建築学生が学ぶ構造力学

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令和7年度 二級建築士 構造 No.6を解説、弾性座屈荷重は断面二次モーメントに比例するを見抜くポイント

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令和7年度 二級建築士試験 学科III(建築構造)No.6は、断面が一様な長柱の弾性座屈荷重に関する問題です。

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. 断面二次モーメントと弾性座屈荷重の関係
  2. ヤング係数と弾性座屈荷重の関係
  3. 座屈長さと弾性座屈荷重の関係
  4. 両端ピンと両端固定の座屈荷重の比較
  5. 強軸まわりと弱軸まわりの座屈荷重の比較

※ 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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弾性座屈荷重はオイラーの式 Pcr=π²EI/(ℓk)² で表されます。ここで E はヤング係数、I は断面二次モーメント、ℓk は座屈長さです。

この式から、弾性座屈荷重は断面二次モーメント I に比例することがわかります。選択肢1は「反比例する」としているので、ここが誤りなんです。

分子に I があれば比例、分母にあれば反比例、と式の形で覚えておきましょう。

各選択肢の正誤

選択肢 正誤 解説
1 ×(誤り) 弾性座屈荷重は断面二次モーメント I に比例します。オイラーの式の分子に I があるためで、「反比例」は誤りです。
2 ○(正しい) ヤング係数 E は式の分子にあるので、弾性座屈荷重は E に比例します。正しい記述です。
3 ○(正しい) 座屈長さ ℓk は式の分母で2乗されているので、弾性座屈荷重は座屈長さの2乗に反比例します。正しい記述です。
4 ○(正しい) 両端固定は座屈長さが短く(0.5ℓ)、両端ピン(ℓ)より座屈長さが小さいので座屈荷重は大きくなります。正しい記述です。
5 ○(正しい) 強軸まわりの I は弱軸まわりより大きいので、座屈荷重も強軸まわりのほうが大きくなります。正しい記述です。

選択肢1の「弾性座屈荷重は断面二次モーメントに反比例する」という記述が誤りで、正しくは断面二次モーメントに比例します。

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選択肢1のポイント

選択肢1は「弾性座屈荷重は、柱の断面二次モーメントに反比例する」としていますが、ここが誤りです。オイラーの式 Pcr=π²EI/(ℓk)² では I が分子にあり、弾性座屈荷重は断面二次モーメントに比例するんです。

式さえ思い浮かべば、どの量が分子で、どの量が分母かで比例・反比例が一発でわかりますね。分子にあるのが E(ヤング係数)と I(断面二次モーメント)で、この2つは座屈荷重に比例。分母にあるのが ℓk(座屈長さ)の2乗で、座屈長さの2乗に反比例します。断面が大きく I が大きいほど座屈しにくくなる、と直感とつなげておきましょう。

誤りの核心は、断面二次モーメントに反比例するとした点で、実際は比例です。分子に I があれば比例(座屈荷重=π²EI/座屈長さ²)と式の形で押さえましょう。

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覚え方

  • 弾性座屈荷重=π²EI/座屈長さ²(分子のE・Iは比例、分母の座屈長さは2乗で反比例)
  • 太くて硬い柱ほど座屈しにくく、細長い柱ほど座屈しやすい
  • 両端固定は座屈長さ0.5ℓ・両端ピンはℓ(短いほど座屈荷重大)
  • 強軸まわりは I が大きく、弱軸まわりより座屈荷重が大きい

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Q.

弾性座屈荷重は、柱の断面二次モーメントに比例する?反比例する?

比例します。オイラーの式 Pcr=π²EI/(ℓk)² の分子に I があるためです。

出典

  • 建築技術教育普及センター「令和7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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