建築学生が学ぶ構造力学

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令和2年度 一級建築士 構造 No.25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2年度 一級建築士試験 学科Ⅳ(構造)No.25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

ダンパーの減衰量、層せん断力係数の分布、オイルダンパーの配置、すべり支承の機能が問われます。判断の決め手は、ダンパーの減衰量を「大きくするほどよい」のかどうかです。

引っかけの核心は、上部構造の応答せん断力を小さくするために、ダンパーの減衰量を「できるだけ大きくする」のが有効、としているところにあります。減衰量には最適値があり、大きくしすぎると逆効果になります。

※ 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 ×(誤り) ダンパーの減衰量には最適値があり、大きくするほど有効ではありません。過大にすると上部構造の応答が増えます。
2 ○(正しい) 免震構造では上部構造がほぼ一体で動くため、層せん断力係数の分布はAi分布とは異なります。
3 ○(正しい) オイルダンパーを免震層の外周部に配置すると、ねじれ変形を抑える効果があります。
4 ○(正しい) すべり支承は、摩擦による減衰機能はありますが、元の位置へ戻す復元機能はありません。

選択肢1は、減衰量をできるだけ大きくするのが有効とした点が誤りで、減衰量には最適値があります。

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選択肢1のポイント

免震は、積層ゴムで建物の固有周期を長くして地震力を受け流し、ダンパーで揺れのエネルギーを吸収して免震層の変位を抑える仕組みです。この2本立てで応答を小さくします。

ここでダンパーの減衰量を増やすと、免震層の変位は確かに小さくなります。ところが減衰を大きくしすぎると、免震層が固くなったように振る舞い、地震の揺れが上部構造へ伝わりやすくなります。結果として、上部構造の応答加速度・応答せん断力はかえって増えてしまいます。

つまり、変位を抑える効果と、上部構造へ伝わる力を抑える効果は両立しにくく、減衰量には最適値があります。選択肢1の「できるだけ大きくする」は、この最適値の考え方を外しているので誤りです。地震の大小に応じて減衰を切り替える可変減衰ダンパーがあるのも、この最適点が一定でないからです。

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覚え方

  • 免震のダンパー減衰量には最適値がある(大きくしすぎると上部構造の応答せん断力が増える)
  • 免震は「積層ゴムで周期を伸ばす+ダンパーで減衰」の2本立て
  • すべり支承は減衰機能はあるが復元機能はない(積層ゴム等と併用する)

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理解度チェック

Q.

免震構造で上部構造の応答せん断力を小さくするには、ダンパーの減衰量をできるだけ大きくするのがよい。〇か×か。

×。減衰量には最適値があります。大きくしすぎると免震層が固く振る舞い、上部構造の応答せん断力(加速度)がかえって増えます。

Q.

すべり支承には、減衰機能はあるが復元機能はない。〇か×か。

。すべり支承は摩擦による減衰機能はありますが、元の位置へ戻す復元機能はないため、積層ゴムなどと組み合わせて使います。

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出典

  • 建築技術教育普及センター「令和2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(ダンパー減衰量の最適値、層せん断力係数の分布、オイルダンパーの外周配置、すべり支承の減衰機能と復元機能):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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