学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和2年度 学科Ⅳ（構造） 問7
問題・正答・学習用解説
問題
建築基準法における建築物に作用する地震力に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（3）
正答の考え方
振動特性係数が、一次固有周期Tの長いほど大きくなるという記述が誤りです。は、建物の揺れやすい周期と地盤の種類によって設計用地震力を調整する係数です。短周期側には1で一定の範囲があり、それを超える長周期側では周期が長いほど小さくなるよう定められています。
地盤種別に対応する周期をとすると、では、からへ進む範囲では1から0.8へ下がり、ではです。例えばなら0.8、なら0.4です。「長いほど大きい」はこの関係と逆であり、逆に全周期で必ず小さくなると断定するのも、一定範囲を落とすため正確ではありません。
地震層せん断力係数はです。Zは地域、は高さ方向の分布、は設計で想定する地震の強さに対応する係数です。とには同じ設計用一次固有周期を使い、各係数の役割を分けながら整合した地震力を求めます。係数の大小と、上部重量を掛けた層せん断力の大小は異なることにも注意します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）同じ建物ではZ、、は共通で、高さ方向の違いは主にに現れます。は最下層で最小となり、一般に上階ほど大きくなるため、も最下層で最小となります。記述は適切です。ただし層せん断力そのものは、その階が支える上部の重量を掛けて求めます。下階ほど多くの階の力を受け渡すため、係数が小さいことを、最下層の柱や壁が受ける水平力も最小という意味へ置き換えてはいけません。
選択肢2
（2）必要保有水平耐力の算定では、大地震時の安全性を確認するため、標準せん断力係数を1.0以上とします。従って記述は適切です。ただしその係数で求めた地震層せん断力を、全てそのまま必要耐力とするわけではなく、構造特性係数や形状の不利などを反映します。通常の許容応力度計算で使う係数と、終局的な安全を確認する基準の係数を混同せず、どの計算段階かを読み取る必要があります。
選択肢3
（3）は短周期の一定範囲を超えると、Tが長いほど低下します。したがって大きくなるという記述は逆です。建物が長周期化すると、設計用の加速度・力を低減できる範囲があることを反映しますが、変位まで小さくなる意味ではありません。また地盤種別によって折れ曲がりの基準周期が異なるため、建物の周期だけを単独で見て係数を決めることはできません。周期と地盤条件を組み合わせて対応する式を選びます。
選択肢4
（4）は地震力の高さ方向への分布を、は地盤との関係による地震力の調整を表します。目的は違っても同じ建物の設計用一次固有周期を使うため、記述は適切です。都合のよい値を得るため、一方には長い周期、他方には短い周期を選ぶことはできません。周期は高さや構造種別等に応じた所定の方法で設定し、その建物の同じ振動特性に基づいて各係数を計算します。係数同士の整合も設計の条件です。
周辺知識
固有周期は建物が一往復する時間で、質量が大きいほど長く、剛性が大きいほど短くなるのが基本です。建物の高さや構造形式はその質量・剛性に関わるため、設計用の周期を推定する際にも使われます。
地震力の算定式にある複数の係数は、地域の地震性、地盤と周期、各階の分布、想定する地震の強さを分担して表しています。同じ係数のように見えても、は建物と地盤、は建物内の高さ方向という別の影響を扱います。
各階の設計用地震力は、その階より上の重量と地震層せん断力係数から計算します。そのため上階の係数が大きくても、下階にはより多くの階の水平力が集まります。必要保有水平耐力では、さらに部材の靱性や形状の偏りを考慮します。式を一つの暗記項目にせず、どの段階で何の影響を掛けているかを順に整理すると、係数の大小や適用条件を理解できます。