令和3年度 一級建築士 構造 No.17を解説、鉄骨構造の設計に関する誤りを見抜くポイント
令和3年度 一級建築士試験 学科IV（構造）No.17は、鉄骨構造の設計に関する問題です。
この問題では、4つの記述のうち、最も不適当なものを選びます。
この問題で問われていること
- 四周にアンカーボルトを用いた露出型柱脚の設計
- H形鋼梁の横座屈を抑える圧縮側フランジの横補剛
- 梁せいを小さくするためのSN490Bへの変更
- 冷間成形角形鋼管の小梁と横座屈
※ 問題文そのものは建築技術教育普及センターの公式PDFで確認できます。上記は、その4つの記述で問われている論点を整理したものです。
各選択肢の正誤
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| 1 | ×（誤り） | 四周にアンカーボルトを用いた露出型柱脚は曲げモーメントを負担する。「曲げは生じないものとして設計」は誤り。 |
| 2 | ○（正しい） | H形鋼梁の横座屈を抑えるため、圧縮側フランジの横変位を拘束する横補剛材を取り付ける。正しい記述です。 |
| 3 | ○（正しい） | 曲げ剛性に余裕がある梁で、梁せいを小さくするためにSN400Bの代わりにSN490Bを用いる。正しい記述です。 |
| 4 | ○（正しい） | 閉断面の冷間成形角形鋼管を小梁に用いる場合、横座屈が生じないものとして曲げの断面検定を行える。正しい記述です。 |
選択肢1は、四周アンカーの露出型柱脚を「曲げモーメントは生じない」として設計した点が誤りで、正しくは曲げモーメントを負担する柱脚として軸力・せん断力に加えて曲げにも対して設計します。
選択肢1のポイント
選択肢1は、ベースプレートの四周にアンカーボルトを配置した露出型柱脚を、ピン（曲げを負担しない）とみなしてよいか、が論点です。柱脚の固定度を見極められるかがカギです。
柱脚をピンと扱えるのは、回転を拘束しない納まりの場合です。ところが、ベースプレートの四周にアンカーボルトを配置すると、柱が回転しようとしたときに引張側のアンカーボルトが抵抗し、曲げモーメントを負担します。これは半剛接〜固定に近い挙動です。
そのため、四周アンカーの露出型柱脚は、軸方向力・せん断力だけでなく曲げモーメントに対しても設計しなければなりません。選択肢1は「曲げは生じない」と決めつけている点が誤りというわけです。「四周アンカー＝曲げを負担」と覚えましょう。
ザックリ言えば、ベースプレートの四周にアンカーボルトを配した露出型柱脚は曲げモーメントを負担するということです。
覚え方
- 四周アンカーの露出型柱脚＝曲げモーメントを負担（ピンにできない）
- H形鋼梁の横座屈防止＝圧縮側フランジの横変位を拘束する横補剛
- 梁せいを小さくしたい＝SN400B→SN490B（高強度鋼）
- 閉断面の角形鋼管の小梁＝横座屈が生じないとして断面検定できる
一問一答
Q.
四周にアンカーボルトを用いた露出型柱脚は、曲げモーメントが生じないものとして設計してよい？
できません。四周にアンカーボルトを配すると回転に抵抗して曲げモーメントを負担するため、軸力・せん断力に加えて曲げに対しても設計します。
出典
- 建築技術教育普及センター「令和3年度 一級建築士試験 学科の試験 学科IV（構造）問題」
- 日本建築学会「鋼構造設計規準」
※ この記事の確認日：2026年6月
正解：選択肢1（これが最も不適当な記述）
ベースプレートの四周にアンカーボルトを配置した露出型柱脚は、回転に対して抵抗するので、柱脚に曲げモーメントが生じます。だから軸力・せん断力だけでなく曲げに対しても設計が必要なんですね。選択肢1は「曲げモーメントは生じないものとし、軸方向力及びせん断力に対して設計した」としているので誤りです。
圧縮側フランジの横補剛・梁せい縮小のためのSN490B採用・冷間成形角形鋼管の小梁で横座屈を生じないとする扱いは、いずれも正しい。四周アンカーの露出型柱脚は曲げモーメントを負担すると押さえましょう。