二級建築士 過去問
令和元年(2019年)
問69 (学科3(建築構造) 問19)
問題文
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問題
二級建築士試験 令和元年(2019年) 問69(学科3(建築構造) 問19) (訂正依頼・報告はこちら)
- 建築物の耐震性能を高める構造計画には、強度を高める考え方とねばり強さを高める考え方がある。
- 建築物が、極めて稀に発生す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である。
- 建築物の固有周期は、構造物としての剛性が同じであれば、質量が大きいほど長くなる。
- 建築物の各階の偏心率は、「各階の重心と剛心との距離(偏心距離)」を「当該階の弾力半径」で除した値であり、その値が大きいほど、その階に損傷が集中する危険性が高い。
- 建築物の各階の剛性率は、「各階における層間変形角の逆数」を「全ての階の層間変形角の逆数の平均値」で除した値であり、その値が大きいほど、その階に損傷が集中する危険性が高い。
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この過去問の解説 (3件)
01
建物の構造計画をする際は、ガチガチに動かないこと(脆性)を目標にするパターンと、揺れることを見込んで(靭性)目標とするパターンを設定してから設計します。
2. 記述は正しいです
稀に発生する地震動(損傷限界)で損傷しないことや、極めて稀に発生する地震動(安全限界)で倒壊しない事を満たすために、耐震設計の基準数値を決めていきます。
3. 記述は正しいです
固有周期Tの式は、
T=2π(m/k)-1
m:質量 k:ばね定数
固有周期は、建物の重量が大きくなると周期は長くなり、水平力が大きくなると周期は短くなります。
4. 記述は正しいです
偏心率は、重心(重量の中心)と剛心(固さの中心)のねじれ抵抗の割合を表したものです。
偏心率が大きいほど、偏心の影響が大きくなることを表しています。
5. 記述は誤りです
剛性率は、立面方向のバランスを表しています。
各階の剛性率は、その値が0.6以上になるように、バランスよく構造を計画することが求められます。
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02
耐震性能には、強度と粘り強さの観点があります。
2. 正しい記述です。
耐震設計では、極めて稀に発生する地震動に対して倒壊しないようにすることを目標としています。
3. 正しい記述です。
建築物の固有周期は、質量が大きくなると長くなり、剛性が高くなると短くなります。
4. 正しい記述です。
ねじれを抑えるため、偏心率は0とすることが理想です。
5. 不適当な記述です。
剛性率が低いと、その階に損傷が集中する危険性が高くなります。
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03
最も不適当なのは、「建築物の各階の剛性率は、『各階における層間変形角の逆数』を『全ての階の層間変形角の逆数の平均値』で除した値であり、その値が大きいほど、その階に損傷が集中する危険性が高い。」という記述です。
剛性率は、各階の硬さのバランスを見るための数値です。
剛性率が小さい階ほど、他の階に比べて柔らかく、地震時の変形や損傷が集中しやすくなります。
したがって、「値が大きいほど損傷が集中する危険性が高い」という部分が逆です。国土交通省の資料でも、剛性率は立面的な硬さのバランスを確認する指標で、他の階より柔らかい階に損傷が集中することが示されています。
この記述は適切です。
建築物を地震に強くする方法には、大きく分けて2つの考え方があります。
一つは、柱・梁・耐力壁などを強くして、地震の力に耐える強度を高める方法です。
もう一つは、大きく変形しても急に壊れないように、靱性と呼ばれるねばり強さを高める方法です。
耐震設計では、強度だけでなく、建築物が急激に壊れないようなねばり強さも重要です。
この記述は適切です。
耐震設計では、比較的よく起こる地震だけでなく、極めて稀に発生する非常に大きな地震についても考えます。
このような大地震では、建築物にある程度の損傷が生じることはありますが、倒壊や崩壊を防ぎ、人命を守ることが重要な目標となります。
この記述は適切です。
固有周期とは、建築物が揺れて元の位置に戻るまでの時間を表すものです。
建築物の剛性が同じであれば、重い建築物ほどゆっくり揺れるため、固有周期は長くなります。
基本的には、
固有周期は、質量が大きいほど長く、剛性が大きいほど短くなる
と考えると分かりやすいです。
この記述は適切です。
重心は建築物の重量の中心、剛心は耐力壁などの硬さの中心です。
この2つの位置が大きくずれていると、地震時に建築物が平行に動くだけでなく、ねじれるように変形しやすくなります。
偏心率は、
偏心率=偏心距離/弾力半径
で表されます。
偏心率が大きいほど建築物の平面的なバランスが悪くなり、一部の柱や壁に変形や損傷が集中しやすくなります。国土交通省の資料でも、偏心率が大きい場合には、ねじれなどへの対策が必要とされています。
この記述は不適当です。
剛性率は、建築物の各階について、他の階と比べて硬いか柔らかいかを表す数値です。
計算の考え方は、
剛性率=その階の層間変形角の逆数/各階の層間変形角の逆数の平均値
です。
層間変形角が大きい階ほど、その逆数は小さくなり、剛性率も小さくなります。
つまり、
剛性率が小さい=その階が他の階より柔らかい
ということです。
柔らかい階では地震時の変形が集中しやすいため、剛性率が小さいほど損傷が集中する危険性が高くなります。
したがって、「剛性率が大きいほど危険性が高い」としている点が逆です。
この問題では、耐震設計で使われる強度・靱性・固有周期・偏心率・剛性率の意味を整理することがポイントです。
特に、偏心率と剛性率は反対の感覚になりやすいので注意します。
偏心率は、大きいほど平面的なバランスが悪く、ねじれや損傷が生じやすくなります。
一方、
剛性率は、小さいほどその階が柔らかく、変形や損傷が集中しやすくなります。
したがって、剛性率について「値が大きいほど損傷が集中する危険性が高い」としている記述が最も不適当です。
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