学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和6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の保有水平耐力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：（3）
正答の考え方
選択肢3の「取り付く梁の主筋量が多いほど、柱梁接合部のせん断耐力が大きい」という関係は成り立ちません。主筋は梁の長さ方向に入る鉄筋、接合部は柱と梁が交わる中央のコンクリート部分です。梁を強くする鉄筋と、接合部のせん断破壊を防ぐ能力を混同しています。
梁主筋が増えると、梁が曲げ降伏するときに鉄筋が発揮する引張力が増えます。その力は接合部へ伝わるので、接合部に要求されるせん断力はむしろ大きくなります。一方、接合部のせん断耐力は、主としてコンクリート強度、接合部の有効断面、十字形・ト形などの形状、直交梁の拘束などで評価します。これらを変えず、梁主筋だけを増やしても、同じように耐力が増えるとはしません。
たとえば、通過する荷物の量を増やしても、通路の広さが変わらないのと似ています。梁の能力を上げた分だけ接合部へ伝える力が増えれば、接合部側の余裕は小さくなることがあります。保有水平耐力計算では、梁・柱・接合部を別々に強くするだけでなく、想定した曲げ降伏より先に、接合部などが急に壊れない組合せを確認します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）適切です。同じ断面と配筋の梁なら、引張鉄筋が降伏するときの引張力はほぼ同じです。コンクリートの圧縮強度を大きくすると、その力と釣り合う圧縮力をより浅い圧縮域で負担でき、圧縮側が潰れるまでに引張鉄筋が伸びる余地が増えます。そのため曲げ降伏後の変形能力である靱性が一般に高くなります。コンクリート単体を高強度化したときの脆さと、断面・配筋を固定したRC梁の曲げ靱性の比較を分けて考えます。
選択肢2
（2）適切です。内法高さは上下の梁などの表面間にある柱の自由な長さです。これが短いと、せん断スパン比という「曲げの腕の長さを部材せいで割った比」が小さくなり、コンクリートが斜めの圧縮の道筋で力を伝えやすくなるため、一般にせん断耐力自体は大きくなります。ただし短い柱は水平剛性も高く、地震時に大きなせん断力を集めます。耐力が大きいことだけを理由に、短柱のせん断破壊が起こりにくいとはいえません。
選択肢3
（3）接合部へ入るせん断力と、接合部が耐えられるせん断力を混同しています。梁の主筋量を増すと、梁の降伏時に接合部へ伝わる力が増します。しかし、材料強度と接合部の形状・有効断面が同じなら、接合部のせん断耐力が梁主筋量に比例して増すわけではありません。梁を補強するときに接合部の確認を省くと、梁が十分に変形する前に接合部が壊れるおそれがあります。負担の増加と能力の増加を別々に確認します。
選択肢4
（4）適切です。耐力壁は壁板だけでなく、両端の柱などを含む一体の部材として水平力へ抵抗します。引張側の柱主筋は、壁が倒れようとする際の引張力を受けるほか、壁内部の斜めの圧縮力と組み合わさる抵抗にも関係します。せん断耐力の評価では、この引張側主筋量を反映する項があり、他条件が同じなら一般に増加する関係です。壁筋比を固定していても、端部柱の主筋を変える影響まで消えるわけではありません。
周辺知識
保有水平耐力は、建物が大きく変形した段階で、最終的にどれだけの水平力へ抵抗できるかを考える量です。初めてひび割れが入る力や、日常の使用を考えた許容値とは異なります。その評価では、部材の耐力だけでなく、どの場所がどの順番で降伏・破壊するかが重要になります。
鉄筋が降伏しても、直ちに力が0になるわけではありません。鉄筋が伸びながら力を保つ範囲を使い、梁端などで塑性変形を受け入れられれば、地震のエネルギーを吸収できます。この粘り強く変形する能力が靱性です。一方、せん断破壊や接合部の破壊は、急な耐力低下につながりやすいため、曲げ降伏との前後関係を検討します。
比較問題では「何を同一にしたか」を先に線引きします。本問の梁は断面・配筋を同一、柱は材料・断面・配筋を同一、接合部は材料・形状を同一、壁は壁筋比や軸応力度まで同一としています。条件を別の量へ勝手に広げないことが大切です。部材を短くすると耐力が上がる一方で必要な力も増えるなど、一つの変更が需要と能力の両方へ効く場合もあるため、数値の大小をそのまま安全性の大小に読み替えないようにします。