[ No.1 ]
建築物の構造設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1. 最適設計アルゴリズムを用いて設計を行う場合には、目的関数（何を対象として最適化するか）をよく吟味して使用する必要がある。
2. 構造設計者が設計を進めるとき、組織の中で立場の上位の人や、発注企業の担当者の発言等について、技術的に不合理であると感じた場合には進んで発言し、相互理解を図らなければならない。
3. 建築基準法は、過去の災害から得られた教訓及び最新の技術的知見によって改正されてきたことから、これを遵守して設計していればよく、それ以上の配慮を行うことは過剰設計となる。
4. 構造設計者は、自らが行う構造設計の耐震安全性等の構造性能について、専門家ではない発注者や使用者に対しても積極的に説明を行い、理解を得ることが求められる。
答え
３
[ 解答解説 ]
1．◯
記述のとおり。
目的関数の設定によっては求める設計に対して最適な設計にならないことがあるので注意が必要である。
2．◯
技術者倫理に関する問題で、コンプライアンス（法令順守）だけでなく、技術者として求められる倫理的判断を問われている。この場合は技術的合理性の説明責任の有無が問われており、適当である。
3．×
建築基準法は第一条に記載されているとおり、最低基準を定めたものである。構造設計者は発注者や使用者の要望をよく理解し、適切な配慮を行って設計を行うのが望ましいため、3が最も不適当である。
4．◯
技術者倫理に関する問題で、専門知識に対する説明責任が問われており、適当である。
[ No.2 ]
図のように、剛な棒ABが、部材CD及び部材CEで支えられており、B点に下向きのカPを受けている。部材CD及び部材CEは、同じ材料・同じ断面の完全弾塑性体であるとき、降伏荷重Pyと終局荷重Puの比として、正しいものは、次のうちどれか。なお、圧縮材の座屈は考慮しないものとする。
答え
３
[ 解答解説 ]
部材CD及びCEは同じ材料・同じ断面の完全弾塑性体で、座屈は考慮しないので、両部材の降伏荷重をNyとおく。部材CD、部材CEは両端がピンであるので、発生応力は軸力のみとなる。
弾性解析時（降伏するまで）は、軸剛性は長さに反比例するため、部材CDと部材CEに発生する軸力は1:2となり、先に部材CEが軸力Nyで降伏する。このときCDの軸力は比率から Ny/2 となるため、C地点における部材ABに対する反力の合計は
Ny + Ny/2 = 3Ny/2
となる。
終局荷重は部材CEに引き続き部材CDも降伏した際の荷重であり、この時のC地点における部材ABに対する反力の合計は2Nyとなる。
部材CD、CEの軸力の合計は荷重Pに比例するので、PyとPuの比率は、
Py：Pu = 3Ny/2：2Ny = 3 : 4
実際に力の釣り合いで計算を行うと、降伏時は点A周りのモーメントの釣り合いから、
Py = 2ℓ/3ℓ × ( Ny + Ny/2 ) = Ny
同様に、終局時の点A周りのモーメントの釣り合いから、
Pu = 2ℓ/3ℓ × ( Ny + Ny ) = 4Ny/3
よって、
Py：Pu = Ny：4Ny/3 = 3：4
[ No.3 ]
図のような支持条件が異なる3つの梁がある。全ての梁の断面及び材料が同じである場合、「3つの梁の最大曲げモーメント（梁が弾性のとき、梁に生じる曲げモーメントの最大値）の比」と「3つの梁の終局荷重（崩壊メカニズム形成時の荷重）の比」との組合せとして、正しいものは、次のうちどれか。なお、梁のM-θ関係は完全弾塑性とする。また、梁A、梁B及び梁Cの最大曲げモーメントはそれぞれMa、Mb及びMcとし、終局荷重はそれぞれ Pua、Pub及びPucとする。
答え
２
[ 解答解説 ]
4つの選択肢は最大曲げモーメントの比と終局荷重の比がどちらも異なる値となっているため、どちらかで正解が分かればよい。問題の状態のCMQ0や最大モーメントの計算式を記憶していれば最大曲げモーメント比で求めるのが簡単で、覚えていなくても固定法で最大曲げモーメントを求めるか、メカニズム図を書いて終局荷重を求めることができれば解答できる。
中央集中荷重
単純支持時曲げモーメント M0＝Pℓ/2
固定端モーメント M = Pℓ/4
一端固定端他端ピンローラー端
固定法で求める場合
M = – Pℓ/4より
ピン側の不釣り合い力は– Pℓ/4
よって、
固定端側への伝達モーメントは – Pℓ/8
よって、M固定端 = – Pℓ/4 – Pℓ/8＝– 3Pℓ/8
中央は、M0から両端の曲げモーメントの平均を足して
M中央 = Pℓ/2 – 3Pℓ/( 8 × 2 )＝ 5Pℓ/16
以上より、
M固定端＝– 3Pℓ/8、M中央＝ 5Pℓ/16
よって、最大曲げモーメントは下記の通り
梁AのMaは部材中央で、値はMa＝Pℓ/2
梁BのMbは中央端部共通で、値はMb＝Pℓ/4
梁CのMcは固定端部で、値はMc＝3Pℓ/8
よって、Ma : Mb : Mc =Pℓ/2 : Pℓ/4 : 3Pℓ/8= 4 : 2 : 3
一般的に梁は支点間 L0（または ℓ ）
とすることが多いが、今回の問題は L0 = 2 × ℓ
なので、最大モーメントの計算式を利用する場合は
ℓ → 2 ℓ
に置き換えることに注意する。
終局荷重
梁の終局曲げモーメントはどの条件でも共通のため、これをMuとする。
梁Aのメカニズムは中央にヒンジが発生した時で、Mu＝Puaℓ/2
よって、Pua= 2Mu/ℓ
梁Bのメカニズムは中央と両端にヒンジが発生した時で、Mu＝ Puaℓ/4
よって、Pua= 4Mu/ℓ
梁Cのメカニズムは中央と左端にヒンジが発生した時で、
梁Cの左半分は逆対称モーメントであり最大モーメントはMuより、
QC左＝2Mu/ℓ、同様に右半分は中央Mu、右端 0より、QC右＝Mu/ℓ
よって、釣り合いから、Puc=2Mu/ℓ+ Mu/ℓ= 3Mu/ℓ
以上より、Pua：Pub：Puc = 2Mu/ℓ：4Mu/ℓ: 3Mu/ℓ = 2: 4: 3
[ No.4 ]
構造材料に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1. 建築基準法において建築材料として規定しているコンクリートについて、強度値が60N/mm2を超えるものは国土交通大臣の認定を取得する必要がある。
2. 高強度コンクリートは、強度が高くなるにしたがって、水セメント比が小さくなり、緻密になることから、中性化がほとんど進行しない反面、火災時の高温による爆裂を防止するための対策が必要となる。
3. 板厚が40mmを超える場合でも基準強度（F値）を低減する必要がないTMCP鋼材は、製造過程における入念な熱加工制御により強度と靱性を向上させた鋼材で、溶接性にも優れている。
4. 建築構造用冷間プレス成形角形鋼管BCP325は角部の塑性加工による靱性の低下がないことから、柱に使用した場合でも、地震時の柱応力の割増しや柱耐力の低減の必要はない。
答え
４
[ 解答解説 ]
1．◯
建築基準法第37条第一号からコンクリートは日本産業規格（以下JIS）に適合する必要がある。建築材料として使用できるコンクリートはJIS A 5308に適合したコンクリートとなるが、JIS A 5308にはFc60（強度値が60N/mm2)までしか規格がないため、記述の通り強度値が60N/mm2を超えるものは大臣認定を取得する必要がある。強度値が60N/mm2を超えていない場合でも、JISに適合しない場合は同様に大臣認定の取得が必要となる。
2．◯
記述の通り。設計基準強度Fc70程度、またはW/Cで28％程度からは、樹脂繊維や樹脂粉末を混入する工法を用いるなどの対策を取ることが多い。
3．◯
記述の通り。TMCPはThermo Mechanical Control Process（熱加工制御）の略である。
4．×
建築構造用冷間プレス成形角形鋼管（以下BCP)は、文字の如く厚板を常温のまま（冷間）プレスにより曲げ加工し、シーム部をサブマージアーク溶接して製造された角形鋼管である。冷間プレスのため角部が塑性化しており、靭性能が原板に比べて低下しているため、建物の設計ルートによって地震力を割増し（平成19年国交告示第593号第一号イ(3)等）したり、耐力の低減（平成19年国交告示第594号第4第三号ロ（2))を行ったりする必要がある。
[ No. 5 ]
建築物の構造計画・構造設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1.地上階の連層耐震壁が、水平剛性の高い地下階まで連続する場合、地震時に連層耐震壁の地下部分に逆せん断力が生じ、地下階の層せん断力は、外力として与えた地上部・地下部の水平カの合計より大きくなる。
2. 鉄骨梁の設計においては、鉛直荷重による梁のたわみや振動障害の低減対策として、「梁の断面を大きくする」、「梁支持端の固定度を高める」、「格子梁として2方向に負担荷重を分散させる」等が有効である。
3. 大きな地震力を負担するブレースを層ごとに分散配置する場合は、床スラブに生じる移行せん断力と、境界梁に生じる軸方向力に対する安全性を、床の面内剛性を考慮した応力解析により確認する。
4. 床スラブの計画において、小梁を設けず板厚の大きいスラブとする場合は、当該スラブ周辺支持部に生じる大きな曲げモーメントの伝達に留意する。
答え
１
[ 解答解説 ]
1．×
応力解析に関する記述である。解析上は外力と内力は必ずつり合うので、地下階の層せん断力は外力として与えられた地上部・地下部の水平力の合計と等しくなる。
よって、不適当となる。
地下部分で連層耐震壁に発生する逆せん断力は、その他の架構で負担しているため応力を割り増したりして部材の計画を行う必要がある。
2．◯
いずれの対策も有効である。
3．◯
一般的な構造解析では剛床仮定で計算を行うことが多いため、床スラブや大梁には応力が発生しない。しかし、ブレースを層ごとに分散配置した場合には床スラブや大梁でその力を伝達する必要があるため、床の面内剛性を考慮した応力解析（剛床仮定を解除した解析）を行って、床スラブによるせん断力の移行や大梁に発生する軸力に対する検討が必要である。
4．◯
記述は適当であるが、外端部などの固定度が低下している可能性もあるため、スラブの応力算定方法にも留意が必要である。
[ No. 6 ]
建築物の構造解析に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1.動的解析においては、静的解析では評価できない動的な挙動を詳細に確認することが必要であり、解析目的に応じた構造物のモデル化が必要となる。
2. 高次振動モードの影響が大きい高層建築物の振動解析に用いる減衰定数は、剛性比例型の減衰特性ではなく、レイリー型の減衰特性を採用する場合もある。
3. 高層建築物において曲げ変形が無視できない場合には、高次振動モードの影響を適切に考慮するために、柱の軸伸縮を考慮し、設計用せん断力分布（Ai分布）を用いた増分解析に基づく等価せん断型モデルを用いる。
4. 建築物と地盤との地震時の水平力のやり取りを検討する「建築物と地盤の相互作用解析」において、建築物の地下部分が深い場合など、特殊な条件での精算値を求めたい場合には、地盤・建築物一体型の解析モデルを用いるのが望ましい。
答え
３
[ 解答解説 ]
1．◯
記述の通り。
2．◯
記述の通りで、剛性比例型の減衰は周期が短いほど（高次モードほど）減衰が大きくなるという特徴があり、応答結果に高次モードの影響が大きいと判断される場合は高次モードにおける減衰が過大とならないようにレイリー型の減衰を採用することがある。どの程度の規模、形状においてレイリー型の減衰を用いるべきかは、まだ明確に定まってはいない。
3．×
振動解析モデルの記述と考えられる。曲げ変形が無視できない場合に、柱の軸伸縮を考慮した解析に基づくモデルを用いることは重要なポイントであり記述の通り。しかし、等価せん断型モデルではなく（等価）曲げせん断（棒）型モデル（文献により名称が異なる）にする必要がある。等価せん断モデルと等価曲げせん断モデルは、1次モードに関してはほぼ同じ結果となるが、2次以降のモードに関しては固有周期が大きく異なる結果（一般的に等価せん断型モデルの方が固有周期が長くなる）となる。また、高層建築物の場合には、設計用せん断力分布として、等質量、等剛性に基づくAi分布ではなく、より詳細な解析による分布形を用いて増分解析を行う必要がある。
4．◯
記述の通り。
[ No.7 ]
荷重・外力に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1. 大正13(1924)年に、世界に先駆けて、市街地建築物法に水平震度を 0.1以上とする規則が導入されたが、昭和25(1950)年制定の建築基準法において、水平震度を市街地建築物法の2倍の0.2以上としたことにより、建築物の耐震安全性は2倍になったと考えられる。
2. 現行の建築基準法令では、極めて稀に発生する荷重・外力に対しては、建築物が倒壊・崩壊しないように定められており、建築物の使用上の支障が生じないように定められたものではない。
3. 平成12（2000）年に建築基準法施行令に新たに制定された限界耐力計算においては、建設地点の表層地盤の増幅特性係数を用いて上部構造物の設計用応答スペクトルを設定する。
4. 津波荷重を受ける部材の設計においては、耐力を保有させる部材とするか、壊れることを許容する部材とするかを明確に認識すべきであり、壊れることを許容する部材とする場合には、避難時の安全性や建築物の機能への影響を考慮する。
答え
１
[ 解答解説 ]
1．×
昭和25年の建築基準法の制定時に荷重の種別として長期荷重 短期荷重の考え方が導入された。その際、許容力（現在の許容応力度）にも安全率の違いが導入され、短期許容力は従来の2倍の数値が採用された。これに伴って、建築物の耐震性をぞれまでと同じ水準にするために、震度も0. 1以上から0. 2以上とされた。よって、耐震安全性は2倍にはならないため不適当である。（テキスト第3章 1-2耐震基準と設計用地震力の変遷）
2．◯
極めて稀に発生する荷重に対しては記述の通り。
3．◯
記述の通り。（平12建告第1457号第10）
4．◯
記述の通り。（平23国交告第1318号）
[ No. 8 ]
耐震設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1.許容応力度計算においては、作用荷重により部材に生じる応力を線形解析により算定して、部材の断面に生じる最大応力度が材料強度以下であることを確認する。
2. 保有水平耐力計算においては、構造物が水平力を受けて崩壊形が形成されるときの層せん断力を、保有水平耐力とする。
3. 限界耐力計算においては、地震動の要求スペクトルと構造物の耐カスペクトルを比較して耐震安全性を検討する。
4. 時刻歴応答解析による耐震設計においては、建築物の規模及び形態に応じて上下方向地震動の影響について水平方向地震動との同時性の関係を考慮して適切に評価する。
答え
１
[ 解答解説 ]
1．×
材料強度以下ではなく許容応力度以下であるため、不適当である。（建築基準法施行令第82条）
2．◯
記述の通り。（平19国交告第594号第4）
3．◯
限界耐力計算の告示の中には耐カスペクトルや要求スペクトルという用語は登場しないが、外力として与えられる設計用加速度応答スペクトルを、横軸を変位、縦軸を加速度として表現したものが要求スペクトルとなり、建物を1自由度形に縮約した時の荷重変形曲線をスペクトルに対応させたものが耐カスペクトルとなる。限界耐力計算はこの2つのスペクトルの関係を用いた設計法である。
（テキスト第3章 2. 2耐震設計法(3)限界耐力計算）
4．◯
記述の通り。（平12建告第1461号第四号）
[ No.9 ]
耐風設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1. 極めて稀に発生する暴風時の風圧力の大きさは、稀に発生する風圧力の1.25倍である。
2. 構造骨組設計用風圧力の算定において、風の乱れや構造物の動的応答性状による効果は、ガス卜影響係数を介して速度圧に考慮されている。
3. 構造骨組設計用風圧力は、速度圧qに風力係数 Cf を乗じて計算され、速度圧qは基準風速V0の2乗に比例する。
4. いわゆる告示免震の規定（平成12年建設省告示第2009号）では、暴風時に免震層の変位が設計限界変位を超えないことを確認する。
答え
１
[ 解答解説 ]
1．×
平12建告第1461号の超高層建築物の計算方法には、第三号口に暴風の規定があり、これが極めて稀に発生する暴風時とすると、風速が稀に発生する風速（同告示第三号イに規定される）の1.25倍であり、2乗して風圧に換算すると1.5625倍となるため、不適当である。
2．◯
記述の通り。「2015年版建築物の構造関係技術基準解説書」によると、「風の時間的変動による建築物又はその部分の平均風応答に対する最大瞬間応答の比」と記載されている（ただし、風向直交方向については考慮されていない）。
3．◯
記述の通り。（建築基準法施行令第87条）
4．◯
記述の通り。（平12建告第2009号）
[ No. 10 ]
木質材料に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
1. 木材の短期許容応力度に対する長期許容応力度の比は、 1.1/2 である。
2. 木材の弾性係数は、平成12年建設省告示第1452号に定められている。
3. 無等級材の基準強度は、旧製材の日本農林規格（昭和42年農林省告示第1842号）における「ひき角類1等」に格付けされる木材の強度として設定されたものである。
4. 木質材料の梁のたわみ計算において、長期荷重に対する変形増大係数は建築基準関係規定により2と定められている。
答え
２
[ 解答解説 ]
1．◯
記述の通り。基準強度に対して、長期1.1/3、短期2/3となっている。（建築基準法施行令第89条）
2．×
平成12年建設省告示第1452号に定められているのは木材の基準強度であり、弾性係数は定められていないため不適当である。
3．◯
記述の通り。（平13国交告第1024号第1）
4．◯
記述の通り。（平12建告第1459号）
