの発生を許容しない構造である。
2．制振構造に用いられる制振部材のうち、鋼材ダンパーは、金属素材の塑性変形能力を利用したものである。
3．免震建築物の性能は、一般に、アイソレータとダンパーとの組合せによって決定され、ダンパーのエネルギー吸収量が少ないと免震層の応答変位が過大となることがある。
4．鉄筋コンクリート造の柱及び梁の主筋の継手に機械式継手を用いる場合、鉄筋径より継手部の外径のほうが大きくなるため、継手部に配置するせん断補強筋の外面から必要かぶり厚さを確保しなければならない。
解答 1：
1.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」であり、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。
2.
3.
4.
〔H30 No.24〕建築物の構造計画及び構造設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．鉄筋コンクリート造の建築物の腰壁と柱との間に完全スリットを設けることにより、柱の剛性評価において腰壁部分の影響を無視することができる。
2．高強度コンクリートや高強度鉄筋の実用化等により、高さ100mを超える鉄筋コンクリート造の建築物が建設されている。
3．鉄筋コンクリート造の多層多スパンラーメン架構の建築物の1スパンに連層耐力壁を設ける場合、連層耐力壁の浮上りに対する抵抗力を高めるためには、架構内の中央部分に設けるより、最外端部に設けるほうが有効である。
4．片流れ屋根の屋根葺き材の構造設計において、風による吹上げ力は、屋根面の中央に位置する部位より、縁に位置する部位のほうを大きくする。
解答 3：
1.鉄筋コンクリート造の建築物の腰壁と柱との間に完全スリットを設けることにより、柱の剛性評価において腰壁部分の影響を無視することができる。ただし柱と腰壁は縁が切れるが、梁には腰壁が取り付いているので、剛性が高く、腰壁の影響を考慮する必要がある。
2.高強度コンクリートや高強度鉄筋の開発・実用化等により、現在では40階建て、50階建てとなる100m、100階建ての200m級の鉄筋コンクリート造の建築が可能となっている。
3.耐震壁の回転による基礎の浮き上がりに対しては、基礎自重や境界梁などによる曲げ戻しによって、抑え効果が期待できる。したがって、多層・多スパンラーメン構造の1スパンに連層耐力壁を設ける場合、転倒に対する抵抗力を高めるためには、架構内の最外縁部に配置するより中央部分に配置する方が有効である。
4.屋根や庇の局部風圧は、屋根面に生じる風圧力に加えて、突出部分の裏面からの吹き上げによる力が働き、大きな風圧力を生じることになる。そのため、二次部材や仕上げ材の耐風に関する検討を無視することはできず、むしろ、風による吹上げ力を考慮して、壁面や屋根面の中央部より、縁に位置する部位のほうを風圧力を大きくして検討する。(建築基準法施行令第87条、平成12年告示第1454号、建築物の構造関係技術規準解説書)
〔H30 No.25〕建築物の耐震設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．鉄骨造の建築物において、張り間方向を純ラーメン架構、桁行方向をブレース架構とする場合、方向別に異なる耐震計算ルートを採用してもよい。
2．鉄筋コンクリート構造において、部材のせん断耐力を計算する場合のせん断補強筋の材料強度は、JIS規格品の鉄筋であっても、せん断破壊に対する余裕度を確保するために基準強度の割増しはしない。
3．保有水平耐力は、建築物の一部又は全体が地震力の作用によって崩壊形を形成するときの、各階の柱、耐力壁及び筋かいが負担する水平せん断力の和としてもよい。
4．各階の保有水平耐力の計算による安全性の確認において、ある階の偏心率が所定の数値を上回る場合、全ての階について必要保有水平耐力の割増しをしなければならない。
解答 4：
1.必ずしも同じルートにする必要はない。構造および規模によっては、短辺方向と長辺方向それぞれに別々の耐震計算ルートを用いることが出来る。例えば、「耐震計算ルート1」が適用できる鉄骨造において、短辺方向の純ラーメン構造は「ルート1」を、長辺方向のブレース構造には「ルート3」を用いることが出来る。
2.建築物の保有水平耐力を算定する場合、柱、耐力壁、筋交い等、接合部に使用する部材において、日本工業規格(JIS)に定めるものを使用する場合、材料強度の基準強度を1.1倍まで割増しすることができる。ただし、RC造建築物におけるせん断破壊に対する余裕度を確保するためには、一般に、割増しを行わない。
3.建物が崩壊するかを検討するのは、柱、梁、接合部であり、崩壊形は3種類ある（全体崩壊形・部分崩壊形・局部崩壊形）。そのうち「全体崩壊形」は各階で梁にヒンジを発生させることで、高いエネルギー吸収が期待されることから、最も望ましい構造方法である。保有水平耐力計算は、ルート2における二次設計で、大地震時において崩壊に至らないように安全性の検討を行う。この保有水平耐力の値は、これら崩壊形を形成するときの、各階の柱、耐力壁、筋かいが負担する水平せん断力の和とする。
4.建築物で、剛性率が0.6を上回る、または偏心率が0.15を上回る場合、その建築物は立面的・平面的な耐震要素の偏りがあるとみなされ、通常の建築物よりも必要水平耐力は大きくなる。保有水平耐力計算においては、剛性率と偏心率の２つの要素を基にして形状係数を定めて、その階または建築物全体の必要保有水平耐力を割増しして安全性を高める。ある階のみが剛性率または偏心率が満足しない場合、当該階のみ必要保有水平耐力を割増し、その他の階は割り増す必要はない。(昭和55年告示第1792号)
〔H30 No.26〕建築物の構造設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．制振構造において、ダンパーのエネルギー吸収効率は、一般に、主架構とダンパーとの接合の構造形式を間柱型とするより、ブレース型とするほうがよい。
2．免震構造において、積層ゴムアイソレータの2次形状係数S2（全ゴム層厚に対するゴム直径の比）は、主に座屈荷重や水平剛性に関係する。
3．プレストレストコンクリート造の梁は、一般に、鉄筋コンクリート造の梁に比べて、地震後の残留変形が大きい。
4．コンクリート充填鋼管（CFT）構造の柱は、鉄骨構造の柱に比べて塑性変形能力が優れているため、軸力比制限や鋼管の幅厚比制限を緩和することができる。
解答 3：
1.
2.
3.「残留変形」とは、物体に作用する外力を除外した後に残る変形のこと。プレストレストコンクリート造は、地震力に対する復元性に優れている。したがって、プレストレストコンクリート造の梁は鉄筋コンクリート造の梁に比べて、地震後の残留変形が小さい。(プレストレストコンクリート設計施工規準)
4.「コンクリート充填鋼管(CFT)構造」は、円形もしくは角形鋼管にコンクリートを充填した柱・梁である。鋼管の塑性変型性能と、コンクリートの耐火性能・座屈抑制効果・座屈後の耐力低下の抑制などの特性が組み合わされ(コンファインド効果：相乗効果)、高い性能を発揮する。(コンクリート充填鋼管(CFT)造技術指針・解説)
各構造のイメージ(鹿島建設HPより)
〔H30 No.27〕木材の防腐に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．木材の腐朽は、木材腐朽菌の繁殖条件である酸素・温度・水分・栄養源のうち、いずれか一つでも欠くことによって防止することができる。
2．木材は、一般に、含水率が25～35％を境にして腐朽しやすくなるため、構造用製材（未仕上げ材）の含水率は、25％以下とされている。
3．心材は、辺材に比べて耐腐朽性に優れていることから、腐朽しやすい箇所には、心材が多く含まれる木材を使用する。
4．防腐剤を加圧注入した防腐処理材は、継手や仕口の加工が行われた部分について、その加工面の防腐処理を再度行わずに使用することができる。
解答 4：
1.木材の腐朽は、木材腐朽菌の繁殖条件である酸素・温度・水・栄養源のうち、一つでも欠くことによって防止することができる。(設問分ママ)
2.木材は、一般に、含水率が25～35％を境にして腐朽しやすくなるため、構造用製材（未仕上げ材）の含水率は、25％以下とされている。（設問分ママ）
3.辺材(白太)の細胞は生きているため、樹液も多く、養分を蓄えている。一方、心材(赤身)の細胞は活力を失い、樹脂、色素、鉱物質を多く含んでいる。これにより、心材は辺材に比べて、耐腐朽性、耐犠牲に優れている。
4.「防腐処理材」は、防腐剤を加圧注入、浸せき、吹付け、もしくは塗布したものである。仕口や継手の加工を行った場合、再処理を行う必要がある。
〔H30 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．乾燥収縮によるひび割れは、水セメント比が同じ場合、単位セメント量が多いコンクリートほど発生しにくい。
2．AE剤を用いたコンクリートは、AE剤により連行された空気がコンクリート中で独立した無数の気泡となることから、凍結融解作用に対する抵抗性が増す。
3．コンクリートの圧縮強度は、一般に、コンクリート供試体の形状が相似の場合、供試体寸法が小さいほど大きくなる。
4．コンクリートの引張強度は、一般に、コンクリートの圧縮強度が大きいほど大きくなる。
解答 1：
1.コンクリートの「水和発熱」は水とセメントの化学反応で発熱されるものである。単位セメント量が多いほど水和熱が大きくなり、乾燥収縮によるひび割れも発生しやすくなる。このため、単位セメント量は、要求される強度を満足する範囲で出来るだけ少なくすることが望ましい。
2.
3.
4.
〔H30 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．鋼材は、一般に、炭素含有量が多くなるほど、破断に至るまでの伸びが小さくなる。
2．建築構造用低降伏点鋼材LY225は、一般構造用圧延鋼材SS400 に比べて降伏点が低く、延性が高いことから、履歴型制振ダンパーの材料に用いられている。
3．降伏点350 N/mm2、引張強さ490N/mm2である鋼材の降伏比は、1.4である。
4．建築構造用圧延鋼材SN490B（板厚12mm以上）は、「降伏点又は耐力」の上限値及び下限値が規定されている。
解答 3：
1.炭素含有量が増すほど、強度や硬度が増加し、引張り強さ及び降伏点は大きくなるが、靱性や溶接性、粘り強さは低下する。このため、破断に至るまでの伸びは小さくなる。
2.
3.「降伏比」は、降伏した後の破断に至るまでの余裕を示す。この降伏比の小さい鋼材を用いた鉄骨部材は、塑性変形能力が大きく、粘り強い。
降伏比は、以下の式で求めることができる。
設問から、
となるので、設問3の「1.4」は誤りである。
4.
〔H30 No.30〕建築物の構造計画及び構造設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1．建築物の耐震性を向上させる手段として、構造体の強度を大きくする方法、構造体の塑性変形能力を高める方法、建築物の上部構造を軽量化する方法等がある。
2．特定天井のうち、天井と周囲の壁等との間に隙間を設けない構造方法では、天井と壁等とが一体となって動くので、地震時における天井材の脱落に対する安全性の検討を省略することができる。
3．銑鉄の製造時に副生する高炉スラグを利用した高炉セメントを構造体コンクリートに用いることは、環境に配慮した建築物を実現することにつながる。
4．鉄筋コンクリート造の建築物の耐久性を向上させる手段として、コンクリートの設計基準強度を高く設定する方法、鉄筋に対するコンクリートのかぶり厚さを大きく設定する方法等がある。
解答 2：
1.建築物の耐震設計においては、構造体の強度(耐力)を大きくする方法、構造体の塑性変形能力(靱性)を高める方法、建築物の上部構造を軽量化(柱軸方向力の軽減)する方法などを考える。
2.「特定天井」の構造は「計算ルート」と「仕様ルート」がある。設問の「天井と周囲の壁等との間に隙間を設けない構造方法」は「仕様ルート」であり、天井の地震力を周囲の壁等で負担することにより損傷や脱落を防止する。天井面構成部材は、構造耐力上支障のある変形及び損傷が生じないことを確認する必要がある。(平成28年告示第791号、建築物の構造関係技術基準解説書)
3.
4.
1級建築士の学科対策
・イラストでわかる一級建築士用語集
・1級建築士 学科試験 要点チェック
