学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和3年度 学科Ⅳ（構造） 問18
問題・正答・学習用解説
問題
鉄骨構造の耐震計算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：（2）
正答の考え方
出題時の鉄骨造のルート1-2では、梁の保有耐力横補剛を不要とはできないので、（2）が誤りです。保有耐力横補剛は、梁が曲げ降伏した後も、圧縮フランジの横逃げやねじれを抑え、必要な塑性変形能力を確保するための横補剛です。
梁が通常の設計荷重に対して許容応力度を満たしていても、大地震で降伏した後に横座屈すると、期待した曲げ耐力を保てなくなります。ルート1-2は保有水平耐力計算をそのまま行うルート3とは異なりますが、必要な断面条件や接合条件、横補剛等を満たすことで、安全性を確保する計算体系です。詳細な終局解析をしないから、終局時の変形性能への配慮も省けるわけではありません。
梁の横補剛では、配置間隔や塑性化する端部の補剛範囲だけでなく、補剛材と接合部の強度・剛性が必要です。小梁が取り付いているだけでは、圧縮フランジを十分に拘束できるとは限りません。計算ルートの名前と確認項目をばらばらに覚えるより、そのルートがどの条件によって必要な耐震性能を確保するのかを理解することが重要です。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）ルート1-1では、対象となる建物の規模や構造条件、応力の検討などを満たすことを前提に、層間変形角・剛性率・偏心率の確認を要しない扱いです。従って出題時の計算体系における記述は適切です。ただし変形や壁・筋かいの偏りを計画上どうでもよいとする意味ではありません。簡略な確認で扱える範囲を限定したルートであり、その規模や構造条件から外れた建物に、確認の省略だけを持ち込むことはできません。
選択肢2
（2）ルート1-2でも梁の保有耐力横補剛が必要であり、不要とした点が誤りです。これは降伏後に梁が横座屈で急に耐力を失わず、曲げ抵抗を維持して変形できることを確保するためです。一次設計で許容曲げ応力度を満たすことだけでは、その段階の性能を保証できません。採用する補剛方式に従い、必要な箇所に十分な強度・剛性を持つ補剛材と接合を設け、実際に圧縮側の横変位を拘束できるようにします。
選択肢3
（3）ルート2では、地階を除き、水平力を負担する筋かいの分担率に応じて地震時応力を割り増して許容応力度計算を行います。筋かいの抵抗に大きく依存する架構では、座屈や降伏後の性状などに配慮した割増しが必要になるため、記述は適切です。単に筋かい一本の力だけを任意に増すのではなく、所定の扱いにより架構の応力を評価します。分担率は筋かい本数の割合ではなく、水平力のうちどれだけを筋かいが受け持つかです。
選択肢4
（4）ルート3の算定について、柱梁接合部パネルの耐力を考慮しない所定の扱いができるという記述は適切です。ただしパネルのせん断応力や変形、接合部の安全性を一切調べなくてよいという意味ではありません。の選定で何を評価するかと、接合部自体の設計は区別します。パネルは柱と梁が交差する範囲で力が集中するため、その部位の働きを無条件に無視した骨組設計へ一般化しないことが重要です。
周辺知識
耐震計算ルートは、どの規模・構造の建物に、どの組合せの確認を要求するかという体系です。一般に簡略なルートほど適用できる建物や構造の条件を限定し、詳細なルートでは変形や終局耐力を計算で評価します。番号が小さければ全ての細部確認が少なくなる、という単純な関係ではありません。
横補剛や幅厚比の条件は、鋼材が降伏してからも力を保つために関わります。筋かいの応力割増しは、筋かいが多くの水平力を負担する架構の特性を反映します。これらは保有水平耐力の直接計算とは別に、終局時の性能を確保するための条件となります。
層間変形角は階の変形、剛性率は高さ方向の不均衡、偏心率は平面のねじれやすさを表します。構造特性係数は期待する変形能力を必要耐力へ反映します。それぞれが防ごうとする現象を理解し、出題年度に適用されるルートの条件へ結び付けて整理します。法改正後の別の条件を、過去問の特定のルート名へそのまま置き換えないことも必要です。