令和5年度 一級建築士 構造 No.15を解説、S造の許容曲げ・疲労・柱脚に関する誤りを見抜くポイント
令和5年度 一級建築士試験 学科IV（構造）No.15は、鉄骨構造に関する問題です。
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
- H形鋼梁の許容曲げ応力度を決めるパラメータ
- 梁フランジ継手を高力ボルト摩擦接合から完全溶込み溶接に変更したときの疲労強さ
- 鉄骨柱の継手を床面から1mの高さに設けること
- 露出型柱脚をRCとみなした許容応力度設計
※ 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 | ○（正しい） | H形鋼梁の許容曲げ応力度を基準強度・断面・曲げM分布・圧縮フランジ支点間距離で計算するのは正しい |
| 2 | ×（誤り） | 高力ボルト摩擦→完全溶込み溶接への変更で疲労強さは低下する（向上するとするのは誤り） |
| 3 | ○（正しい） | 柱継手を応力低減のため床面から1mの高さに設けるのは適切な設計 |
| 4 | ○（正しい） | 露出型柱脚をRCとみなしてアンカーボルトを鉄筋として許容応力度設計するのは正しい手法 |
選択肢2の「高力ボルト摩擦接合から完全溶込み溶接に変更して疲労強さを高めた」という記述が誤りで、正しくは溶接への変更で疲労強さは低下するです。
なぜ溶接はボルト摩擦接合より疲労に不利なのか
疲労破壊は繰返し荷重による応力集中が積み重なって生じます。溶接部には溶接ビードの形状や残留応力による応力集中が必ず存在します。一方、高力ボルト摩擦接合では板の摩擦面全体で力を伝達するため応力集中が分散しやすく、疲労に対して有利です。
建築設計では一般的に「高力ボルト摩擦接合＞溶接」の順で疲労強さが高いとされています。ザックリ言えば、溶接は繰返し荷重に弱いということです。
正しい肢を整理すると、H形鋼梁の許容曲げ応力度は基準強度・断面・曲げM分布・圧縮フランジ支点間距離で算定し（選択肢1）、柱継手は曲げの小さい床面から1mの高さに設け（選択肢3）、露出型柱脚はベースプレートを断面・アンカーボルトを鉄筋とみなしてRCの許容応力度計算ができる（選択肢4）、という流れです。
覚え方
- 疲労強さ：高力ボルト摩擦接合 ＞ 完全溶込み溶接（溶接の応力集中が疲労の弱点）
- 柱継手は曲げの小さい位置（床面から1m程度）に設ける
一問一答
Q.
梁フランジ継手を高力ボルト摩擦接合から完全溶込み溶接に変更すると疲労強さはどうなるか。
低下します。溶接部には応力集中が生じやすく、繰返し荷重に対しては高力ボルト摩擦接合より不利になります。
出典
- 建築技術教育普及センター「令和5年度 一級建築士試験 学科の試験 学科IV（構造）問題」
※ この記事の確認日：2026年6月
正解：選択肢2（これが最も不適当な記述）
梁フランジ継手の疲労強さの変更方向が誤りなんです。高力ボルト摩擦接合から完全溶込み溶接に変更すると、疲労強さは低下します。溶接部は応力集中が生じやすく、ボルト摩擦接合より疲労に不利なので、「高めた」とした選択肢2が最も不適当ということです。