建築学生が学ぶ構造力学

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令和5年度 二級建築士 構造 No.18を解説、剛性率は小さい階に損傷集中を見抜くポイント

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令和5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・構造計画等に関する問題です。

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. 剛性率と損傷集中の関係
  2. 望ましい崩壊形(全体崩壊形)
  3. 免震構造の長周期化のはたらき
  4. 制振装置の配置(大地震時・暴風時)
  5. 固有周期と最大応答加速度の関係

※ 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1(これが最も不適当な記述)

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剛性率は、各階の硬さ(剛性)が建物全体の平均と比べてどうかを表す指標です。剛性率が小さい階は、まわりに比べて柔らかく変形しやすいので、地震時にその階だけ大きく変形して損傷が集中します。

選択肢1は「剛性率が大きいほど損傷が集中する危険性が高い」としているので、向きが逆で誤りなんです。剛性率は0.6以上が必要で、小さいほど危険です。剛性率が小さい階ほど損傷が集中と押さえましょう。

各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 ×(誤り) 剛性率が小さい(柔らかい)階ほど損傷が集中します。「大きいほど危険」は逆で誤りです。
2 ○(正しい) 多くの梁に塑性ヒンジができ全体が一様に塑性化する構造が望ましいです。正しい記述です。
3 ○(正しい) 免震構造は長周期化により地震動との共振を避けます。正しい記述です。
4 ○(正しい) 大地震は制振装置を各層分散、暴風時の居住性向上は頂部集中とするのは適切です。正しい記述です。
5 ○(正しい) 固有周期が短い建築物は、最大応答加速度が地面の最大加速度より大きくなります。正しい記述です。

選択肢1の「剛性率が大きいほど損傷が集中する危険性が高い」という記述が誤りで、剛性率が小さい階ほど損傷が集中します。

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選択肢1のポイント

選択肢1は、剛性率が「大きいほど損傷が集中する危険性が高い」としていますが、ここが逆で誤りです。剛性率が小さい(柔らかい)階ほど損傷が集中します。

剛性率は、各階の硬さ(剛性)を建物全体の階の平均的な硬さと比べた値です。剛性率が小さい階はまわりに比べて柔らかく、地震時にその階だけ大きく変形しますね。すると変形が集中してその階に損傷が集中します。たとえば1階だけ壁が少なくて柔らかいと、そこに被害が集中するイメージです。だから剛性率は0.6以上が必要とされ、小さいほど危険なんです。

誤りの核心は、損傷集中の向きを剛性率が大きいほど危険と逆にした点です。ザックリ言えば、「柔らかい階(剛性率が小さい)が弱点になる」ということです。剛性率が小さい階ほど損傷が集中(0.6以上が必要)と押さえましょう。

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覚え方

  • 剛性率が小さい(柔らかい)階ほど損傷が集中=剛性率は0.6以上が必要
  • 望ましいのは多くの梁に塑性ヒンジができる全体崩壊形
  • 免震構造は長周期化で地震動との共振を避ける
  • 制振装置は大地震時は各層分散、暴風時の居住性は頂部集中

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Q.

剛性率が小さい階と大きい階、どちらに損傷が集中しやすい?

剛性率が小さい(柔らかい)階です。剛性率は0.6以上が必要とされます。

出典

  • 建築技術教育普及センター「令和5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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