学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和2年度 学科Ⅳ（構造） 問14
問題・正答・学習用解説
問題
鉄筋コンクリート構造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
柱梁接合部は、柱と梁が交差し、互いの力を受け渡すコンクリートのかたまりです。梁の主筋は曲げによる引張力を伝える鉄筋で、接合部はその大きな力を受け止めます。ここで「入ってくる力」と「耐えられる力」を分けて考えることが、この問題の中心です。
（3）は、梁主筋を増やせば接合部のせん断耐力も増えるとしており、不適切です。梁鉄筋の断面積を、その応力度をとすれば、鉄筋から伝わる力はです。同じ応力度まで働かせるなら、主筋量を1.5倍にすると伝わる力も1.5倍になります。一方、接合部の断面寸法やコンクリート強度が同じなら、その抵抗能力が同じ割合で増えるわけではありません。強くした梁の力によって、かえって接合部の損傷が先行するおそれがあります。
接合部のせん断耐力は、有効な断面積、コンクリート強度、梁の取り付き方などに基づいて別に確認します。他の肢は、柱の圧縮力が変形の余裕を奪うこと、梁の穴が力の通り道を欠くこと、壁端の柱が圧壊を抑えることを述べています。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）塑性変形性能は、元に戻らない変形が進んでも急に力を支えられなくならず、粘りを保てる能力です。柱に大きい軸方向圧縮力があると、曲げられた側のコンクリートがさらに強く圧縮され、押し潰れる限界に達しやすくなります。このため一般に塑性変形性能は低下します。圧縮力がある範囲で曲げ耐力を高める場合と、大きく変形できる余裕が減ることは両立し、別の性能です。
選択肢2
（2）梁の貫通孔は、配管などを通すために設ける穴です。せん断力を伝える斜めの圧縮の通り道や、ひび割れを抑える鉄筋配置を妨げるため、一般にせん断耐力を小さくします。穴の周囲には力の集中も生じます。適切な位置・寸法の制限や開口補強で必要な性能を確保する方法はありますが、穴を開けても元の梁と同じ能力と見なしてよいわけではありません。特に梁端などは注意が必要です。
選択肢3
（3）梁の主筋量は、接合部のせん断耐力を直接増やす要素とは扱えません。主筋が多い梁は大きい曲げの力を伝えられるため、その力を受ける接合部への要求が増えることに注意します。接合部の大きさやコンクリートの強さなどを変えずに、梁の鉄筋だけを増やして安全余裕も増えると判断するのが誤りです。梁の曲げ耐力と接合部のせん断耐力は、異なる場所・異なる壊れ方の能力です。
選択肢4
（4）耐力壁が横から押されて曲がると、一方の端は強く圧縮され、反対側は引っ張られます。壁端に側柱を設けると、端部の断面を大きくし、帯筋などでコンクリートを囲んで圧壊を抑えやすくなります。このため、薄い壁板の端だけで力を受ける場合に比べ、一般に塑性変形性能が向上します。側柱を付ければ配置や配筋によらず必ず安全という意味ではなく、壁端を適切に補強する効果です。
周辺知識
耐震設計では、各部材をそれぞれ強くすればよいとは限りません。例えば、曲がりながら粘れる梁より先に接合部が斜めに割れて力を失うと、梁の変形能力を利用できません。梁の降伏を利用する計画なら、そのとき接合部や柱に伝わる力も確認し、急に抵抗を失う破壊を先行させないようにします。
ここで耐力、剛性、変形性能を整理します。耐力は耐えられる力の大きさ、剛性は同じ力に対して変形しにくい程度、塑性変形性能は限界に近い力を受けながら変形を続けられる余裕です。厚い壁にすれば剛性は大きくなりやすいですが、それだけで大地震時の粘りも確保できるとは限りません。
梁の穴や壁端の側柱も、力の通り道で考えると理解できます。穴は本来つながっていた経路を切るため、周囲へ力を迂回させる補強が必要です。側柱は壁の端へ集中する力をより大きい断面で受け、周囲から囲む補強をしやすくします。「部材を追加したか」だけでなく、「どの力をどこへ渡すか」を追って判断します。