学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和7年度 学科Ⅳ（構造） 問29
問題・正答・学習用解説
問題
鋼材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
厚さのマイナス許容差は、注文した呼び厚さより実物がどこまで薄くてもよいかという製造上の許容範囲です。SN鋼材は建築構造で用いることを考慮し、構造計算で想定する断面を確実に確保するため、マイナス側の板厚許容差を厳しく管理します。一般構造用圧延鋼材SS400と同じではないので、選択肢3が不適当です。
同じ400という数字が付いていても、鋼材の規格が同じという意味ではありません。数字は主に引張強さの区分を表し、SNとSSでは、建築構造に必要な厚さの精度、種類に応じた降伏や溶接性などの管理項目が異なります。部材の力を「」で求めた面積へ配分して計算しているのに、実物が大幅に薄ければ、応力度や板の座屈の条件が想定とずれてしまいます。
鋼材を選ぶ際には、引張強さだけでなく、降伏点、降伏比、粘り強さを表す衝撃試験の値、化学成分、厚さの許容差を分けて確認します。例えばSN490Bの490はそのまま短期許容引張応力度ではありません。本問の板厚以下では基準強度を使うという選択肢2との違いも、規格の数字と設計値を整理する助けになります。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）シャルピー衝撃試験は、切欠きを設けた試験片へ振り子式のハンマーを当て、破断までに吸収したエネルギーを測る試験です。値が大きい鋼材は、衝撃に対して急に割れにくい靱性を持つ指標となり、溶接部の脆性的破壊を防ぐ材料選択に有効です。ただし、溶接の欠陥や形状による応力集中を放置してよいわけではありません。材料の靱性、適切な溶接施工、検査、接合詳細を組み合わせて急激な破壊を避けます。
選択肢2
（2）SN490Bのうち本問の板厚以下では、基準強度Fをとし、短期荷重に対する許容引張応力度はこれに等しく扱います。490という数字を許容応力度へそのまま使うと、規定より大きな力を許してしまいます。鋼材記号に含まれる引張強さの区分と、降伏などを基にする基準強度は別です。また、鋼材の板厚によって規格値の区分が変わることがあるので、鋼種だけでなく「以下」という条件も確認します。
選択肢3
（3）SN400とSS400ではマイナス側の板厚許容差が同じではありません。SN材は建築構造の計算で想定する断面に対して薄くなり過ぎないよう、厚さのマイナス許容差を厳格化した規格です。厚さが不足すると、断面積だけでなく、フランジやウェブの幅厚比、溶接・接合の条件にも影響します。同じ引張強さの区分を示す400という数字から、寸法精度や品質条件まで同じと推測してはいけません。規格名全体と対象の品質項目を対応させます。
選択肢4
（4）リンや硫黄は、含有量が多いと鋼材や溶接部の粘り強さ、塑性変形のしやすさへ悪影響を与えるため、規格で量を制限します。リンは靱性を損ない、硫黄は介在物などを通じて延性や靱性へ影響します。引張強さが同じでも、不純物や組織が違えば急に割れやすさは同じではありません。建築用鋼材の化学成分を管理するのは、最大の強さだけでは見えない溶接後や繰返し荷重下の性能を確保するためです。
周辺知識
鋼材の性質を示す代表的な値には、降伏点、引張強さ、伸び、衝撃吸収エネルギーがあります。降伏点は元へ戻らない変形が目立って始まる基準、引張強さは引張試験で負担した最大応力度、伸びは破断までの変形、衝撃吸収エネルギーは切欠きから急に割れる作用への粘り強さの指標です。同じ「丈夫さ」でも、見ている現象が異なります。
建物の地震時には、接合部が先に脆く割れるよりも、部材が力を保ちながら塑性変形することを期待する設計があります。そのため鋼材の降伏点を下限だけでなく上限でも管理することが必要になる場合があります。実物が想定より強すぎると、部材が降伏する前に接合部へ予定以上の力が伝わるためです。
板厚の精度も同じく、構造計算の想定と実物を一致させる品質です。材料が所定の強度でも、想定した厚さがなければ断面の耐力や座屈条件が違います。規格記号は数字だけを抜き出さず、用途と品質区分を含む一組の情報として読みます。設計値を使う際は、材質と板厚の適用範囲を照合します。