令和4年度（2022年）一級建築士「構造」過去問解説｜全30問・計算の途中式と覚えるポイント

軸力N＝8a²σ_yは合っていますが、Mは図心まわりに各領域の応力を積分して52a³σ_yとなります。引張・圧縮の合力の位置をそれぞれ確認します。

圧縮面積16a²と引張面積8a²の差よりN＝8a²σ_y。各領域の図心まわりのモーメントの和は52a³σ_yで、この組合せが正しいです。

圧縮と引張を同じ向きの力として合計しません。差の(16−8)a²σ_y＝8a²σ_yが軸力で、曲げも42ではなく52a³σ_yです。

M＝52a³σ_yは合っていますが、N＝12a²σ_yは誤りです。中空部を除いた圧縮・引張それぞれの面積を使います。

摩擦・接着がないため、重ねた板は滑れます。Aは3枚それぞれのIを加え、I_A＝3×(2a×a³/12)＝a⁴/2。BもI_B＝a⁴/2となるので、AよりBがたわむ関係ではありません。

AとBのたわみが同じという部分は適切です。ただしCはI_C＝2×{(3a/2)(2a)³/12}＝2a⁴でA・Bの4倍のため、たわみは小さくなります。

BとCの断面二次モーメントは異なります。横に並べたCの板は各々の高さが2aあり、高さaの板を重ねたBより曲げ剛性が大きくなります。

I_A＝I_B＝a⁴/2、I_C＝2a⁴。荷重・材料・スパンが同じならたわみはIに反比例するため、δ_C＜δ_A＝δ_Bです。

鉛直荷重の合力wlはAから水平l/2、水平力PはAから高さlに作用する。モーメントの打消し条件はwl²/2＝Pl。

水平力の腕はlであり、上梁高さの3l/2ではない。wl²/2＝Plからwl：P＝2：1。

固定端Aのモーメント0より、鉛直荷重のモーメントwl×l/2と水平力Plが等しい。したがってwl＝2P。

合力の作用位置は分布荷重の中央l/2。腕の長さを正しく取ると3：1にはならない。

水平変位δに対する柱の回転はδ/l。両梁端の塑性仕事2Mpδ/lと外力仕事Puδを等置し、Pu＝2Mp/l。

全体の転倒モーメントPu lを左右支点の鉛直反力と支点間距離2lで支える。左柱はMp/lの引張となる。

Cは屋根の頂点ですが、内部ヒンジではありません。崩壊時に曲げを解放するのはB・Dの塑性ヒンジで、Cの曲げモーメントは0になりません。本問の力のつり合いでは大きさ3Mp/4となります。

鉛直反力はPu l/(2l)＝Pu/2＝Mp/lであり、右支点Eが上向きに負担する。

支点反力は左0、中央5P。節点法でNA＝P、NB＝√2P、NC＝2√2Pとなり、いずれも引張でNA＜NB＜NC。

NBは45度斜材で√2Pとなり、水平材NA＝Pより大きい。NB＜NAではない。

NC＝2√2Pは3材の最大であり、最小ではない。符号は設問の引張正に合わせて比較する。

45度斜材B・Cの鉛直成分はそれぞれP・2P。NA＜NB＜NCなので、設問の順序は逆。

斜材は両端ピンで途中に外力がない二力部材なので、軸力だけを伝え、部材軸に直交するせん断力は0です。水平梁の左区間は負、張出し区間は正となり、図1は合いません。

左区間は−P/2、右区間は＋Pです。大きさだけでなく図の正負の定義に従う必要があり、両方を正とした図2は誤りです。

図3は斜材にもせん断力を描いています。しかし斜材は二力部材でせん断力0です。水平梁の左右の大きさもP/2とPで異なります。

梁左支点まわりに斜材の鉛直成分V_d×2a＝P×3aよりV_d＝3P/2。左反力はP−3P/2＝−P/2です。水平梁は左−P/2・右＋P、斜材0で図4になります。

剛体梁と固定柱脚よりkA＝24EI/h³、kB＝36EI/h³、kC＝6EI/h³。m/kはA：B：C＝1：2：2なのでTA＜TB＝TC。

Bの質量は6Mであり、柱が3本ある剛性増加以上に質量が増える。TBはTAより長い。

T＝2π√(m/k)。BとCはm/kが等しいが、Aはそれらの半分なのでTAが最短。

Cは高さ2hで、柱の曲げ剛性2EIでも水平剛性は大きく低下する。TCはTAより短くならない。

吹きだまり等で積雪が偏る場合は、均等分布荷重だけでなく不均等積雪の影響も計算する。

雪下ろしを前提に荷重を軽減する建物は、利用者にその条件を周知する表示が必要である。

多雪区域以外でも、一定の大スパン・緩勾配屋根等では積雪後の降雨による荷重増を考慮する。

平成12年建告1455号の指定基準は、垂直積雪量1m以上の区域、又は積雪の初終間日数の平年値30日以上の区域です。「両方」ではなく「いずれか」なので、1m未満でも多雪区域となり得ます。

四分割法で壁率比0.5以上を確保すると、壁の極端な偏りを抑え、ねじれ被害を防ぎやすい。

かど金物は、この通し柱と胴差の仕口に用いる接合金物として適切ではありません。胴差の引張力を伝える羽子板ボルト等、所定の仕口に適した接合方法を用います。

隅柱を上下の管柱とする場合、接合部を通し柱と同等以上の耐力を持つ金物で補強する。

筋かいは主要な耐力要素なので欠き取らない。交差する間柱側を加工して筋かいを連続させる。

壁量充足率＝存在壁量/必要壁量。必要量に対する充足の割合であり、分母・分子を逆にしない。

2022年の試験の適用規定では、筋かい・面材を併用して壁倍率を合算する場合の上限は5倍です。1.5＋3.7＝5.2でも、そのまま5.2倍とできません。2025年施行の改正後の上限と混同しないようにします。

地震力用の必要壁量は階の床面積と同じ係数から決まり、同一階の両方向で同じになる。

風圧力用は、各階の見付面積に共通の係数を掛ける。地震用の階別係数と混同しない。

基礎梁の打継ぎをまたぐあばら筋は、必要な定着長さを確保して側面にフック付き重ね継手を設けられる。

図は左上に90度フックを置き、スラブは右側にだけ接続しています。フック側をスラブが拘束していないため、余長の確保だけでは適切になりません。フックの角度と、その側の拘束を合わせて確認します。

短スパン梁の対角線状主筋は、せん断力に抵抗して履歴性状・靱性を改善する配筋方法である。

柱梁接合部の帯筋は拘束とせん断抵抗を担う。図の0.3％相当は接合部の必要配筋を満たす設定。

梁幅を増すと同じ引張鉄筋量に対する鉄筋比とせん断応力度が下がり、曲げ降伏後の靱性を高めやすい。

圧縮側鉄筋はコンクリートの長期圧縮負担を助け、クリープたわみを抑える効果があります。それを減らすと、一般にたわみを減らす方向には働きません。

通常の耐力壁は、柱の主筋に問題となるような付着割裂破壊が一般に生じにくいため、本問の通常の扱いではその検討を省略できます。全ての破壊や接合部の確認が不要になるという意味ではありません。

柱抜けによるフィーレンディール作用では梁が軸力も負担する。剛床仮定だけで処理せず軸力を含めて設計する。

突出長さ2m以下のバルコニーは、告示の鉛直震度による割増し対象から除かれる条件に該当する。

釣合い鉄筋比以下では鉄筋の短期許容引張応力度が曲げ耐力に影響し、SD390への変更で増加させられる。

梁上端筋の下にはコンクリートの沈下やブリーディングによる空隙等が生じやすく、付着条件が不利です。許容付着応力度は一般に下端筋より小さくし、記述は逆です。

耐力壁の短期許容せん断力は、壁板と側柱が負担する許容せん断力の和で評価する。

引張側スラブの有効幅内の鉄筋も曲げに抵抗し、鉄筋量が増えると一般に梁の終局曲げモーメントが増す。

せん断スパン比が小さいほどアーチ作用等が効き、一般に梁のせん断終局耐力が大きくなる。

一般的な柱のせん断終局耐力式では、軸方向圧縮応力度が増えると耐力が増す方向に評価します。「小さいほど大きい」は逆です。ただし高い軸圧縮は変形能力には不利となり得るため、せん断強度と靱性を混同しません。

取り付く梁幅が大きいほど接合部の有効幅が増し、せん断終局耐力を大きくできる。

梁せいがスパンの1/15以下の細い梁は、たわみの比を確認して使用上の支障がないことを確かめる。

埋込み柱脚は埋込み部上・下のコンクリート支圧で曲げを伝え、せん断力も基礎へ伝達する。

冷間成形角形鋼管柱のルート1-1では、C0≧0.3に加え柱応力の割増しによる安全性確認を行う。

一次設計の許容曲げ応力度は弾性時の安全性を確認するものです。地震時に梁端を塑性化させるなら、必要な横補剛・幅厚比・接合性能等によって降伏後の変形能力も確保します。

限界細長比は概ね√(E/F)に比例する。Fが大きいほど小さくなる。

同じ質量・支持条件なら、固有振動数f＝(1/2π)√(k/m)です。Iを小さくするとEIと鉛直剛性kが下がるため、振動数も低くなり、記述は逆です。

細長比λ＝lk/i。断面二次半径iが小さいとλが大きくなり、許容圧縮応力度が小さくなる。

H形鋼の弱軸曲げは横座屈による制限を受けないため、幅厚比等の条件を満たせば引張と同じ許容値を使える。

同じ梁せい・断面積・ウェブ厚さでフランジ幅が大きいほど横方向の剛性が高く、一般に必要横補剛箇所数は少なくなる。

軽量建物では積載荷重が小さい状態のほうが風による浮き上がりに不利。積載荷重を無視した組合せも確認する。

細長比大は圧縮座屈しやすい強度抵抗型、小は塑性化によるエネルギー吸収型。中間領域の不安定性に注意する。

薄肉角形鋼管に筋かい力が局所的に作用すると面外変形しやすいので、接合部周囲の補強が必要。

過大な入熱やパス間温度は溶接金属の性能を低下させるため、材料に応じた管理上限を守る。

スカラップを除くと梁端の断面欠損と応力集中を抑え、塑性変形能力を改善できる。

接合部の引張力は接触圧を減らし、摩擦抵抗を低下させる。引張応力に応じたせん断耐力の低減が必要。

この片側接合では、接合されていない突出脚へ力が均等に伝わりません。有効断面積には、孔による欠損に加えて突出脚の無効部分等を考慮します。「孔欠損を除くだけ」では不十分です。軸部全体の降伏と接合部の有効断面の評価も区別します。

基礎スラブの応力を求める接地圧では、スラブ自重は上下で相殺するため、一般に除外してよい。地盤支持力確認用とは区別する。

受働土圧は壁が地盤側へ押し込まれ、土の抵抗が限界状態に達したときに発揮される。

建築基準法施行令93条の表は、液状化のおそれがある砂質地盤にそのまま適用できません。地盤調査に基づいて液状化と支持性能低下を検討する必要があります。

同じ接地圧の砂質地盤では、基礎幅が大きいと深部まで応力が及び、一般に即時沈下量も増す。

杭先端より下の地層も支持力に関係するため、必要な深さまで調査して軟弱層の有無を確認する。

圧密試験は、主に透水性の低い粘性土の、排水に伴う時間依存の沈下を調べます。砂質土の沈下量・速度を推定するための試験として用いる記述は不適切です。

孔内水平載荷試験は地盤の変形係数等を評価し、杭の水平抵抗の検討に利用できる。

粒度試験は土粒子の寸法分布を測るので、標準貫入試験で得た乱した試料も使える。

砂質地盤では、一般に場所打ち杭の極限周面摩擦力度は杭周固定液を用いる埋込み杭より大きい。

杭の有効自重は引抜きに抵抗する。浮力を差し引いた値を長期・短期の許容引抜き支持力へ考慮できる。

杭には建物等からの慣性力に加え、周囲の地盤の変位で強制的に曲げられる作用があります。軟弱地盤の設計で前者を確認しても、後者の検討を省略できません。

杭頭を強く固定すると回転が抑えられ、同じ水平力でも杭頭に生じる曲げモーメントは大きくなる。

PCはプレストレスでひび割れを抑えやすく、長スパンと鋼材の防食に有利である。

PC部材はRC部材よりひび割れ・塑性履歴が小さく、一般に安全限界時の等価減衰も小さい。

圧着部は有効プレストレスによる圧縮力を利用し、その力と摩擦係数の積でせん断抵抗を評価する。

防錆被覆されたアンボンド緊張材を用いる所定の方式では、コンクリートとの付着に頼らず、シース内にグラウトを注入しない扱いができます。ポストテンションなら例外なく注入が必要、という説明は誤りです。

SRC柱の短期せん断では、鉄骨・RC各部分のせん断だけでなく、曲げで決まる限界等も踏まえた所定の累加が必要です。許容せん断力の単純な和が設計せん断力以上ならよい、という確認だけでは足りません。

所定の条件の下で梁鉄骨ウェブの貫通孔へ帯筋を通せる。孔欠損等も含め接合部を設計する。

壁式RCは壁量により高い耐震強度を持つが、ラーメンのような大きな塑性変形能力は一般に期待しない。

規定より大きい階高の壁式RCでは、層間変形角と保有水平耐力の追加確認が必要となる。

S1が大きいと薄いゴム層を鋼板で強く拘束でき、一般に圧縮・座屈に対する性能が高まる。

制振は、主としてダンパーが振動エネルギーを吸収して応答を抑える仕組みです。固有周期を長くして地震入力を減らす、という説明は免震の主な考え方と混同しています。

ダンパー取付け周囲の変形はダンパー自身の変形量に影響するので、モデルで適切に評価する。

減築で重量を減らすと地震力が小さくなる。耐力を増す補強以外にも有効な耐震改修方法がある。

Aiは上階ほど、また固有周期が長いほど一般に大きい。上層の振動応答増幅を反映する。

張り間と桁行で構造形式が異なる場合、方向ごとに適切な耐震計算ルートを選べる。

Fesは各階の剛性率・偏心率に応じて、その階ごとに求めます。全階でそれぞれの最大値を選んで共通の係数にする規定ではありません。

限界耐力計算で安全性を確認する場合、耐久性等関係規定以外の所定の仕様規定は適用除外となる。

床スラブからS骨組へ水平力を伝えるため、スタッド等で床と梁を緊結する必要がある。

境界梁が壁の回転を拘束して他の柱・壁へ力を伝えるため、細長い連層壁の基礎浮上りを抑える。

異種構造は原則分離するが、相互の力の伝達・変形の違いを検討して一体設計することもできる。

靱性が高ければ塑性変形によるエネルギー吸収を期待できるため、一般にDsを小さくできます。Qun＝Ds・Fes・Qudなので、Dsを大きくすると必要耐力は増える側です。

繊維飽和点以下では乾燥するほど木材のEは大きくなる。含水率が下がると小さくなるという記述は逆。

積雪時の短期許容応力度は、通常の短期許容応力度に0.8を乗じます。積雪の荷重継続時間を考慮する低減です。長期積雪の係数とは別に確認します。

木材は空隙を多く含み、普通コンクリートより熱伝導率が小さく断熱性に優れる。

腐朽菌には酸素・適温・水分・栄養が必要。いずれかを断つと繁殖と腐朽を抑えられる。

引張強度は圧縮強度より小さいが、一般に圧縮強度が大きいほど引張強度も大きい。

高強度で緻密なコンクリートほど二酸化炭素が侵入しにくく、一般に中性化速度が遅い。

単位水量が大きいと乾燥で失われる水が多く、乾燥収縮ひび割れが発生しやすい。

一般に単位セメント量が大きいほど発熱するセメントが増え、水和熱や収縮によるひび割れの要因が大きくなります。「小さいほど発生しやすい」は逆です。実際のひび割れは部材寸法・養生・拘束条件等にも左右されます。

硫黄を減らすと介在物が少なくなり、衝撃靱性と板厚方向の延性を改善できる。

急な冷間曲げは加工硬化を生じさせ、強度を上げる一方で延性・変形性能を低下させる。

SN材C種は、板厚方向に引張力が働く通しダイアフラム等を想定し、板厚方向の絞り値を規定しています。「制限がない」は誤りです。

SN400Aは塑性化する主要部より、一般に弾性範囲で使う二次部材等に用いる。

スリットで切り離したのは柱と腰壁です。腰壁が梁と一体であれば梁の曲げ剛性を増すため、その影響は引き続き考慮します。

木材利用やハーフPCによる型枠低減など、材料・工法の選択で環境負荷を減らす設計が求められる。

高さ1.2mを超える補強ブロック塀は、原則として控壁と基礎の根入れ等の規定を満たす必要がある。

特定天井には、周囲に隙間を設ける方法と、接触を考慮して隙間を設けない方法がある。