建築士試験 解説ノート

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令和4年度 一級建築士 構造 No.15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4年度 一級建築士試験 学科IV(構造)No.15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

  1. せいがスパンの1/15以下の鉄骨梁のたわみ確認
  2. 埋込み型柱脚の応力伝達
  3. 冷間成形角形鋼管柱のルート1-1での割増し
  4. 梁端部が塑性化するH形鋼梁の塑性変形能力の確保

※ 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。

正解:選択肢4(これが最も不適当な記述)

許容応力度計算と塑性変形能力の確保を混同しているんです。一次設計で許容曲げ応力度を圧縮フランジの支点間距離で算定するのは「弾性範囲で壊れないか」の確認であって、地震時に梁端部が大きく曲げ降伏したあとも粘れるか(塑性変形能力)とは別の話です。

梁端部の塑性変形能力を確保するには、塑性化する区間で横補剛を所定の間隔以下に設ける(保有耐力横補剛など)必要があります。許容応力度計算をしただけで確保されたと判断する選択肢4は不適当なんですね。塑性変形能力は横補剛で確保すると押さえましょう。

各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 ○(正しい) せいがスパンの1/15以下の鉄骨梁は、たわみ/スパンが所定値以下であることを確認して使用上の支障がないことを確かめる。正しい記述です。
2 ○(正しい) 埋込み型柱脚は、曲げモーメントとせん断力を埋込み部分の上部・下部の支圧で基礎に伝達する設計とする。正しい記述です。
3 ○(正しい) 冷間成形角形鋼管柱のルート1-1では、標準せん断力係数C0を0.3以上とし、柱の設計用応力を割増して検討する。正しい記述です。
4 ×(誤り) 一次設計の許容曲げ応力度の算定だけでは塑性変形能力は確保されない。横補剛を所定間隔以下に設ける必要がある。

選択肢4は、許容曲げ応力度を算定しただけで塑性変形能力が確保されたとする点が誤りで、別途横補剛の確認が必要です。

選択肢4のポイント

選択肢4は、梁端部が塑性化するH形鋼梁について「一次設計時に許容曲げ応力度を圧縮フランジの支点間距離で算定したことにより、十分な塑性変形能力が確保されていると判断した」としています。2つの別々の検討を混ぜているのが引っかけです。

許容曲げ応力度を圧縮フランジの支点間距離で算定するのは、横座屈を考慮して「中地震で弾性範囲を超えないか」を確かめる一次設計の話です。これは大事ですが、地震で梁端が曲げ降伏したあとも、座屈せずに粘れるか(塑性変形能力)は保証しません。

梁端部の塑性変形能力を確保するには、塑性化が想定される区間で横補剛を所定の間隔以下に配置する必要があります(保有耐力横補剛)。許容応力度計算をしたから塑性変形能力もOK、とはならないわけですね。許容応力度計算と塑性変形能力(横補剛)は別の検討と押さえましょう。

覚え方

  • 梁端部の塑性変形能力は横補剛で確保(保有耐力横補剛)。許容応力度計算だけでは不十分
  • せいがスパンの1/15以下の鉄骨梁はたわみ確認が必要
  • 埋込み型柱脚は曲げ・せん断を上下の支圧で基礎に伝達
  • 冷間成形角形鋼管柱のルート1-1はC0を0.3以上+応力割増し

一問一答

Q.

許容曲げ応力度を圧縮フランジの支点間距離で算定すれば、梁端部の塑性変形能力は確保される?

されません。それは一次設計(弾性範囲)の確認です。塑性変形能力は、塑性化区間に横補剛を所定間隔以下で設ける(保有耐力横補剛)ことで確保します。

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出典

  • 建築技術教育普及センター「令和4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」、建築基準法施行令第82条(たわみ)
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編集・解説

建築士試験 解説ノート編集部

建築業界の実務経験をもとに、一級・二級建築士試験の「構造」を過去問から整理しています。運営者情報

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