学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和7年度 学科Ⅳ（構造） 問27
問題・正答・学習用解説
問題
木材及び木質系材料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
木材の許容応力度は、材料の基準となる強さに対し、荷重が続く時間などを考慮して設計上許す値です。木材は短時間の力には比較的大きな抵抗を示しても、長期間同じ力を受け続けると変形や損傷が進みやすいため、長期と短期で同じ値を使いません。
積雪時以外の場合、繊維方向の基準強度をFとすると、長期許容応力度は、短期はです。比を求めると、
となります。したがって単純な2倍とした選択肢3は不適当です。長期側の1.1という係数を落としてと覚えると、誤って2倍を選んでしまいます。
例えばなら、長期は、短期はです。長期の2倍ならになりますが、規定の短期値を超えてしまいます。木材では、荷重継続時間のほか、繊維の向き、湿潤状態、製材か集成材か、等級なども許容値へ影響します。短期が長期より大きいという傾向だけでなく、どの条件に対する係数かまで確かめて使用します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）常時湿潤状態では、乾燥した状態と同じ力学的性質を期待できず、繊維方向の許容応力度を所定の割合で減じます。水分は木の細胞壁の性質や長期変形へ影響するためです。一時的に雨がかかったことと、使用中ずっと湿った状態であることを区別し、設計対象の環境に合う値を用います。腐朽を防ぐ保存処理をしただけで、湿潤による強度や変形の影響が全てなくなるともいえません。材料品質と使用環境を別に確認します。
選択肢2
（2）構造用集成材は、板材を所定の品質で選び、繊維方向をそろえて接着した材料です。品質や欠点の分布を管理した規格に基づき、一般に同樹種の構造用製材より大きな繊維方向せん断許容応力度が与えられます。ただし、「接着したらどんな板でも強くなる」という意味ではありません。使用する等級、接着性能、寸法、荷重方向などに応じた規定値を使います。同じ樹種名だけで製材と集成材の許容値を同一視しないことがポイントです。
選択肢3
（3）短期長期の比は、
で約1.82です。長期側の係数が1.1を含むため、2倍にはなりません。基準強度Fは分子と分母で約分されるので、この比を求めるだけなら樹種ごとの具体的なFを知らなくても計算できます。また、本問は積雪時の構造計算を除くと明記しており、雪の荷重継続時間を考慮した別の扱いを混ぜてはいけません。許容応力度の表では、荷重の期間と種類の見出しまで確認します。
選択肢4
（4）機械等級区分構造用製材は、人工乾燥処理を施した材について、機械でヤング係数を測り、等級を分けるものです。ヤング係数は、弾性範囲でどれだけ変形しにくいかを示す指標で、同じ寸法の材を曲げたときのたわみなどから評価できます。節などを目視して等級を分ける方法とは区別します。機械で曲がりにくさを測ることは、全ての製品を破壊して強度を確かめることではなく、規格の品質確認方法によって構造用材を選別するという意味です。
周辺知識
木材は繊維が一方向にそろった材料です。箸は長さ方向には簡単に引きちぎれなくても、縦に裂くと割れやすいように、繊維に沿う力と直角の力では抵抗が違います。許容応力度は、引張り・圧縮・せん断といった力の種類だけでなく、繊維に対する方向まで合わせて読みます。
長期荷重は建物自身の重さなど継続して作用する荷重、短期荷重は地震や風など短時間の作用を扱う区分です。木材のクリープは、同じ力を受けたまま時間とともに変形が増える現象で、水分条件にも左右されます。短時間の試験で大きな強度が出ても、その値を長期の設計へそのまま使うことはできません。
製材は丸太などから切り出した材、集成材は板を接着して作る材です。どちらも節、繊維の傾き、含水率、寸法や等級の確認が必要ですが、品質を保証する仕組みと採用する規定値が異なります。基準強度、許容応力度、ヤング係数は同じ「強さ」という一語にまとめず、破壊の基準、設計上の許容値、変形しにくさとして分けて理解します。