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Nov 21, 2022
カテゴリ：建築士受験！！
構造文章編第11回（鉄骨造-7（筋かい、床の設計）） 建築士試験に独学で挑戦する方のために、過去問を使って問題の解き方・ポイント・解説などを行っています。 過去問約20年分を1肢ごとにばらして、出題の項目ごとに分けてまとめています。1，2級両方載せていますので、1級受験の方は2級問題で慣らしてから1級問題に挑戦。2級受験の方は、時々1級の過去問題からも出題されますので参考程度に1級問題を見ておくと得点UPが狙えます！！ 全科目終わるには先の長い話ですが、勉強の参考になると嬉しいです！ 構造-15 構造の問題は大きく構造力学（計算問題）と各種構造・建築材料（文章問題）に分かれます。ここでは、計算問題と文章問題を交互に紹介していきます。 構造（文章）11．鉄骨造-7（筋かい、床の設計） 今回は、鉄骨造の筋かい（引張材）と床の設計についての関連問題です。 （問題は、一部修正しているものもあります。） **************************************************** 問題 □ 鉄骨造－引張材の設計（筋かい） 引張材の設計（筋かい） 2級（1～3は構造計画等で出題） １ 鉄骨造の建築物の筋かいについて、軸部の全断面が降伏するまで、接合部が破断しない ことを計算によって確認した。（2級R01） ２ 鉄骨造建において、各階の壁面に筋かいを設けることにより、水平力に対する剛性を大 きくすることができる。（2級H15） ３ 鉄骨造の建築物において、筋かいによって地震力に抵抗する計画とした場合、耐震計算 ルート2では、筋かいの水平力分担率の値に応じて、地震時応力を割り増す必要がある。 （2級H29） ４ 引張材の有効断面積は、ボルト孔などの断面欠損を考慮して算出する。 （2級H14,H17,R02） ５ 山形鋼、みぞ形鋼などをガセットプレートの片側にのみ接合する場合、偏心の影響は考 慮しなくてよい。（2級H14） ６ 山形鋼を用いた引張筋かいを、ガセットプレートの片側だけに接合する場合、山形鋼の 有効断面から、突出脚の1/2の断面を減じた断面によって引張応力度を算出してもよい。 （2級H16,H19,H26） ７ 水平力を負担する筋かいの軸部が降伏する場合においても、その筋かいの端部及び接合 部が破断しないようにする。（2級H20） ８ 山形鋼や溝形鋼をガセットプレートの片側にのみ接合する場合は、偏心の影響を考慮し て設計する。（2級R02） ９ 許容応力度設計において、ガセットプレートのように、細長い長方形断面のみでせん断 力を負担する場合には、平均せん断応力度の1.5倍が許容せん断応力度以下であること を確かめる。（2級H29） １０ 筋かいの保有耐力接合は、筋かいが許容耐力を発揮する以前に座屈することを防止する ために行う。（2級H28） １１ 鉄骨造の建築物の筋かいの保有耐力接合においては、軸部の全断面が降伏するまで、接 合部が破断しないことを計算によって確認する。（2級R04） 引張材の設計（筋かい） 1級（1、2は構造計画等で出題） １ 鉄骨造の筋かい付き骨組みの保有水平耐力計算において、Ｘ形筋かいの耐力は、引張側 筋かいの耐力と圧縮側筋かいの座屈後安定耐力とを合算して求めることができる。 （1級H29） ２ 鉄骨造の筋かいに山形鋼を用いる場合、小規模な建築物を除き、山形鋼を2本使用し、 ガセットプレートの両側に取り付け、偏心を小さくする。（1級H29） ３ 山形鋼を用いた筋かい材を、材軸方向に配置された一列の高力ボルトによりガセット プレートに接合する場合、筋かい材の有効断面は、一般に、高力ボルトの本数が多く なるほど大きくなる。（1級H15,R02） ４ 山形鋼を用いた筋かい材の有効断面積の計算において、筋かい材の断面積からファス ナー孔による欠損部分及び突出脚の無効部分の断面積を差し引いた。（1級H16,H21） ５ 地震時のエネルギー吸収能力の高い筋かいとして、偏心Ｋ形筋かいを用いた。 （1級H16） ６ 筋かい材とガセットプレートとの取合部を隅肉溶接として、筋かいの軸方向力をせん断 力により伝達させた。（1級H16） ７ 筋かい接合部を保有耐力接合とするために、筋かい接合部の破断耐力を筋かいの軸部の 降伏耐力と同一になるようにした。（1級H16） ８ 筋かいと角形鋼管柱との接合部において、筋かいの軸方向力による柱の鋼管壁（柱を構 成する鋼板）の面外方向への変形を拘束するために、柱にダイヤフラムを設けた。 （1級H16） ９ （地上3階建、柱と梁にH形鋼、筋かいに山形鋼、張り間方向をラーメン、けた行方向 を筋かい構造とした建築物において）けた方向に設ける筋かいは、引張力に対して設計 した。（1級H15） １０ ラーメンと筋かいを併用する1層の混合構造において、「耐震計算ルート2」を適用する 場合、筋かいの水平力分担率が5/7以下であったので、筋かいの地震時応力を低減した。 （1級H17） １１ 保有耐力接合において、筋かいに山形鋼を用いた場合、筋かいの端部をガセットプレー トに接合する一列の高力ボルトの本数を2本から4本に変更すると、筋かい材の軸部有効 断面積が大きくなる。（1級H18） １２ 筋かいの端部及び接合部の破断耐力を、筋かいの軸部の降伏耐力以上となるように設計 した。（1級H19） １３ 座屈拘束ブレースは、軸力材（芯材）の外側を座屈拘束材で囲むことにより軸力材の座 屈による強度低下が防止されており、塑性変形能力に優れた筋かいである。（1級H21） １４ 引張力を負担する筋かいの設計において、筋かいの靭性を確保するため、その降伏耐力 は、接合部の破断耐力に比べて大きくする必要がある。（1級H21） １５ 細長比の大きい部材を筋かいに用いる場合、筋かいは引張力に対してのみ有効な引張筋 かいとして設計する。（1級H21） １６ 有効細長比λが小さい筋かい（λ＝20程度）は、有効細長比λが中程度の筋かい（λ＝80 程度）に比べて変形性能が高い。（1級H22） １７ 偏心K形筋かい付き骨組みは、適切に設計することにより、剛接骨組みと類似のエネル ギー吸収能力の高い骨組みとすることができる。（1級H22） １８ 山形鋼を用いた引張力を負担する筋かいの接合部に高力ボルトを使用する場合、山形鋼 の全断面を有効として設計することができる。（1級H22,H26） １９ 引張力を負担する筋かいの設計において、筋かいが塑性変形することにより地震のエネ ルギーを吸収できるように、接合部の破断耐力は、軸部の降伏強度に比べて十分に大き くする。（1級H22） ２０ 引張力を負担する筋かいを保有耐力接合とするためには、筋かいの軸部の降伏耐力より、 筋かい端部及び接合部の破断耐力を大きくする必要がある。（1級H25,R02） ２１ 引張力を負担する筋かいにおいて、接合部の破断耐力は、軸部の降伏強度に比べて十分 に大きくなるように設計する。（1級H26） ２２ 圧縮力を負担する筋かいの耐力は、座屈耐力を考慮して設計する。（1級H26） ２３ 筋かいが柱に偏心して取り付く場合、偏心によって生じる応力の影響を考慮して柱を設 計する。（1級H26） ２４ 山形鋼を用いた筋かい材を材軸方向に配置された一列の高力ボルトによりガセットプ レートに接合する場合、筋かい材の有効断面は、高力ボルトの本数が多いほど、小さく なる。（1級H25） ２５ 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。（1級H29） ２６ 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。（1級H29） ２７ 大地震時に、筋かい（炭素鋼）に必要な塑性変形能力を発揮させるために、筋かい端部 及び接合部の破断耐力は、筋かい軸部の降伏耐力の1.2倍以上とする。（1級R01） ２８ 有効細長比λが小さい筋かい（λ＝20程度）は、中程度の筋かい（λ＝80程度）に比べて 塑性変形性能が低い。（1級R02） ２９ 一般に、細長比の大きな筋かいは強度抵抗型であり、細長比の小さな筋かいはエネル ギー吸収型であるといえるが、これらの中間領域にある筋かいは不安定な挙動を示す ことが多い。（1級R04） ３０ 山形鋼を用いた筋かい材を、ガセットプレートの片側に高力ボルト摩擦接合により接合 する場合、降伏引張耐力の算定において筋かい材の有効断面積は、筋かい材全断面積か らボルト孔による欠損分を除いた値とする。（1級R04） □ 鉄骨造－床の設計 床の設計（デッキ合成スラブ、合成梁） 1級（1～5は構造計画等で出題） １ 鉄骨造の多層骨組みの建築物において、床を鉄筋コンクリートスラブとした場合には、 一般に、各骨組に水平力を伝達するために、床スラブとこれを支持する鉄骨梁をシアコ ネクター等で緊結する必要がある。（1級H21,R04） ２ 鉄骨梁と鉄筋コンクリートスラブとを頭付きスタッドを介して緊結した合成梁の曲げ剛 性の算定に用いる床スラブの有効幅は、鉄筋コンクリート梁の曲げ剛性の算定に用いる 床スラブの有効幅と同じとしてよい。（1級H29） ３ デッキ合成スラブは、鋼製デッキプレートとその上に打設されるコンクリートとが一体 となる構造で、面内せん断力の伝達も期待することができる。（1級H29） ４ H形断面の鉄骨梁と鉄筋コンクリートスラブを頭付きスタッドを介して緊結した合成梁 では、一般に、上下フランジのいずれも、局部座屈の検討を省略することができる。 （1級R01） ５ H形断面の鉄骨梁と鉄筋コンクリートスラブを頭付きスタッドの設計に用いる水平せん 断力は、曲げ終局時に合成梁の各断面に作用する圧縮力及び引張力の関係から計算でき る。（1級R01） ６ 床面の水平せん断力を伝達するために、小梁と水平ブレースによりトラス構造を形成す る場合、小梁は軸方向力も受ける部材として検討する必要がある。（1級H27,R01） ７ 鉄筋コンクリートスラブとこれを支持するH形鋼をシアコネクターで接合することで梁 と床スラブが一体となって曲げに抵抗する合成梁には、完全合成梁と不完全合成梁があ る。（1級H25） ８ 振動障害の検討に用いる、床の鉛直方向の固有振動数は、梁の水平軸まわりの断面二次 モーメントを小さくするほど高くなる。（1級R04） ************************************************** 解説 □ 鉄骨造－引張材の設計（筋かい） ① 筋かいは、一般的にはＸ形に配置して、圧縮となる筋かいには期待せず、引張となる筋かいの耐力のみ期待するように設計する。圧縮力を負担する場合は、座屈を考慮する。筋かいは軸部が降伏するまで、接合部が破断しないように十分な強度（保有耐力接合）を有しなければならない。 ・ 接合部の破断耐力 ≧ 筋かいの降伏耐力の1.2倍 ・ 保有耐力接合は、耐震計算ルート１－１、ルート１－２、ルート2において行わなければ ならない。 ② 壁面に筋かいを設けることにより、水平力に対する剛性が大きくなる。 耐震計算ルート2において、筋かいの水平力分担率（β）に応じて、地震時応力を割増する。水平力分担率が5/7（≒72％）を超える場合は、地震力を1.5倍とする。  ③ 筋かい（引張材）の有効断面積は、全断面積から、ボルト孔などによる全欠損断面積を引いて算出する。 ④ 筋交いに山形鋼等を使用する場合は、小規模な建物をの除き、偏心を小さくするために2本使用しガセットプレートの両側に取り付ける。山形鋼等を用いた筋かいをガセットプレートの片側だけに接合する場合、偏心による曲げが生じるため、この影響を考慮して設計する。通常は、突出脚の1/2を無効とした断面積で設計する。  ⑤ 高力ボルトによる筋かい接合部の最大引張耐力の算定において、筋かい材に１列に打ったボルトの本数により突出脚の無効長さを算定する。（高力ボルトの本数が多いほど、固定度が上がり、筋かい材の有効断面積を大きくすることができる。）  ⑥ 引張材は、σt＝N／A≦ｆtを満たすような断面うを定める。長方形断面のせん断応力に対しては、最大せん断応力度（τmax＝Ｑ／Ａ×1.5）＝平均せん断力（Ｑ／Ａ）の1.5倍が、許容せん断応力度以下であることを確かめる。 ⑦ 保有水平耐力を計算する場合、Ｘ形筋かいの耐力は、引張り側筋かいの耐力と圧縮側筋かいの座屈後安定耐力とを合算して求めることができる。（建築物の構造関係技術基準解説書） ⑧ 偏心Ｋ形筋かいは、地震時の震動エネルギーを吸収し、ラーメン架構と同等の高いエネルギー吸収能力を持つ筋かいである。  ⑨ 角形鋼管柱に筋かいを取り付ける場合、鋼管に局部的な変形が生じないようにするために、ダイヤフラム等を設け補強を行う。柱に筋かいが偏心して取りつく場合は、偏心による応力を考慮して柱を設計する。  ⑩ 座屈拘束ブレースは、鋼材に周囲をアンボンド処理し、座屈拘束材（コンクリート等）で囲み、座屈により強度低下を防止するとともに、鋼材の伸縮による塑性変形能力で靭性を期待するものである。 ⑪ 細長比の大きい（細長い）筋かいは圧縮側は座屈に弱いが、引張り側は引張強度と変形能力で抵抗する強度抵抗型である。細長比の小さい（太短い）筋かいは圧縮側は座屈しにくく、安定したエネルギー吸収能力を有するエネルギー吸収型である。また、これらの中間域にある筋かいは不安定な挙動を示し、耐震的に最も不利と考えられる。（建築物の構造関係技術基準解説書） 引張材の設計（筋かい） 2級（1～3は構造計画等で出題） １ 〇 鉄骨造の筋かいは、保有耐力接合（軸部が降伏するまで接合部が破断しない接合） をしなければならない。 正しい ２ 〇 壁面に筋かいを設けることにより、水平力に対する剛性が大きくなる。 正しい。 ３ 〇 耐震計算ルート2においては、筋かいの水平力分担率に応じて、地震時応力を割り 増す。 正しい ４ 〇 引張材の断面積は、全断面積からボルト孔などによる全欠損断面積を引いて算出 する。 正しい ５ × 偏心を考慮して、突出脚の1/2を無効落とした断面積で設計する。 誤り ６ 〇 山形鋼、みぞ形鋼などを用いた筋かいをガセットプレートの片側だけに接合する場 合、偏心による曲げが生じるため、この影響を考慮して、突出脚の1/2を無効とし た断面積で設計する。 正しい ７ 〇 筋かいは軸部が降伏するまで、接合部が破断しないように十分な強度（保有耐力接 合）を有しなければならない。 正しい ８ 〇 山形鋼、みぞ形鋼などを用いた筋かいをガセットプレートの片側だけに接合する場 合、偏心による曲げが生じるため、この影響を考慮して、突出脚の1/2を無効とし た断面積で設計する。 正しい ９ 〇 長方形断面の許容応力度設計は、最大せん断応力度（τmax＝Ｑ／Ａ×1.5）＝平均 せん断力（Ｑ／Ａ）の1.5倍が、許容せん断応力度以下であることを確かめる。 正しい １０ × 筋かいの軸部が降伏するまで、接合部が破断しないようにするのが保有耐力接合。 誤り １１ 〇 保有耐力接合は、筋かいの軸部が降伏するまで接合部が破断しないようにする接合。 正しい 引張材の設計（筋かい） 1級（1、2は構造計画等で出題） １ 〇 保有水平耐力計算の場合、Ｘ形筋かいの耐力は、引張り側筋かいの耐力と圧縮側筋 かいの座屈後安定耐力とを合算して求めることができる。 正しい ２ 〇 筋交いに山形鋼等を使用する場合は、小規模な建物を除き、偏心を小さくするため に2本使用しガセットプレートの両側に取り付ける。 正しい ３ 〇 高力ボルトの本数が多いほど、固定度が上がり、筋かい材の有効断面積を大きくす ることができる。 正しい ４ 〇 筋かいの有効断面積は、全断面積から、ボルト孔などによる全欠損断面積を引き、 高力ボルトの本数等による突出脚の無効部分を差し引いて求める。 正しい ５ 〇 偏心Ｋ形筋かいは、地震時の震動エネルギーを吸収し、ラーメン架構と同等の高い エネルギー吸収能力を持つ筋かいである。 正しい ６ 〇 引張材にかかる軸力によりガセットプレートとの接合部にはせん断力が係る。隅肉 溶接はせん断力に対しては有効である。 正しい ７ × 接合部の破断耐力は、筋かいの降伏耐力の1.2倍以上とする。 誤り ８ 〇 角形鋼管柱に筋かいを取り付ける場合、鋼管に局部的な変形が生じないようにする ために、ダイヤフラム等を設け補強を行う。 正しい ９ 〇 筋かいは、一般的にはＸ形に配置して、圧縮となる筋かいには期待せず、引張とな る筋かいの耐力のみ期待するように設計する。 正しい １０ × 耐震計算ルート2においては、筋かいの水平力分担率の割合に応じて、地震時応力 を割り増す。 誤り １１ 〇 高力ボルトの本数が多いほど、固定度が上がり、筋かい材の有効断面積を大きくす ることができる。 正しい １２ 〇 筋かいは軸部が降伏するまで、接合部が破断しないように十分な強度（保有耐力接 合）を有しなければならない。接合部は軸部の1.2倍以上の耐力。 正しい １３ 〇 座屈拘束ブレースは、鋼材に周囲をアンボンド処理し、座屈拘束材（コンクリー ト等）で囲み、座屈により強度低下を防止するとともに、鋼材の伸縮による塑性変 形能力で靭性を期待するものである。 正しい １４ × 接合部の破断耐力は、筋かいの降伏耐力の1.2倍以上とする。 誤り １５ 〇 細長比が大きいと細長い形状となり、圧縮に対しては抵抗できず引張力に対しての み抵抗できる。 正しい １６ 〇 λ＝20程度の筋かい材は、λ＝80程度の筋かい材より座屈しにくく変形性能が高い。 正しい １７ 〇 偏心Ｋ形筋かいは、地震時の震動エネルギーを吸収し、ラーメン架構と同等の高い エネルギー吸収能力を持つ筋かいである。 正しい １８ × 筋かいの有効断面積は、全断面積から、ボルト孔などによる全欠損断面積を引き、 高力ボルトの本数等による突出脚の無効部分を差し引いて求める。 正しい １９ ○ 接合部の破断耐力は、筋かいの降伏耐力の1.2倍以上とする。 正しい ２０ ○ 接合部の破断耐力は、筋かいの降伏耐力の1.2倍以上とする（保有耐力接合）。 正しい ２１ ○ 接合部の破断耐力は、筋かいの降伏耐力の1.2倍以上とする。 正しい ２２ ○ 筋かいは一般的には、引張となる筋かいの耐力のみ期待するように設計するが、圧 縮力を負担するときは座屈を考慮する。 正しい ２３ ○ 柱に筋かいが偏心して取りつく場合は、偏心による応力を考慮して柱を設計する。 正しい ２４ × 高力ボルトの本数が多いほど、固定度が上がり、筋かい材の有効断面積を大きくす ることができる 誤り ２５ × 接合部の破断耐力は、筋かいの降伏耐力の1.2倍以上とする（保有耐力接合）。 正しい ２６ 〇 筋かい材に打ったボルトの本数により突出脚の無効長さを算定し、無効断面積を低 減する。 正しい ２７ 〇 接合部の破断耐力は、筋かいの降伏耐力の1.2倍以上とする（保有耐力接合）。 正しい ２８ × λ＝20程度の筋かい材は、λ＝80程度の筋かい材より座屈しにくく変形性能が高い。 誤り ２９ 〇 細長比の大きい（細長い）筋かいは圧縮側は座屈に弱いが、引張り側は引張強度と 変形能力で抵抗する強度抵抗型である。細長比の小さい（太短い）筋かいは圧縮側 は座屈しにくく、安定したエネルギー吸収能力を有するエネルギー吸収型である。 また、これらの中間域にある筋かいは不安定な挙動を示し、耐震的に最も不利と考 えられる。 正しい ３０ × ガセットプレートの片側に高力ボルトにより取り付ける場合、ボルト孔による欠損 部＋突出脚の1/2、を無効とした断面積として降伏引張耐力を算定する。 誤り □ 鉄骨造－床の設計 ① 合成梁とは、鉄骨梁とコンクリートスラブを頭付きスタッドなどのせん断力を伝達するシアコネクターで緊結することによって、スラブの一部が、圧縮応力を受け持つ梁の上フランジとして有効に働くようにした梁をいう。合成梁の曲げ剛性の算定に用いる有効幅は、ＲＣ造梁の曲げ剛性を算定する場合の有効幅と同じとすることができる。床に鋼製デッキプレートを用いて合成梁としたものをデッキ合成スラブという。  ② 合成梁を用いたコンクリートスラブが圧縮側になる正曲げに対しては、梁の横座屈及びスラブに接するフランジの局部座屈を考慮する必要はない。負曲げモーメントに対しては、鉄骨梁下フランジは圧縮力を受けるので横座屈、局部座屈の検討を行う。 ③ 合成梁には、合成梁断面が全塑性モーメントを発揮するまでスタッドが損傷しないように設計された完全合成梁と、そうでない不完全合成梁とがある。合成梁は、完全合成梁とすることを原則とするが、地震時応力状態を除く応力状態に対しては不完全合成梁とすることができる。 ④ 頭付きスタッドに作用するせん断力及び頭付きスタッドのせん断耐力の算定は、終局状態を基準にしている。合成梁が塑性破壊するときに、塑性ヒンジと反曲点間に分布する頭付きスタッドに作用する水平せん断力の総和に対してスタッドの所要本数が算定される。合成梁断面に作用する圧縮力、引張力により頭付きスタッドに作用する設計用せん断力を所定の計算より求める。 ⑤ 床の水平剛性を確保するために、小梁と水平ブレースでトラスを構成する場合、地震時に水平ブレースに生じる軸力に釣り合うように小梁に軸力が生じるので、短期において軸力を考慮して検討する。 ⑥ 床の鉛直剛性が高まるほど、床の鉛直方向の固有振動数が高くなり、固有周期は短くなる。床の剛性を下げたり周囲を支える梁の断面二次モーメントが小さくなると、床組全体の鉛直剛性が低下し、床の固有振動数は低くなり固有周期が長くなる。 床の設計（デッキ合成スラブ、合成梁） 1級（1～5は構造計画等で出題） １ 〇 鉄骨梁とコンクリートスラブを頭付きスタッドなどのせん断力を伝達するシアコネ
クターで緊結することによって、各骨組みに水平力を伝達することができる （合成梁）。 正しい ２ 〇 合成梁の曲げ剛性の算定に用いる有効幅は、ＲＣ造梁の曲げ剛性を算定する場合の 有効幅と同じとすることができる。 正しい ３ 〇 デッキ合成スラブは、面内せん断力の伝達を期待することができる。 正しい ４ × コンクリートスラブが圧縮側になる正曲げに対しては、フランジの局部座屈を考慮 する必要はなが、負曲げモーメントに対しては、鉄骨梁下フランジは圧縮力を受け るので局部座屈の検討を行う。 誤り ５ 〇 曲げ終局時の合成梁断面に作用する圧縮力、引張力により頭付きスタッドに作用す る設計用せん断力を所定の計算より求める。 正しい ６ 〇 地震時に水平ブレースに生じる軸力に釣り合うように小梁に軸力が生じるので、短 期において軸力を考慮して検討する。 正しい ７ 〇 合成梁には、合成梁断面が全塑性モーメントを発揮するまでスタッドが損傷しない ように設計された完全合成梁と、そうでない不完全合成梁とがある。 正しい ８ × 床を支えている梁の断面二次モーメントを小さくすると、床組全体の鉛直剛性が低 下し固有振動数は低くなり、固有周期は大きくなる。 誤り 今回は、筋かいと床の設計でした。筋かいの保有耐力接合に関しては、ルート1-1から守らなければならない構造規定なのでよく出題されています。床に関しては、合成梁（デッキ剛性スラブ）が時々出題されています。 今日はこんな言葉です！ 『感謝すればするほど、感謝したくなることが増える。これは意外と知られていない人生の法則である。 』 （スティーブ・チャンドー) お気に入りの記事を「いいね！」で応援しよう
Last updated
Nov 21, 2022 10:46:04 AM
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