建築学生が学ぶ構造力学

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令和4年度 二級建築士 構造 No.18を解説、耐震設計に関する誤りを見抜くポイント

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令和4年度 二級建築士試験 学科III(建築構造)No.18は、建築物の耐震設計に関する問題です。

この問題では、5つの記述のうち、最も不適当なものを選びます。

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この問題で問われていること

  1. 極めて稀な地震動に対する耐震設計の目標
  2. 強度と靱性による耐震性の評価
  3. 偏心率と損傷集中
  4. 剛床仮定での地震力の分担
  5. 固有周期と水平剛性の関係

※ 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。上記は、その5つの記述で問われている論点を整理したものです。

正解:選択肢5(これが最も不適当な記述)

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建築物の固有周期Tは、質量m・水平剛性kから T=2π√(m/k) で表されます。質量が同じであれば、水平剛性が低い(やわらかい)ほど固有周期は長くなります。

選択肢5は「水平剛性が低いほど短くなる」としているので、関係が逆で誤りなんですね。やわらかい建物ほどゆっくり揺れる(周期が長い)とイメージするとよいです。固有周期は水平剛性が低いほど長い(T=2π√(m/k))と押さえましょう。

各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 ○(正しい) 極めて稀に生じる地震動に対して倒壊しないようにすることは、耐震設計の目標の一つ。正しい記述です。
2 ○(正しい) 耐震性は強度と靱性で評価され、靱性が乏しい場合は強度を十分高くする必要がある。正しい記述です。
3 ○(正しい) 偏心率は偏心距離を弾力半径で除した値で、大きいほど特定の部材に損傷が集中しやすい。正しい記述です。
4 ○(正しい) 剛床仮定では、各層の地震力は柱や耐震壁などの水平剛性に比例して分担される。正しい記述です。
5 ×(誤り) 固有周期は水平剛性が低いほど長くなる「短くなる」は逆(T=2π√(m/k))。

選択肢5は、固有周期が水平剛性の低いほど短くなるとする点が誤りで、正しくは長くなるです。

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選択肢5のポイント

選択肢5は「建築物の固有周期は、構造物としての質量が同じであれば、水平剛性が低いほど短くなる」としています。固有周期と水平剛性の関係が論点です。

1質点系の固有周期は T=2π√(m/k)(m:質量、k:水平剛性)で表されます。質量mが同じなら、分母にあたる剛性kが小さい(やわらかい)ほどルートの中が大きくなり、固有周期Tは長くなります。逆に剛性が高い(かたい)建物は周期が短く、速く揺れます。

選択肢5は「剛性が低いほど短くなる」と逆にしているため誤りです。やわらかい建物ほどゆっくり大きく揺れる=周期が長い、と覚えるとよいですね。固有周期は水平剛性が低い(やわらかい)ほど長いと押さえましょう。

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覚え方

  • 固有周期 T=2π√(m/k)。質量同じなら水平剛性が低いほど周期は長い
  • やわらかい建物=周期長い/かたい建物=周期短い
  • 偏心率は大きいほど特定部材に損傷集中(偏心距離÷弾力半径)
  • 剛床仮定では地震力は水平剛性に比例して分担

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Q.

質量が同じとき、水平剛性が低い建物の固有周期は長い?短い?

長くなります。T=2π√(m/k)で、剛性kが小さいほど周期Tは長くなります。やわらかい建物ほどゆっくり揺れます。

出典

  • 建築技術教育普及センター「令和4年度 二級建築士試験 学科の試験 学科III(建築構造)問題」
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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