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一級建築士学科試験 構造Ⅳ【平成29年度(2017年度)No.15~No.18】【鉄骨造】 過去問解説

 

 

〔N o.15〕 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.引張力を負担する筋かいを保有耐力接合とするために、筋かい端部及び接合部の破断耐力より、筋かいの軸部の降伏耐力のほうが大きくなるように設計した。
2.溝形鋼を用いた筋かいの設計において、接合部のボルト本数に応じた突出脚の無効長さを考慮して、部材の断面積を低減した。
3.横移動が拘束された両端ピン接合の柱材において、節点間距離を柱材の座屈長さとした。
4.平面計画上、梁の横座屈を防止するための横補剛を梁の全長にわたって均等間隔に設けることができなかったので、梁の端部に近い部分を主として横補剛する方法を採用した。

 

1.引張力を負担する筋かいを保有耐力接合とするために、筋かい端部及び接合部の破断耐力より、筋かいの軸部の降伏耐力のほうが大きくなるように設計した。

<解説>

答は×

筋かいの接合部については、保有耐力接合とする必要があります。そのため、接合部が破断する前に、靭性能力が大きい軸部を降伏させることで、軸部が降伏した後も耐力を保持し続けることができます。よって、接合部が破断する前に軸部を降伏させるには、接合部の破断耐力>筋かいの軸部の降伏耐力とする必要があります。

 

2.溝形鋼を用いた筋かいの設計において、接合部のボルト本数に応じた突出脚の無効長さを考慮して、部材の断面積を低減した。

<解説>

答は○

溝形鋼や山形鋼といった部材を筋交いとして用いる場合、断面の突出脚部分は、引張力に対して有効に効かないことから、接合部のボルト本数に応じた無効長さと板厚の積を部材の断面積から低減します。

 

3.横移動が拘束された両端ピン接合の柱材において、節点間距離を柱材の座屈長さとした。

<解説>

答は○

横移動が拘束された両端ピン接合の柱材では、節点間距離を柱材の座屈長さとします。また、横移動が拘束されない場合、座屈長さは節点間距離よりも長くなります。

 

4.平面計画上、梁の横座屈を防止するための横補剛を梁の全長にわたって均等間隔に設けることができなかったので、梁の端部に近い部分を主として横補剛する方法を採用した。

<解説>

答は○

梁の横座屈を防止するために、横補剛材を設けることが一般的です。その際、横補剛材の儲け方として、①梁の全長にわたって均等間隔に設ける方法と、②梁の端部に近い部分に設ける方法があります。どちらの方法でも適切に横補剛材本数や横補剛材位置を計画することで、梁の横座屈を防止することができます。

 

〔N o.16〕 鉄骨構造の柱脚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.露出形式柱脚に使用する「伸び能力のあるアンカーボルト」には、「建築構造用転造ねじアンカーボルト」等があり、軸部の全断面が十分に塑性変形するまでねじ部が破断しない性能がある。
2.一般的な根巻形式柱脚における鉄骨柱の曲げモーメントは、根巻鉄筋コンクリート頂部で最大となり、ベースプレートに向かって小さくなるので、根巻鉄筋コンクリートより上部の鉄骨柱に作用するせん断力よりも、根巻鉄筋コンクリート部に作用するせん断力のほうが大きくなる。
3.根巻形式柱脚において、柱脚の応力を基礎に伝達するための剛性と耐力を確保するために、根巻鉄筋コンクリートの高さが鉄骨柱せいの 2.5倍以上となるように設計する。
4.埋込形式柱脚において、鉄骨柱の剛性は、一般に、基礎コンクリート上端の位置で固定されたものとして算定する。

 

1.露出形式柱脚に使用する「伸び能力のあるアンカーボルト」には、「建築構造用転造ねじアンカーボルト」等があり、軸部の全断面が十分に塑性変形するまでねじ部が破断しない性能がある。

<解説>

答は○

露出形式柱脚に使用する「伸び能力のあるアンカーボルト」として、「建築構造用転造ねじアンカーボルト」があります。軸部の全断面が十分に塑性変形するまで、ねじ部が破断しない性能があり、塑性変形能力の大きいアンカーボルト材となります。代表的な規格としては、ABM材、ABR材があります。

 

2.一般的な根巻形式柱脚における鉄骨柱の曲げモーメントは、根巻鉄筋コンクリート頂部で最大となり、ベースプレートに向かって小さくなるので、根巻鉄筋コンクリートより上部の鉄骨柱に作用するせん断力よりも、根巻鉄筋コンクリート部に作用するせん断力のほうが大きくなる。

<解説>

答は○

根巻形式柱脚における鉄骨柱の曲げモーメントは、根巻鉄筋コンクリート頂部で最大となり、ベースプレートに向かって小さくなるので、根巻鉄筋コンクリート部分の曲げモーメント勾配が大きくなります。そのため、根巻鉄筋コンクリートより上部の鉄骨柱に作用するせん断力よりも、根巻鉄筋コンクリート部に作用するせん断力のほうが大きくなります。

 

3.根巻形式柱脚において、柱脚の応力を基礎に伝達するための剛性と耐力を確保するために、根巻鉄筋コンクリートの高さが鉄骨柱せいの 2.5倍以上となるように設計する。

<解説>

答は○

根巻形式柱脚において、根巻き鉄筋コンクリートの高さは、鉄骨柱せい(柱の見付け幅のうち大きい方)の2.5倍以上とする必要があります。

 

4.埋込形式柱脚において、鉄骨柱の剛性は、一般に、基礎コンクリート上端の位置で固定されたものとして算定する。

<解説>

答は×

埋込形式柱脚において、鉄骨柱の支点位置は、基礎コンクリートの上端から柱の断面せいの1.5倍下がった位置を固定として考えます。

 

〔N o.17〕 鋼材ダンパーを用いた制振構造を採用した鉄骨造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.地震時に主架構を無損傷とする目的で、柱梁部材には建築構造用圧延鋼材SN490に比べて、基準強度Fが大きい建築構造用高性能鋼材SA440を用いた。

2.地震エネルギーを効率的に吸収させるために、鋼材ダンパーには建築構造用圧延鋼材SN400と比べて、伸び能力の優れた建築構造用低降伏点鋼材LY225を用いた。

3.制振効果を高めるために、鋼材ダンパーの主架構への取付け部の剛性を小さくした。

4.せん断パネルタイプの鋼材ダンパーについて、地震等による繰返し変形下の疲労に対して累積損傷度による検討を行った。

 

1.地震時に主架構を無損傷とする目的で、柱梁部材には建築構造用圧延鋼材SN490に比べて、基準強度Fが大きい建築構造用高性能鋼材SA440を用いた。

<解説>

答は○

建築構造用圧延鋼材SN490材の基準強度Fは325N/mm2であるのに対して、建築構造用高性能鋼材SA440の基準強度Fは440N/mm2となります。強度の大きい材料を用いた柱梁部材を用いることで、建物の耐力が大きくなり、損傷の程度を抑えることができます。

 

2.地震エネルギーを効率的に吸収させるために、鋼材ダンパーには建築構造用圧延鋼材SN400と比べて、伸び能力の優れた建築構造用低降伏点鋼材LY225を用いた。

<解説>

答は○

鋼材ダンパーは、降伏後の変形により地震のエネルギーを吸収します。地震エネルギーを効率的に吸収させるために、鋼材ダンパーには建築構造用圧延鋼材SN400と比べて、伸び能力の優れた建築構造用低降伏点鋼材LY225を用いることは適しています。

 

3.制振効果を高めるために、鋼材ダンパーの主架構への取付け部の剛性を小さくした。

<解説>

答は×

取付け部の剛性を小さくしてしまうと、鋼材ダンパー部よりも取付け部が大きく変形してしまうことから、制振効果を発揮することができません。その為、鋼材ダンパーの主架構への取付け部の剛性を大きくすることで、鋼材ダンパーの性能を発揮させることができます。

 

4.せん断パネルタイプの鋼材ダンパーについて、地震等による繰返し変形下の疲労に対して累積損傷度による検討を行った。

<解説>

答は○

せん断パネルタイプの鋼材ダンパーは、地震等による繰返し変形下の疲労に対して累積損傷度による検討を行います。累積損傷度とは、繰り返し荷重が作用した時に、どのくらい繰り返し応力を受けたときに損傷するかを計る指標となります。

 

〔N o.18〕 冷間成形角形鋼管柱を用いた鉄骨造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.プレス成形角形鋼管の角部は、成形前の素材と比べて、強度及び変形性能が高くなる。
2.柱と梁との仕口部の接合形式には、一般に、通しダイアフラム形式、内ダイアフラム形式及び外ダイアフラム形式がある。
3.柱の継手は、一般に、現場溶接となり、継手位置は曲げ応力が小さくなる位置とすることが望ましい。
4.「耐震計算ルート1-1」の場合は、標準せん断力係数웅を 0.3以上とするとともに、柱の設計用応力を割増して、許容応力度を検討しなければならない。

 

1.プレス成形角形鋼管の角部は、成形前の素材と比べて、強度及び変形性能が高くなる。

<解説>

答は×

プレス成形角形鋼管の角部は、成形により折り曲げて角部を形成することから、局部的に降伏した状態となります。その為、成形前の素材と比べると、強度及び変形性能が低下します。

 

2.柱と梁との仕口部の接合形式には、一般に、通しダイアフラム形式、内ダイアフラム形式及び外ダイアフラム形式がある。

<解説>

答は○

柱と梁との仕口部の接合形式には、一般に、通しダイアフラム形式、内ダイアフラム形式及び外ダイアフラム形式があります。

 

3.柱の継手は、一般に、現場溶接となり、継手位置は曲げ応力が小さくなる位置とすることが望ましい。

<解説>

答は○

鉄骨柱の継手は、一般的に現場溶接により接合します。継手は、弱点となることから、極力応力の小さい位置に設けることが望ましいです。

 

4.「耐震計算ルート1-1」の場合は、標準せん断力係数Coを 0.3以上とするとともに、柱の設計用応力を割増して、許容応力度を検討しなければならない。

<解説>

答は○

鉄骨造の「耐震計算ルート1-1」の場合は、標準せん断力係数Coを 0.3以上とするとともに、柱の設計用応力を割増して、許容応力度を検討する必要があります。
「耐震計算ルート1-1」の場合、剛性率や偏芯率の制限や保有水平耐力計算といった二次設計を行わないことから、その代わりに標準せん断力係数Coを 0.3以上とすることで、建物の安全性を確保しようという考え方です。