学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和7年度 学科Ⅳ（構造） 問15
問題・正答・学習用解説
問題
鉄骨構造の筋かい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
筋かいは柱・梁の間へ斜めに入れ、軸方向の引張りや圧縮で横揺れへ抵抗する部材です。有効細長比は、支え方を含めた長さを断面二次半径で割った値で、大きいほど細く長く、圧縮時に横へ曲がる座屈を起こしやすくなります。塑性変形能力は、降伏後も力を支えながら繰り返し変形できる能力です。
細長比80程度の筋かいは、20程度のずんぐりした筋かいに比べ、圧縮時に全体が曲がって座屈しやすく、座屈後には曲がった部分へ変形が集中します。地震で引張りと圧縮が交互に働くと、その部分を伸ばしたり再び折り曲げたりする状態となり、耐力の低下や破断へつながりやすくなります。したがって80程度のほうが塑性変形能力が高いとした選択肢2は不適当です。
細いから柔らかく大きく動けることと、力を保って変形できることは同じではありません。座屈して力が落ちた結果大きくたわむ状態を、粘り強い塑性変形と評価してはいけません。他の選択肢は、座屈を横から防ぐ部材の役割や、筋かいから接合板へ力を渡す方法を正しく述べています。筋かい本体の座屈と、端の接合部の破断を両方防いで初めて、骨組の変形能力を発揮できます。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）座屈拘束ブレースでは、中心の芯材が引張り・圧縮の軸力を負担し、周囲の拘束材が芯材の横へのはらみ出しを止めます。芯材と周囲を軸方向へ強く一体化してしまうのではなく、芯材が伸縮できる仕組みとするため、拘束材は原則として軸力を負担しません。しかし、横へ曲がろうとする芯材を押さえるので、その作用に耐える曲げ剛性・曲げ耐力は必要です。「軸力を負担しない」を「何の力も受けない」と読み違えないことが大切です。
選択肢2
（2）程度の筋かいは、程度のものより圧縮座屈後の変形集中が起きやすく、一般に塑性変形能力は低くなります。両者を比較するとき、鋼材が引張りでどこまで伸びるかだけを見るのでは足りません。地震では圧縮も繰り返され、全体座屈した棒の折れ曲がりが一部へ集中するためです。が大きいことによる柔軟さは、座屈を防いだまま安定してエネルギーを吸収する能力とは区別しなければなりません。
選択肢3
（3）溝形鋼を一部の面だけでガセットプレートへつなぐと、接合から離れた突出部分へは力がすぐに均等に伝わらず、断面全体を完全には有効と見込めない場合があります。軸方向へボルト本数を増やして接合長さを長くすると、離れた部分へも力を伝えやすくなり、有効断面積が一般に大きくなります。本問は同じ横二列で長手方向の本数を増やす条件です。ある断面を横切る孔が単純に増え続けるという条件とは違い、孔の欠損だけで判断しません。
選択肢4
（4）ガセットプレートは、柱・梁と筋かいの間で力を受け渡す接合板です。筋かいの側面に沿って隅肉溶接を設けると、筋かいが軸方向へ動こうとする作用が、溶接部を平行にずらすせん断として伝わります。部材全体にとって引張軸力であっても、接合部の面ではせん断力として抵抗するということです。力の名前は「どの部材・どの面から見ているか」で変わるため、軸力だから溶接も必ず引張応力度だけで計算するわけではありません。
周辺知識
座屈拘束ブレースは、細い芯材を丈夫な筒などで囲み、横へ逃げることを防いだ部材です。芯材は長さ方向へ伸び縮みし、その塑性変形で地震のエネルギーを吸収します。通常の筋かいは引張時にはよく抵抗しても、圧縮時には座屈で耐力が低下しやすいため、往復の性能が違います。横からの拘束は、この圧縮側の弱点を改善するためにあります。
接合部では、有効断面積と実際の断面積を区別します。ボルト孔で鋼材がなくなる面積を差し引くだけでなく、一部の板だけを接続した形では、力が断面全体へ十分行き渡るかも考えます。接合長さが短いと、つながった部分ばかりが大きな力を受け、離れた部分を同じだけ有効とは見込みにくくなります。
地震のエネルギーを吸収する役割を筋かい本体へ期待するなら、接合板、ボルト、溶接が先に急に破断しないことが必要です。材料が降伏して徐々に伸びる変形と、孔の近くや溶接部が裂けて力の経路が切れる破壊は、建物全体への影響が違います。本体の細長さと接合部の力の流れを一組で確認します。