学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和2年度 学科Ⅳ（構造） 問8
問題・正答・学習用解説
問題
建築基準法における屋根葺き材に作用する風荷重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：（4）
正答の考え方
屋根葺き材と構造骨組で基準風速が異なるという記述が誤りです。は、その建設地の過去の台風などの風の性状に応じて定められる地域の基準値です。同じ場所の同じ建物で、計算する部材が変わったから別の地域風速になるわけではありません。
一方、風の変動や局部的な作用の評価方法は対象により違います。骨組の速度圧はという形で、平均風速の高さ方向の分布を表すと、ガスト影響係数を使います。屋根葺き材用の平均速度圧はで、この段階ではを掛けず、風圧力を求めるピーク風力係数に変動の影響を含めます。
屋根材は隅角部等の局所的な強い吸上げを受けるため、骨組全体の係数より大きなピークの作用を考えます。共通のから出発し、対象の広さや風圧の変動を別の係数で表す仕組みです。外装材と骨組の係数を混ぜると、変動を二重に入れたり、逆に抜かしたりするため、式全体を対応する一組として使う必要があります。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）屋根葺き材の風圧に対する安全性を確認する構造計算の基準は、建物が低いというだけで対象外にはなりません。低層でも屋根の端や隅には強い局部的な吸上げが生じ、屋根材が飛散する危険があります。従って記述は適切です。構造計算書の提出等に関する建物規模の区分と、屋根材が耐風性能を確保すべきことを混同しないようにします。骨組が倒壊しなくても、屋根材の留付けが不足すれば安全を保てません。
選択肢2
（2）屋根葺き材の平均速度圧はで求め、この値自体にはガスト影響係数を掛けません。風の瞬間的な変動は、次に用いるピーク風力係数の側へ含めるので記述は適切です。ガストの影響を全く無視するという意味ではありません。平均速度圧に骨組用のを掛け、さらにピーク係数を掛けると、別の算定体系を混ぜることになります。各係数がどの現象を含むかを確認して式をそろえます。
選択肢3
（3）屋根材に用いるピーク風力係数は、局所に短時間現れる強い風圧を捉えるため、骨組全体の風力係数より一般に大きな作用を表します。広い面に作用する風圧が、全て同じ瞬間に局所最大となるわけではないため、骨組と小さな外装材では評価が異なります。記述は適切です。正圧・負圧の符号がある場合は、単なる符号付き数値の大小でなく、不利な方向の力の大きさを読み取ります。屋根材の引抜きや接合の確認へつなげます。
選択肢4
（4）は建設地に対応する基準風速で、屋根材にも骨組にも同じ値を用います。計算対象によって変わるのは、風の変動、建物形状、面の位置等を反映する係数の扱いです。従って基準風速そのものが異なるとした記述は誤りです。風圧力は風速の2乗に比例するため、根拠なく別の風速を使うと力が大きく変わります。同じ地域値から出発し、外装材用と骨組用のそれぞれの計算手順へ正しく当てはめます。
周辺知識
風は建物を押すだけでなく、屋根や風下側の表面を外へ引く負圧も生じさせます。屋根材では吸上げが留付け金物の引抜きなどにつながります。隅角部や端部には風の流れの剥離によって局所的に大きい力が生じるため、面の位置も重要です。
速度圧は、風速に対応する圧力の基本量で、風速の2乗に比例します。風速が1.2倍になると、他の条件が同じなら速度圧は1.44倍です。地域の基準風速、地表面の粗さや高さに応じた平均風速の分布、局部風圧の係数を順に組み合わせます。
骨組は広い範囲の風力をまとめて受け、屋根材は小さな範囲のピークを受けます。この違いのため係数の体系が分かれています。平均速度圧に変動を含めるか、ピーク風力係数に含めるかを把握し、同じ現象を重ねて数えないようにします。最終的には屋根材から下地、梁、柱、基礎まで、風力が安全に伝わる接続を確認する必要があります。