構造計算適合判定資格者検定 & 構造設計一級建築士試験の応援企画①(考査Bの回答案を掲載)

構造VEドットコムをご覧いただき、ありがとうございます。

 この記事では「構造計算適合判定資格者検定」(構造適判員試験)と「構造設計一級建築士試験」(構造一級試験)の受験者への応援企画として、有益情報をまとめたものです。

3年に一度実施されている「構造計算適合判定資格者検定」ですが、実施回数が少ないため、試験内容についての情報の少なさが受験者を苦しめる原因になっています。

 特に考査B(記述試験)については、過去問に対する解答例が公開されておらず、特に情報が不足しています。

そこで、この記事(応援企画⓵)では過去3回分の考査Bへの回答案を掲載し共有します。

 考査A(択一試験)については持ち込み可能な法令集や黄色本(2020版 技術基準解説書)を用いて解答しますが、問題文についての該当箇所を探し出すのは多くの労力を要します。

これに対し、次の記事(応援企画⓶)では過去出題された問題から重要ポイントを抽出し、持ち込み可能図書における該当ページを掲載します。持ち込み可能図書は「建築関連の法令集」と「建築物の構造関係技術基準解説書」(通称、黄色本)です。

 また、毎年実施されている「構造設計一級建築士試験」には考査区分として、法適合確認と構造設計の2区分ありますが、特に法適合確認区分においては構造計算適合判定資格者検定と内容的に重複する部分が多いです。

 そのため、この記事を構造設計一級建築士試験の対策としても活用頂けます。

なお、こちらに掲載している回答案は公式による解答ではなく、一技術者による案ですので、何卒ご理解の上ご活用ください。

目次

(クリックすると該当箇所へジャンプします)

1 . 令和3年度 考査B 回答例

2. 平成30年度 考査B 回答例

3. 平成27年度 考査B 回答例

4. おわりに

1. 令和3年度 考査B 回答例

令和3年度の考査Bについてです。

令和3年度の過去問題は、考査A、B共に日本建築防災協会が掲載しています。以下から開くことが出来ます。

令和3年度は以下の2つの大問で構成されています。

【大問1】 ピロティ構造の鉄筋コンクリート造建築物の審査

【大問2】 片流れ屋根の鉄骨造建築物の審査

例年、大問1のRC造は記述が多く、大問2のS造は計算問題を含む傾向です。

それでは、回答案を記載します。

【大問1】 ピロティ構造の鉄筋コンクリート造建築物の審査

■ 問1 保有水平耐力の計算において不適切な点を指摘せよ。また、不適切な点を修正し、再計算を行った場合に保有水平耐力計算の結果として予想される点を述べよ。

【答】

「3.設計方針」のうち「(3)二次設計及び保有水平耐力の検討中」において不適切な点は、Y方向のDsを壁がせん断破壊した時点の応力により計算していることである。

具体的には、Ds算定時に4階から10階までには十分なヒンジが発生していないにかわらず、Dsを0.4と設定している点が不適切である。

不適切な点の修正として、増分解析進めて余耐力法等によりDsを再計算した場合に、4階以上のDsが0.4から0.55に増加したとすると、保有水平耐力の検討結果は5階~9階のQu/Qunが1を下回ると予想する。

 問2 設計方針及び図面の中で不適切な点を2点指摘し、それぞれ根拠を示せ。

【答1】

ピロティ階の単独柱1C1における柱頭部の主筋の定着が不十分であり、2階の枠柱2C1や枠ばり2GY3または2GYとの応力伝達が確保できていない点が不適切である。

【根拠1】

1C1の柱幅が950mmであるのに対し、それに取付く枠はり2GY3や2GY4の幅は300mmである。そのため、1C1の主筋のうち入隅部分の主筋は柱梁接合部内に十分に定着できない。

【答2】

2階を剛床とみなし、スラブの移行せん断力の検討をしない設計方針としている点が不適切である。

【根拠2】

2階以上の連層耐震壁が負担するせん断力の一部は、スラブを伝ってピロティ階妻面の耐震壁が負担すると考えられる。

しかし、2階床の厚さは150mmと連層耐震壁180、ピロティ階耐震壁400に対して薄いため、十分なせん断耐力を有しているか確認する必要がある。

 問3 設計方針に対して基礎及び杭基礎の不適切な点を指摘せよ

【答】

「・部材リスト(基礎、基礎ばり)」において、杭頭補強筋の記載が無い点が不適切である。

【根拠】

3.設計方針の「(4)基礎・くい」において、くい頭固定として地中部応力を算定すると示されていること。

【大問2】 片流れ屋根の鉄骨造建築物の審査

 問1 設計方針の不適切な点を述べよ。また、どのように修正すればよいか述べよ。

【答】

2階X6-Y1通り及びX6-Y2通りの柱にはスラブが取り付いていないにも関わらず、設計方針では剛床と仮定している点が不適切である。

不適切な点を改善するためには、2階のX6-Y1通り及びX6-Y2通りの剛床を解除するとともに、大梁の軸方向変形を考慮する設定とすべきである。

 問2 設計方針に対して、その他に特に留意すべき点を述べよ。

【答】

設計方針において、保有耐力接合となっていない露出柱脚のDsを+0.05にすると記載されているが、アンカーボルトの材種の記載が無い。

そのため、伸び能力が無いアンカーボルトを使用する際には、部材種別Dに相当するDsとする点に留意すべきである。

また、設計方針において、はりの保有耐力横補剛に関する記載がないため、部材種別をFDとするか、保有耐力横補剛の検討を行うように留意すべきである。

 問3 柱C1及び大梁G2について、幅厚比による部材種別を求めよ

【答1】C1 BCR325 □550×550×28

    幅厚比B/t=550/28=19.6

    ここで 33√(235/325)= 28

               37√(235/325)= 31

                48√(235/325)= 41

                B/t<33√(235/F)よりFA

【答22G1 SN400B H-900×400×16×28

    フランジ幅厚比 b/tf = 200/28 =7.14

    ここで、b/tf<9より FA

          ウエブ幅厚比    (d-2tf) / tw = (900-2×28) / 16 = 52.8

    ここで、(d-2tf) / tw<60より FA

    したがってG2はFA

■ 問4 特定緩勾配屋根の積雪荷重について割増し係数α及び単位面積重量を求めよただし、割増前の積雪量1cmあたりの積雪重量は20N/m2とし、積雪量は30cmとする。また、屋根勾配は0とする。

【答】

最上端から最下端までの水平投影長さは15000+375+375=15750mmのため

直線補完により

  dr = 0.05+0.09*5750/40000 = 0.063

次に屋根形状係数 μb=√(cos(1.5*0))= 1

       したがって、α = 0.7 + √(0.063/1/0.3)= 1.16

       単位面積重量は 1.16×30×20 = 696N/m2

以上です。印刷用の回答案を以下に示します。

2. 平成30年度 考査B 回答例

平成30年度の考査Bについてです。

平成30年度の過去問題は、公式には公開されていません。

平成30年度は以下の2つの大問で構成されています。

【大問1】 14階建て鉄筋コンクリート造建築物の審査

【大問2】 3階建ての鉄骨造建築物の審査

大問1のRC造は記述が多く、保有水平耐力や配筋、基礎に関する出題でした。

大問2のS造は計算問題が多く、風圧力や許容応力度、仕口の保有耐力接合に関する出題でした。

それでは、回答案を記載します。

【大問1】 14階建て鉄筋コンクリート造建築物の審査

 問1-1 「I.構造計算書(抜粋)」の「3.設計方針    (3)二次設計」、「4.使用材料」、「8.保有水平耐力の検討 (3)Ds 算定時のヒンジ図」及び「8.保有水平耐力の検討 (4)荷重変形曲線(Qー8 図)」について、次の設問に答えよ。

(1)保有水平耐力の計算の方法について、不適切な点を指摘せよ。また、その不適切な点を修正し再計算を行った場合に、予想される結果とその理由について記述せよ。

【答】 

保有水平耐力の算定の方法について不適切な点は「1.構造計算書(抜粋)」の「設計方針(3)二次設計」において、各部材の曲げ終局強度を算出する際に、SD490の主筋の材料強度を基準強度の1.1倍としている点である。

その理由は、SD490は告示平12建告第2464号第3-号における、材料強度を規定値の1.1倍と出来る旨の対象となっていないためである。

不適切な点を修正し、再計算を行った場合に予想される結果は、X方向の保有水平耐力が低下することである。

その理由は、現状の計算で保有水平耐力時にヒンジが生じている6階以下の大梁の曲げ耐力が低下するためである。

(2)必要保有水平耐力の計算の方法について、不適切な点を指摘せよ。また、その不適切な点を修正し再計算を行った場合に、予想される結果とその理由について記述せよ。

【答】  

必要保有水平耐力の計算方法において不適切な点は「8.保有水平耐力の計算(3)Ds算定時のヒンジ図」において、Ds算定時に十分に崩壊メカニズムが形成されていないにもかかわらずDsを0.4としている点である。

不適切な点を修正し、再計算を行った場合に考えられる結果は、Y方向のDsが増加して必要保有水平耐力が増加することである。具体的には、4階以下のDsが0.55となることで、Qunが修正前の0.55/0.4倍となった場合、Qu/Qunが1を下回ることが予想される。

 問1-2 「II.構造図(抜粋)」の「・部材リスト(柱)」、「・部材リスト(大ばり)」、「・部材リスト(壁)」  及び「X2 通り Y1-Y2 間 架構配筋詳細図」について、次の設問に答えよ。

(1)「I.構造計算書(抜粋)」の「3.設計方針  (2)ー次設計」に従って行われた計算結果の抜粋が「7.断面算定結果」に示されており、これらの内容は正しいことが確認されている。これら  との関係において、不適切な点を指摘せよ。

【答】

「1.構造計算書(抜粋)」の「3.設計方針(2)一次設計」および「7.断面算定結果」との関係において、「2.構造図(抜粋)」の不適切な点は、「・部材リスト(大梁)」におけるカットオフ長さである。

具体的には、「7.断面算定結果」のRCはり付着の検討において、8階および7階の大梁G2に対して示されている必要付着長さが「・部材リスト(大梁)」においては満足されていない点が不適切である。

(2)(1)以外の不適切な点を指摘せよ。

【答】

(1)以外で不適切な点は、「X2通りY1-Y2間架構配筋詳細図」において、1階柱C1Aの柱頭部の主筋定着長さが不足している点である。

具体的には、C1Aの外側の主筋が2階の枠柱と枠はりの仕口内に定着されておらず、応力の伝達が確保されていない点が不適切である。

 問1-3 「I.構造計算書(抜粋)」の「3.設計方針 (4)基礎・くい」に従って行われたせん断設計の結果である「II.構造図(抜粋)」の「・部材リスト(基礎、基礎ばり、くい)」について、不適切な点を指摘せよ。

【答】

「部材リスト(基礎、基礎梁、くい)」について不適切な点は、基礎リストの配筋が「3.設計方針(4)基礎・くい」と整合していない点である。

具体的には、「3.設計方針(4)基礎・くい」においてフーチングをはりとみなして設計すると示しているのに対し、「基礎リスト」では、基礎に梁型の主筋とせん断補強筋を配していない点が不適切である。

【大問2】 3階建ての鉄骨造建築物の審査

 問2-1 耐震計算ルート3で、幅厚比による種別が FA 又は FB である柱はりを用いた純ラーメン構造を設計する場合、Ds 値を 0.3 以下とできる条件を3つ挙げ、それぞれ最大 100 程度でその内容を簡潔に説明せよ。

【答】

1. 種別FCである柱の耐力の和を種別FDである柱を除くすべての柱の水平耐力の和で除した値が0.5未満であること。

2. 部材の種別がFDである柱およびはりが存在し、この部材を無視すると常時荷重による局所破壊が生じないこと。

3. 柱はり仕口部及び継手部が保有耐力接合になっており、かつ、はりが保有耐力横補剛となっていること。

 問2-2 本建築物の風圧力の算定手順が、以下に示されている。空欄に適切な数値を埋めよ。

【答】

風圧力を求める問題で【2020年版黄色本(構造関係技術基準解説書)p281~291】に則れば回答できます。

 問2-3 吹き抜け部分の X2 / Y1 通りC2 柱の 1 階の長期許容圧縮応力度の算定を行った。材長は階高とし、1 階、2 階とも 4,500mm として算定する。節点移動に対する条件は拘束とし、回転に対する条件は両端自由とする。空欄に適切な数値を埋めよ。

【答】

許容圧縮応力度に関する問題で、【2020年版黄色本(構造関係技術基準解説書)p159,541】に則れば回答できます。

 問2-4 R 階 G1 はり C1 柱の仕口部に対して保有耐力接合となるか検討を行った。その際、鋼管柱の鋼管壁の降伏を考慮した検討とし、欄に適切な数値を埋めよ。

【答】

仕口の保有耐力接合に関する問題で、【鋼構造接合部設計指針】を理解しているか、また【2020年版黄色本p626】から割増し係数αを素早く引用できるかがポイントになります。

以上です。印刷用の回答案を以下に示します。

3. 平成27年度 考査B 回答例

平成27年度の考査Bについてです。

平成27年度の過去問題は、公式には公開されていません。

平成27年度は以下の2つの大問で構成されています。



【大問1】 10階建て鉄筋コンクリート造建築物の審査
【大問2】 5階建ての鉄骨造建築物の審査

大問1のRC造は記述が多く、荷重変形曲線や配筋、基礎に関する出題でした。

大問2のS造は計算問題が多く、必要保有水平耐力、保有耐力横補剛、保有耐力接合に関する出題でした。

それでは、回答案を記載します。

【大問1】 10階建て鉄筋コンクリート造建築物の審査

 問1-1 「Ⅰ.構造計算書(抜粋)」(pp.3~12)及び「Ⅱ.構造図(抜粋)」(pp.13~25)は、構造計算適合性判定に提出された 10 階建ての鉄筋コンクリート造建築物の構造計算書及び構造図の一部である。それらを参照し、問 1-1~問 1-3 の各設問に解答せよ。

(1)設計方針の中で最も不適切な項目を指摘し、これと関連して荷重変形曲線(Q-δ図)において不自然となっている内容を記述せよ。

【答】

設計方針の中で最も不適切な点は、保有水平耐力の計算において部材の降伏後の剛性を過大に評価していることである。

具体的には、一般に部材の降伏後の剛性は弾性時の1/1000程度とされているのに対して、本設計方針では弾性時の1/10としている点が不適切である。

これと関連して荷重変形曲線において不自然となっている内容は、Ds算定時においても各層の剛性が高く、変形の増加に伴う荷重の増加量が大きいことである。

(2)設計方針の中で最も不適切な項目を修正し、再度、構造計算を行った場合に予想される荷重変形曲線(Q-δ図)及び保有水平耐力の結果を、X 方向及び Y 方向について記述せよ。

【答】

X方向の荷重変形曲線においては、ヒンジ発生後の荷重の増加が小さくなることが予想される。その結果として、X方向の保有水平耐力は小さくなる。

Y方向の荷重変形曲線においては、ヒンジ発生後の荷重の増加が小さくなるとともに、Ds算定時の変形角が大きくなることが予想される。その結果として、脆性的なせん断破壊を回避することが出来、Dsが低減された結果Y方向の保有水平耐力は大きくなる。

 問1-2 「Ⅱ.構造図(抜粋)」の「・配筋詳細図(1)及び(2)」について、柱と梁の配筋の不適切な部分を3箇所指摘せよ。解答は、解答欄その1及びその2の「・配筋詳細図(1)及び(2)」上に不適切な部分を丸印で囲み、1~3の番号を付与せよ。あわせて、解答欄その3に不適切と判断する内容を記述せよ。

【答】

1. R階の大梁G1のカットオフ長さは「・部材リスト(大梁)」において2000mmであるのに対し、「配筋詳細図(1)」では1855mm(=L0/4+15d)と不足している点が不適切である。

2. 柱C3のR階柱頭部および1階柱頭部の大梁G3への定着長が不足している点が不適切である。具体的には、当該箇所ではコンクリートの設計基準強度が27N/mm2で柱主筋がSD345のD25であるため、梁下端からの定着長が625mm(25d)以上必要であるが「配筋詳細図」では、G3のせいである500mm以下であると読み取れる。

3. 柱C3の1階柱頭部において、柱主筋の端部にフックが設けられておらず、

柱梁接合部内に定着されていない点が不適切である。

 問1-3 「Ⅰ.構造計算書(抜粋)」の「8.基礎の設計」について、短期荷重時(常時荷重時+地震荷重時)の Y 方向の接地圧図に誤りがある。以下の2つの設問に解答せよ。

なお、常時荷重による接地圧は均等分布とし、基礎底面における総重量は 68,500kN、地震力により生ずる基礎底面における転倒モーメントは 253,000 kN・m とする。基礎底面の形状は長方形で、その寸法は Lx=36.0 m、Ly=13.0 m とし、基礎は剛体と仮定してよい。

  • 誤りの内容を指摘し、その根拠を記述せよ。

【答】

Y方向の最大接地圧と最小接地圧が誤りである。

根拠を以下に示す。

基礎底面の総重量が68500kNで底面寸法が13×36mであることから、平均接地圧は68500/13/36=146.4kN/m2である。

次に転倒モーメントが253000kNmであることから、

最大接地圧は 146.4 + 253000/(13×16)/(13÷2)= 232.7kN/m2

最小接地圧は 146.4 - 253000/(13×16)/(13÷2)= 60.1kN/m2

となる。これらの値が計算書の接地圧図と異なるため誤りである。

(2)Y 方向の短期荷重時の適切な接地圧図を示せ。数値は有効数字を 3 桁として丸めてよい。

【答】

上記の接地圧で図を書けばOKです。

【大問2】 5階建ての鉄骨造建築物の審査

 問2-1 耐震計算ルート 3 で設計された本建築物の柱は、冷間成形された角形鋼管で、JIS G 3466(一般構造用角形鋼管)-2006 に適合する角形鋼管以外のロール成形角形鋼管(BCR)を用いている。BCR 材を柱に用いた場合の保有水平耐力計算について、保有水平耐力が必要保有水平耐力以上であることを確認することに加えて、構造計算適合性判定で特に留意すべき点を 2 つ以上挙げ、それぞれ 60~120 字程度でその内容を簡潔に記述せよ。

【答】

1. 全体崩壊メカニズムとして判定する場合には、柱の耐力の和が、1.5倍したはりの耐力又は1.3倍した柱はり接合部の小さい方の曲げ耐力の和より大きいことを確認するよう留意する。

2. 局所崩壊メカニズムとして判定する場合には、柱の耐力の和の方が小さいと判断された床位置の柱、1階の柱脚及び最上階の柱頭の柱の耐力を所定の係数によって低減して塑性ヒンジの耐力として保有水平耐力を計算するように留意する。

 問2-2 本建築物の耐震性を検討するため、必要保有水平耐力 Qun(kN)の算定を行い、算定過程の一部を伏せたものを下記に示してある。数値を記せ。

【答】

保有水平耐力を求める問題で【2020年版黄色本p296~300、p340】に則れば回答できます。

 問2-3 鉄骨大梁 GY1 が保有耐力横補剛の条件を満たしているか否かについて、2 つの方法(梁全長にわたって均等間隔で横補剛を設ける方法及び主として梁端部に近い部分に横補剛を設ける方法)による検討を行い、その検討内容を記述せよ。

【答】

保有耐力横補剛に関する問題で、【2020年版黄色本p630】に則れば回答できます。

 問2-4 上階鉄骨大梁 GY2 の梁継手(p.30「最上階 GY2 継手詳細図」参照)が曲げに対する保有耐力接合となる検討を行った。空欄に数値を埋めよ。

【答】

保有耐力接合に関する問題で、【2020年版黄色本p626】から割増し係数αを素早く引用できるか。そして、塑性断面係数を自分で計算できるかがポイントになります。

おわりに

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