建築学生が学ぶ構造力学

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平成29年度 一級建築士 構造 No.18を解説、冷間成形角形鋼管柱に関する誤りを見抜くポイント

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平成29年度 一級建築士試験 学科Ⅳ(構造)No.18は、冷間成形角形鋼管柱を用いた鉄骨造の建築物に関する問題です。4つの記述のうち、最も不適当なものを選びます。

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この問題のポイント

プレス成形角形鋼管の角部の性質、仕口部の接合形式、柱継手の位置、ルート1-1の標準せん断力係数が問われます。決め手は、角部が冷間成形で強度と変形性能のどちらがどう変わるかです。

引っかけの核心は、プレス成形角形鋼管の角部について「成形前の素材と比べて、強度及び変形性能が高くなる」としているところです。角部は加工硬化で強度は上がりますが、変形性能(靱性)は低下します。

※ 問題文そのものは建築技術教育普及センターの公式PDFで確認できます。

正解:選択肢1(これが最も不適当な記述)

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各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 ×(最も不適当) プレス成形角形鋼管の角部は、加工硬化で強度は高くなりますが、変形性能は低下します。強度及び変形性能が高くなる、とする点が誤りです。
2 ○(正しい) 柱と梁の仕口部の接合形式には、通しダイアフラム形式・内ダイアフラム形式・外ダイアフラム形式があります。正しい記述です。
3 ○(正しい) 柱の継手は一般に現場溶接となり、継手位置は曲げ応力が小さくなる位置とするのが望ましいです。正しい記述です。
4 ○(正しい) 「ルート1-1」では、標準せん断力係数CO0.3以上とするとともに、柱の設計用応力を割り増して許容応力度を検討します。正しい記述です。

選択肢1は、角部の変形性能も高くなるとした点が誤りで、加工硬化で強度は上がるものの変形性能は低下します。

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選択肢1のポイント

冷間成形角形鋼管は、平らな鋼板を常温で曲げて角形に成形します。角部は大きく曲げ加工されるため、加工硬化が起こります。加工硬化により、その部分の降伏点や引張強さといった強度は成形前より高くなります。

しかし、加工硬化はもろさとの引き換えです。大きく塑性変形させた角部は、それ以上変形する余力が減っており、変形性能(靱性・伸び)は低下します。強度が上がる一方で粘りが下がるのが、冷間成形の角部の特徴です。だから冷間成形角形鋼管を用いる建物では、柱に応力を割り増すなどの耐震上の配慮が求められます。

選択肢1は、角部の強度と変形性能が「ともに高くなる」としていますが、変形性能はむしろ低下するので誤りです。「冷間成形の角部=強度up・変形性能down」と押さえます。

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覚え方

  • 冷間成形角形鋼管の角部は、加工硬化で強度は上がるが変形性能(靱性)は低下する
  • 仕口部は、通しダイアフラム/内ダイアフラム/外ダイアフラム形式
  • 柱継手は現場溶接、曲げ応力が小さい位置に設ける
  • ルート1-1はCo≧0.3とし、柱の設計用応力を割り増す

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理解度チェック

Q.

プレス成形角形鋼管の角部は、成形前の素材と比べて強度も変形性能も高くなる。〇か×か。

×。加工硬化で強度は上がりますが、変形性能は低下します。

Q.

冷間成形角形鋼管柱の仕口部の接合形式を3つ挙げると。

通しダイアフラム形式・内ダイアフラム形式・外ダイアフラム形式です。

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出典

  • 建築技術教育普及センター「平成29年度 一級建築士試験 学科の試験 学科Ⅳ(構造)問題」
  • 冷間成形角形鋼管柱(角部は加工硬化で強度up・変形性能down、ダイアフラム形式、柱継手、ルート1-1のCo≧0.3):鋼構造設計規準・冷間成形角形鋼管設計施工マニュアル。
ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。

2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。

著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

建築士 過去問(構造)

プロフィール

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