学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和5年度 学科Ⅳ（構造） 問16
問題・正答・学習用解説
問題
鉄骨構造の接合部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
M22の高力ボルトの孔径を、一般ににしてよいとする記述が誤りです。M22の22はねじの呼び径を表します。通常の高力ボルト孔は、呼び径にを加えた寸法とするため、M22ではです。
摩擦接合では、ボルトを強く締めて鋼板同士を押し付け、板の接触面の摩擦で力を渡します。通常の使用状態でボルト軸が孔の側面へ直接当たって力を伝える仕組みを主に利用しているわけではありません。しかし、それを理由に孔を自由に大きくすることはできません。孔径は締付け部の納まり、板の有効断面、すべり後の挙動などにも関係し、規定された寸法を守ります。
施工しやすくするための余裕は既に通常孔のに含まれています。特殊な拡大孔などには別の条件や検討がありますが、それを一般のM22摩擦接合へ無条件に適用することはできません。接合の原理を正しく述べた前半に引かれて、後半の誤った寸法判断まで正しいとしないことが大切です。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）部分溶込み溶接は、断面の一部に意図的に溶け込まないルート部を残す接合です。そのルートを開く向きの引張りが、曲げや偏心によって生じる片面溶接には用いられません。溶け込んでいない部分がき裂のような起点となり、開こうとする力が集中しやすいためです。軸力の名目上の方向だけでなく、力の作用線のずれから付加される曲げも調べる記述として適切です。
選択肢2
（2）母材に適合する溶接材料を用い、所定の品質を確保した突合せ溶接部では、母材と同じ許容応力度を採用できます。母材は接合する元の鋼板や形鋼で、溶接金属だけが著しく弱くならないよう材料の組合せを選びます。ただし、これをすみ肉溶接ののど断面や、不十分な部分溶込みへ同じように当てはめることはできません。また静的な許容応力度が同じでも、疲労に対する性能が自動的に同じになるわけではありません。
選択肢3
（3）高力ボルトを先に締め付け、その後に溶接する場合は、所定の条件で両者の許容耐力を加算できます。摩擦接合では、板同士がしっかり接触し、必要な力で押し付けられていることが前提です。先にボルトで密着させておけば、その状態を保つように板を拘束してから溶接できます。
反対に、溶接を先に行うと、熱による収縮などで板が反ることがあります。その形のまま溶接部が固まると、後からボルトを締めても板間の隙間を十分に閉じられず、摩擦に必要な接触圧を確保できないおそれがあります。これが施工順序を条件にする主な理由です。
また、適切に密着した高力ボルト摩擦接合は、すべりが生じる前の変形が小さく、すみ肉溶接とともに力を分担できます。単に二種類の接合を並べたから足せるのではなく、摩擦面の状態、施工順序、両者の変形と耐力の条件をそろえる必要があります。
選択肢4
（4）摩擦で力を伝えるという説明は正しいものの、孔径という結論は不適切です。M22の通常孔はで、なら呼び径との差がになってしまいます。孔を大きくすれば挿入しやすくなる一方、接合部の寸法や有効断面の条件も変わります。施工上の都合だけで規定を超えることはできません。太径ボルトや特殊孔の別の扱いと、M22の一般的な扱いを区別して覚えます。
周辺知識
接合部には、材料を溶かして連続させる溶接接合と、締付けによる摩擦やボルトの支圧で力を渡す機械的な接合があります。高力ボルト摩擦接合の基本的なすべり耐力は、摩擦係数、締付け軸力、摩擦面の数などで決まります。表面に不適切な塗膜や油が付くと、十分に締めても想定した摩擦性能を得られないことがあります。
溶接では、完全溶込み、部分溶込み、すみ肉という形式によって、力を評価する断面や弱点が異なります。特にルート部へ引張りを生じるような曲げは、表面だけを見ると分かりにくくても、接合内部の割れを開く作用になります。部材の中心線と荷重の作用線がずれた場合は、の付加モーメントも生じます。
許容耐力を足してよいかは、各接合が同じ変形の下で同時に抵抗できるかに関係します。強い接合を二種類並べたから必ず足し算できるとは限りません。孔径、接触面の処理、締付け順序、溶接の品質など、施工で実現する状態まで含めて力の受渡しを考えることが大切です。