建築学生が学ぶ構造力学

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令和元年度 一級建築士 構造 No.24を解説、免震構造に関する誤りを見抜くポイント

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令和元年度 一級建築士試験 学科Ⅳ(構造)No.24は、免震構造に関する問題です。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

上部構造の水平剛性と床応答加速度の関係、ねじれ変形の抑制、粘性ダンパーの働き、積層ゴムの水平剛性が問われます。決め手は、上部構造の水平剛性を大きくすると床応答加速度がどうなるかです。

引っかけの核心は、免震構造で「上部構造の水平剛性が大きくなると、上部構造の床応答加速度も大きくなる」としているところです。上部が剛いほど、床応答加速度は小さく一様になります。

※ 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) 上部構造の水平剛性が大きいほど、上部は剛体的に動き、床応答加速度は小さく一様になります。大きくなる、とする点が誤りです。
2 ○(正しい) 免震構造は、免震層で揺れを吸収するため、上部構造の質量・剛性の偏在によるねじれ変形が一般に抑制されます。正しい記述です。
3 ○(正しい) 粘性ダンパーは速度に応じた減衰力を発揮し、免震層の過大な変形を抑制します。正しい記述です。
4 ○(正しい) 積層ゴムアイソレーターの水平剛性は、面圧(支持軸力を水平断面積で除した値)の大きさによって変化します。正しい記述です。

選択肢1は、上部構造の水平剛性が大きくなると床応答加速度も大きくなるとした点が誤りで、剛性が大きいほど床応答加速度は小さくなります。

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選択肢1のポイント

免震構造は、建物の下に積層ゴムなどの免震層を設け、地震の揺れを免震層で受け流す仕組みです。理想は、上部構造が変形せず、免震層の上で剛体のように一体で動くことです。

上部構造の水平剛性が大きい(剛い)ほど、上部構造は自分ではほとんど変形せず、各階が同じように動きます。このとき各階の床応答加速度は小さく、上下階でほぼ一様になります。逆に上部構造が柔らかいと、上部自身が揺れて上階で加速度が増幅され、免震の効きが落ちます。

選択肢1は、水平剛性が大きくなると床応答加速度も大きくなるとしていますが、関係はで誤りです。「上部を剛くするほど、床応答加速度は小さく一様になる」と押さえます。

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覚え方

  • 免震では、上部構造の水平剛性が大きいほど剛体的に動き、床応答加速度は小さく一様になる
  • 免震層で揺れを吸収するので、上部構造のねじれ変形は抑制される
  • 粘性ダンパーは速度に応じた減衰力で免震層の過大変形を抑える
  • 積層ゴムの水平剛性は面圧の大きさで変化する

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理解度チェック

Q.

免震構造では、上部構造の水平剛性が大きくなると床応答加速度も大きくなる。〇か×か。

×。上部が剛いほど剛体的に動き、床応答加速度は小さく一様になります。

Q.

免震層に用いる粘性ダンパーは、何に応じた減衰力を発揮するか。

速度に応じた減衰力を発揮し、免震層の過大な変形を抑えます。

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出典

  • 建築技術教育普及センター「令和元年度 一級建築士試験 学科の試験 学科Ⅳ(構造)問題」
  • 免震構造(上部構造の水平剛性と床応答加速度、ねじれ変形の抑制、粘性ダンパー、積層ゴムの水平剛性と面圧):免震構造設計指針(日本建築学会)。
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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