構造設計一級建築士 とらの巻

[ 解答解説 ]
1) 一次設計における許容応力度計算を行うに当たり、地震力の算定に用いる標準せん断力係数をCo ≧ 0.3とすること。その際、図2より本建物の柱は冷間成形角形鋼管(BCR295)を用いた通しダイアフラム形式（内ダイアフラム形式以外の形式）の柱はり接合部となっているので、柱の地震時応力は1.3倍に割り増して許容応力度の検定を行うこと。

2) 水平力を負担する筋かいの端部及び接合部を保有耐力接合とすること。

[ 解答解説 ]
地震層せん断力Q1を求める。
　Z=1.0
　第二種地盤で Tc= 0.6 > T= 0.03 × 3m=0.09sec.
より、Rt = 1.0
　平屋建てにより A1 = 1.0
　R階の地震時重量は1,000kNなので、W1 = 1,000kN
　耐震計算ルート1-1を採用する場合の標準せん断力係数Coの最小値はCo=0.3
よって、
Q1 = Z•Rt •A1•Co •W1
　 = 1.0 × 1.0 × 1.0 × 0.3 × 1000
　 = 300kN

筋かいは圧縮力を負担しないので、筋かいが負担する全体の80％の層せん断力は全て引張側の筋かいが負担する。筋かいの軸力は材軸方向の成分となるので、負担する層せん断カの5/4倍となる。

従って、筋かいの短期軸応力Nは、
N = Q1 × 0.8 × 5/4= 300kN
となる。

[ 解答解説 ]
筋かい材の全断面積 Ag及び基準強度Fは表2より、
Ag = 1,505 (mm²)
F = 235 (N/mm²)
よって、筋かいの軸部降伏耐力Nyは式(2)より、
　Ny = Ag × F
　　　= 1,505 × 235
　　　= 353,675N = 353.7kN

[ 解答解説 ]
ボルト穴による断面欠損の総和ΣAdは、表3及び図2より、孔径18mm、山形鋼板厚6mm、高カボルトは1列配置なので、
ΣAd = 18 × 6 × 2 =216 (mm²)

山形鋼の突出脚の無効長さ分の断面積の総和Σhn•tは、表1、図2及び図3より、
Σhn•t = 0.33 × 65 × 6 × 2 = 257 (mm²)
筋かい材端部の有効断面積bAeは、
bAe = Ag − ΣAd − Σhn•t
　　= 1,505 − 216 − 257
　　= 1,032 (mm²)
筋かい材の破断応力度bσuは、表2より
bσu = 400 (N/mm²)
よって、筋かい母材端部の破断耐力bNuは式（3）より、
bNu = bAe × bσu
　　= 1,032 × 400
　　= 412,800N = 412.8kN

[ 解答解説 ]
図2、図3及び表3より、
　ボルトの本数　n=4
　ボルトがせん断を受ける面数　m=2
　高力ボルトの1本の軸断面積 fA=201 (mm²)
高カボルト破断の有効断面積fAは、
　tAe = 0.75 × n × m × fA
　　　= 0.75 × 4X 2X201= 1,206 (mm²)
表3より、ボルトの破断応力度fσuは
　fσu = 1,000 (N/mm²)
よって、高カボルトの破断耐力fNuは式(4)より
　fNu = fAe × fσu = 1,206 × 1,000
　　　= 1,206,000N= 1,206kN

[ 解答解説 ]
式(1)の右辺 α•Ag•Fは�@の結果より、
　α•Ag•F = 1.2•Nγ = 1.2 × 353.7
　　　　　 = 424.4kN

「筋かい母材端部の破断」形式の場合の式(1)の左辺 Aj•σuは�Aの結果より、
　Aj•σu = bNu = bAe × bσu
　　　　　　　= 412.8kN < α•Ag•F = 424.4kN
これは式(1)を満足していない。

「高カボルトの破断」形式の場合の式(1)の左辺 Aj•σuは�Bの結果より、
　Aj•σu = fNu = fAe × fσu = 1,206kN > α•Ag•F = 424.4kN
これは式（1）を満足している。

保有耐力接合を満足するためには、全ての破断形式において式(1)を満足しなければならない。しかし、この筋かいの接合部は「筋かい母材端部の破断」形式の場合に式(1)を満足していないため、保有耐力接合を満足していない。

[ 解答解説 ]
1) 「筋かい又はガセットプレートのはしあき部分の破断」形式

2) 「ガセットプレートの破断」形式

3) 「ガセットプレート溶接部の破断」形式