構造文章 木質構造 建築基準法

構造文章題の何が難しいのか考えてみると
問題集の解説を見るとわかるけれど
その解答の参照元が多岐にわたっているため
これを読めば全部載ってるというものがないことだと思う。

もっとも、参照元を全部読んでたら時間がいくらあっても足りないし、
そもそもそれを全部覚えることは不可能だから、
結局は過去問に出てきたところを中心に覚えることになると思うけれど
それにしてもベースとなる知識は体系的に覚えていた方が
全部単発で覚えるよりはずっと楽だと思う。

そのベースとなる知識の元として
法規の勉強の助けにもなるので
建築基準法を選んでみた。
基準法の構造の部分を改めて読んでみると
意外とシンプルに、最低限の項目がまとまっていたので
これなら覚えられそうな気がした。
ただ、やはり言葉使いがわかりずらいので
じぶんなりにまとめ直してみた。


木造　～建築基準法施行令　第３章　第３節（令40条～49条）～

適用範囲　１　茶室、あずま等、10m2以内の物置、納屋等以外の建築物
(令40条)

木材　　　　１　構造耐力上主要な部分に使用する木材の品質は、節、腐れ、繊維の傾斜、丸身等
(令41条)　　 　による耐力上の欠点がないものでなければならない。

土台　　　　１　下記の場合を除き、構造耐力上主要な部分である最下階の柱の下部には
(令42条)　　　　土台を設けなければならない。
　　　　　　　　　・柱を基礎に緊結した場合
　　　　　　　　　・地盤が軟弱な区域内における平屋建ての建築物で足固めを使用した場合
　　　　　　　２　土台は基礎に緊結しなければならない。
　　　　　　　　　（地盤が軟弱な区域外における平屋建ての建築物で50m2以内のものを除く）

柱の小径　 １　構造耐力上主要な部分である柱の小径は、横架材の相互間の垂直距離に対して、
(令43条)　   　  柱の位置及び屋根及び壁の重量に応じた割合以上でなければならない。
　　　　　　   ２　上記に係わらず、柱の小径は13.5cm以上でなければならない。
　　　　　　　３　柱の所要断面積の1／3以上を欠き取る場合には、その部分を補強しなけらば
　　　　　　　　　ならない。
　　　　　　　４　２階建て以上の建築物におけるすみ柱は、通し柱としなければならない。
　　　　　　　５　柱の有効細長比は、150以下としなければならない。
　　　　　　　（※有効細長比･･･座屈長さ／断面の最小二次率半径）

梁等　　　　１　はり、けたその他の横架材には、その中央部付近の下側に欠込みをしてはなら
　　　　　　　　　ない。
(令44条)　

筋かい　　　１　引張り力を負担する筋かい･･･1.5cm×9cm以上の木材 or 9mm以上の鉄筋(令45条)　　
　　　　　　　 ２　圧縮力を負担する筋かい　･･･3.0cm×9cm以上の木材
 　　　　　　　３　筋かいは柱と梁等との仕口に接近して、ボルト、かすがい、釘等の金物で緊結
　　　　　　　　　しなければならない。
　　　　　　　４　筋かいには、たすき掛けにするためにやむを得ない場合を除き、欠込みを
　　　　　　　　　してはならない。

軸組等　　　１　構造耐力上主要な壁、柱及び横架材を木造とした建築物は、全ての方向の水平力
(令46条)　　　　に対して安全であるように壁または筋かいを入れた軸組を釣り合いよく配置しな
　　　　　　　　 　ければならい。
　　　　　　　 ２　省略
　　　　　　 　３　床組及び小屋ばり組の隅角には火打材を使用し、小屋組には振れ止めを設け
　　　　　　　　　 なければならない。
　　　　　　　 ４　階数が２以上又は延べ面積が50m2を超える木造建築物は、１に規定する軸組を、
　　　　　　　　 　それぞれの方向に付き、軸組の種類に応じた倍率を乗じて得た長さの合計が、
　　　　　　　　　 その階の床面積に所定の数値を乗じて得た数値以上となるように設置しなければ
　　　　　　　　 　ならない。（その階より上の階がある場合は所定の数値を減じた数値）

継手仕口　　１　構造耐力上主要な継手又は仕口は、ボルト締、かすがい打、込み栓等により、
(令47条)　　　　 その部材の存在応力を伝えるように緊結しなければならない。
　　
学校校舎　　　略　
(令48条)

防腐措置　　１　木造の外壁のうち、鉄網モルタル塗等の下地には、防水紙等を使用しなければ
(令49条)　　　　 ならない。
　　　　　　　　２　柱、筋かい及び土台のうち、地面から1m以内の部分には有効な防腐措置を講ず
　　　　　　　　　　るとともに、必要に応じてしろあり等の害を防ぐ措置を講じなければならない。

構造文章 木質構造 壁率比

構造の文章題をわからないなりに一巡した中で
少し覚えればすぐ解けるようになりそうと思ったのが
この壁率比の問題。

文章題といいながら計算問題に近い。
自分にとっては計算が絡む問題の方が覚えやすい。

まずは壁率比絡みの語句の確認


壁率比　　（壁量充足率の小さい方）／（壁量充足率の大きい方）

壁量充足率　　（存在壁量）／（必要壁量）

側端部分　　建築物の両端（最外端）より１／４の部分

存在壁量　　（建築基準法施行令第４６条第４項表１の数値） × （側端部分の軸組みの長さ）の和

必要壁量　　（建築基準法施行令第４６条第４項表２の数値） × （側端部分の床面積）


文字で書いてもよくわからないけれど、これは問題をやってみればわかる。
ただ、令４６条第４項表１、２の数値は覚えてられないけれど、
結局、壁率比の計算のときに分母分子で消えてしまうので特に気にしなくていい。

そして、木造軸組工法では

①張り間方向およびけた行方向の偏心律が０．３以下

②各側端部分の壁量充足率が１を超えている

③張り間方向およびけた行方向の壁率比がそれぞれ０．５以上

のいずれかを満たす必要がある。

ここで

偏心率　　（偏心距離）／（弾性半径）

偏心距離　　重心と剛心の距離を、検討方向に直交する軸に投影した長さ

弾性半径　　√（ねじり剛性／水平剛性）

この３つはここではそんなに問われることは無いと思うのでとりあえず置いておく。


木質構造の問題では、
純粋に壁率比を求める問題や、
与えられた壁率比が正しいかどうかを問われる問題などがあるので
壁率比の求め方と、必要な数値を覚えていれば対応できると思う。

構造文章題対策の検討

構造文章題、わからないまま問題に取り組んで
覚えながら進もうと思っても時間がかかりすぎて効率が悪いので、
ここは割り切って、わからないとこを明確にすることに目的を変えて
とりあえず一気に問題集は終わらせた。
そして構造文章題を少し俯瞰して見てみることにした。

まず構造文章題がどういう区分けになっているか再確認。
合格物語のWEB講義を参考にすると、

１．木材・木質材料
２．コンクリート
３．鋼材・金属
４．建築材料
５．荷重・外力
６．構造計画
７．品確法
８．S造
９．RC造
10．SRC造
11．壁式構造
12．木質構造
13．地盤・土質
14．基礎構造
15．その他の構造

という風に分類されている。
参考書によって分類は多少違うけれど、
大体こんな感じだと思う。

こうしてみるとやっぱり範囲が広い。
これを問題で出てきた順に覚えようとしても無謀な話で
ここはやはり各分野ごとに地道につぶしていくしかないと思う。
幸いまだ試験まで時間はある。
もう一つの苦手科目である施工にも手を付けたいところだけれど
そっちは法規が一巡してから朝・昼の勉強に回すとして
構造はしばらくこのまま夜の勉強を継続して行くことにする。

つぶし方は、とりあえず理解しやすそうなところからやってくのがいいかな。
あとはやりながら考えることにする。

モチベーション

ここ最近の勉強は、
朝と昼休みに、法規の問題を解きながら法令集の線引き、
夜は寝る前に構造の文章題。

どちらも今月中くらいを目標にやっているのだけど
手ごたえは明暗を分けていて、
法規はたぶん去年よりははるかに理解が深まっている（と思われる）一方、
構造の文章題は、鉄骨造、RC造、SRC造、木造と進んできたけれど
やっぱりどれも去年は単純に問題を覚えてただけで
ほとんど理解はしていなかったのが
今年もう一度やればやるだけわかってきて、
こっから先どう勉強を進めていくべきか
ちょっと考えなければと思っているところ。

まずはここは絶対に覚えなきゃならないところを抽出して
確実に覚えることかな。
そこから枝葉をうまく広げていければいいのだけど
学校に行けばきっとそういうポイントを教えてくれるのだろうな。


それにしても、法規や構造の計算問題をやっていたときは
確実に理解が深まっていく勉強だったので
結構快調に勉強できていたけれど
構造の文章題のように、（いまだに）聞きなれない言葉を読み続けていると
頭の疲労が激しくて、ついつい眠くなってしまう。

いい参考書とかあればいいのだろうけれど
市販の寄せ集めのものしかないし、
ネットで調べながらやれればまた違うのだろうけれど
子供が起きてるときは使えないし、なかなか難しい。

そしてそんな風にいきづまってくると
なんだか勉強するモチベーションまで落ちてくるので困ったものだ。

勉強することで嫁さんに負担掛けてる実感もあるし
そもそも自分だって勉強以外にやりたいことやしてあげたいことも探せばいくらでもあるし
でも今の仕事に就いた以上、取らなきゃいけない資格だし
一級建築士になりたいという気持ちも自分の中に湧いてきてはいるので
７月の本試験までまだ結構時間はあるけれど
なんとかモチベーションを勉強の質を維持したまま継続できれば
道は開けてくると信じて、今はただコツコツと時間を作ってやっていくしかない。

そう、がんばれ自分！

苦手分野

構造の文章題を途中まで進めてきて、
構造は計算問題が難しいのだと思っていたけれど
自分にとっては文章題の方がやっかいだと感じてきた。

考えてみたら物理の力学は大学受験では得意科目だったし
建築学科ではなかったけれど、構造力学は一応履修してた。

それよりも実務でやってこなかった耐震設計とか地盤や基礎構造あたりは
去年一通り覚えた（と思っていた）ところをもう一度やってみても
結局それとまったく同じ問題が出た時に答えれる程度にしか
覚えられていなかったので
それじゃあ本試験で点数取れるわけないってことが
今回、いかにして本番で点数をとるかという視点で問題を復習していると
よくわかってきた。
まぁ去年は何もかもがほぼ初めてで、
とりあえず一通り目を通さないと始まらないところからのスタートだったので
今思えば仕方なかったと思うのだけど
じゃあそうならないようにはどうすればいいのかということを
もう少し考えて勉強していかなければと思う今日この頃。

ただ計算はないし、基本的には覚えれば答えられる問題であり
とはいってもすべてを完全に覚えるのは時間的にも能力的にも難しいので、
どの範囲をどの程度覚えておけばいろんな問題に対応できるかを
過去問を通して見極めてから、覚える作業に入ろうと思う。

模試申し込み

手元にある構造の計算問題（過去の資格学校の模試など）を
ざっとやってみたけれど、
やっぱりまだ公式を完全に覚えていなかったり
少しひねった問題が出されると対応できなかったりと
まだ受験に耐えうる応用力を身に付けるまでには
もう少しかかりそうということがわかった。

ほとんどの受験生が苦労するのがこの構造計算だと思うので
そこで少しでも優位になろうとするなら
むしろこの程度の勉強でマスターできるようでは困ると前向きにとらえて
少なくとも各公式が完全に身に付くまでは
他の勉強と並行して、しばらくは反復して勉強しなければと思う。
（そのための時間を確保しなければ。。）


さて、先日ふらっと総合資格学院のHPを除いて見たら
全国統一オープン模試（無料）の案内が出てたので
さっそく申し込んでみた。

それまでには構造の文章問題と法規も一通り終わる予定なので
そこでどれだけ取れるかで、これまでの成果がある程度わかると思う。
ある程度結果が出て、スムーズに計画・環境設備・施工に進めればいいのだけど・・・。

構造計算とりあえず終了

前述した日建学院の学科別問題集のうち、
構造の計算問題35問を、この9日間で一気に解いた。

一日4問のペースで、解答を見て理解しながら
自分なりに省略したり追記したりしながらノートに解くと
１問約30分。4問で約2時間。

子供を寝かしつけた後の21時～22時からスタートして
24時前には終わるようにして、それからの時間で、
解いた問題の中でどこを覚えておけば
少なくとも数値を変えただけの問題程度なら解けるか
ということを念頭に、ポイントをまとめてきた。

無料で公開されている合格物語のWEB講義にも
よくまとめられているのだけど、
分かったつもりでも身につかないし
自分でまとめてみた後に改めて見てみると
さすがプロがまとめたものだけあって、
自分のでは足りないところとかがわかる。

今までまとめてきたことも、それだけで完成というつもりはないし
まだこれから他の問題を解いていく中で
加筆や修正を加えながら、自分のものにしていきたいと思う。

ここに書くと、手書きでノートに書くよりもきれいにまとめられるし、
書くスピードも手書きより早いし、書き換えも楽だし
ノートの大きさも決められていないので自由に書けるし、
最初からそういう利点を期待して初めたわけだけど
やっぱりなかなかいいかも。


今後はとりあえず今手元にある他の構造計算の問題を
復習を兼ねてやってみてから、構造の文章問題に入る予定。

それと並行して、早めに出社して始業前の時間と昼休みの時間を利用して
法規の問題を解きながら法令集の線引きをやっているところ。
こちらは朝4問、昼4問くらいのペースでのんびりと。

法規はとにかく慣れが必要だと思うので、
毎日少しずつでも引いていれば力が付くかなと。
線引きが終わったらスピードアップも図っていく予定。

構造・計算⑮ 固有周期

頂部に集中質量Mをもつ棒の固有周期Tを求める問題。

固有周期Tは次式により求める。

　　T ＝ 2π √ M／K

　　K：ばね定数　K ＝ 3EI／l^3 （一端固定・他端ピンor自由端）
　　　　　　　　　　 ※ K ＝ 12EI／l^3 （両端固定）・・・この問題ではたぶんこっちは出ない

問題のパターンとしては

・質量Mの大きさ

・ばね定数Kの大きさ

・棒の半径（直径）→つまりI（断面二次モーメント）

の大きさが異なるいくつかの棒の固有周期の大小関係を求める問題がほとんど。
それぞれの棒の固有周期Tを一つずつ算出して比較すればよい。

構造・計算⑭ 崩壊荷重

梁やラーメンに加えられた荷重を増大させたときの崩壊メカニズムが与えられ
その時の崩壊荷重Puを求める問題。

仮想仕事の原理を応用して解く。

　仮想仕事の原理・・・外力のなす仕事と内力のなす仕事は等しい

　ここで　外力のなす仕事・・・崩壊荷重 Pu × 変位 δ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　※ 変位は　変位角 θ × 材長 l　で求められる。

　　　　　　内力のなす仕事・・・全塑性モーメント Mp × 変位角 θ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　※ Mp と θ は問題文および図に与えらえれる。

以上より、　Pu × δ　＝　Mp × θ
の方程式をPuについて解けばPuを算出できる。

構造・計算⑬-2 降伏開始曲げモーメント

梁の断面と、梁に降伏開始曲げモーメントMyが作用した場合の断面内の応力度分布
及び梁に全塑性モーメントMpが作用した場合の断面内の応力度分布が与えられ、
My、Mpを求める問題。

１．梁の降伏開始曲げモーメントは次式から求める。

　　　My　＝　σy　×　Z

　　　　Z　：　断面係数　→　断面二次モーメントI／図心から最遠端までの距離

２．梁の全塑性モーメントは次式から求める。

　　　My　＝　C　×　j　＝T　×　j

　　　※算出方法は⑬-1参照

構造・計算⑬-1 全塑性モーメント

鉛直荷重Pおよび水平荷重Qを受ける、底部を固定された部材が
全塑性状態に達した場合の垂直応力度分布が与えられ、
その時のPとQの大きさを求める問題。

１．底面に働く曲げモーメントMと軸方向力Nを求める。

２．与えられた垂直応力度分布を、
　　曲げモーメントによる応力ブロックと軸方向力による応力ブロックに分ける。

３．曲げモーメントによる応力ブロックより、全塑性状態のモーメントを求め、
　　１で算出した曲げモーメントとの方程式よりQの大きさを求める。
　　
　　　　M ＝ T・j ＝ C・j ＝ Q・h　　→　Q ＝ T・j／h

　　ここで、T ＝ C ＝ 降伏応力度σｙ　×　引張側（圧縮側）の断面積
　　　　　　　j　： TとCの応力中心距離

４．軸方向力による応力ブロックより全塑性状態の軸方向力を求め、
　　１で算出した軸方向力との方程式よりPの大きさを求める。

　　　　N = σy × 軸方向力を負担するブロック（H形断面のウェブ）断面積

構造・計算⑫-2 柱の負担せん断力

水平荷重が作用する骨組みにおいて、
各柱の水平力の分担比を求める問題。

１．各柱の水平力（層せん断力）は、変位を求める公式を変形して

　　　δ　＝　Q／K　　　→　　　Q　＝　δ　×　K

　　ここで、同一梁に接続する柱の変位の大きさは等しいので、
　　水平力Qの分担比は、水平剛性Kの比と等しくなる。

２．各柱の水平剛性を求める。
　　水平剛性は材端の状態により下記の式より求める。

　　①両端固定　　　　　　　　 ・・・K　＝　12E・I／l^3
　　②一端ピン、他端固定　　・・・K　＝　3E・I／l^3

３．題意よりEとIは示されるので、
　　Kは柱の長さlより算出できる。

構造・計算⑫-1 水平剛性の比

層構造物の各層に水平荷重が作用する場合において、
各層の層間変位の大きさδが等しいときの、
各層の水平剛性Kの比を求める問題。

１．層間変位δは次式から求める。

　　　δ　＝　Q／K

　　Q　：　層せん断力
　　　　　　　各層の層せん断力は、その層より上部に作用する水平変位の和

　　これより、各層の水平変位δを求める。

２．題意より各層の層間変位の大きさが等しいので、その方程式よりKの比を求める。

構造・計算⑪ 筋かい入りラーメン

問題のパターンの名前がつけづらいので適当につけた。

筋かい入りラーメンに水平荷重が作用した時の
支点に生じる曲げモーメントの大きさを求める問題。

１問しか見たことがないので、パターンとは言えないかもしれない。


筋かいの引張力が与えられるので、
その水平成分が筋かいが負担する水平荷重となり、
残りが柱が負担する水平荷重となる。

柱が負担する水平荷重を各柱に振り分け、
柱のせん断力が作用する反曲点の位置を求め、
柱が負担する水平荷重と、支点から反曲点までの距離を掛け合わせて
支点に生じる曲げモーメントの大きさを求める。

構造・計算⑩ 二層構造物

二層構造物の各柱の曲げモーメントが示され、
各部材のせん断力、軸方向力、支点の反力、及び水平荷重を求める問題。

選択肢の数だけ求める箇所が指定されるけれど
どこが指定されるかはわからないし
いくつかの力を組み合わせなければ出せない力もあるので
計算しやすい順番を覚えて全部出してしまってから答えた方が確実だし
考える時間が減るだけそっちの方が早い。


①．屋上床の梁のせん断力　　・・・屋上床に作用する曲げモーメントの総和／スパン

②．２階床の梁のせん断力　　 ・・・２階床に作用する曲げモーメントの総和／スパン

③．柱の軸方向力　　　　　　　  ・・・①＋②

④．１階床の梁のせん断力　　 ・・・１階床に作用する曲げモーメントの総和／スパン

⑤．支点の反力　　　　　　　　　 ・・・③＋④

⑥．２階の柱のせん断力　　　　・・・２階の柱の上下に働く曲げモーメントの和／階高

⑦．屋上床の水平荷重　　　　　・・・⑥ × 2

⑧．１階の柱のせん断力　　　　・・・１階の柱の上下に働く曲げモーメントの和／階高

⑨．２階床の水平荷重　　　　　 ・・・⑧ × 2 - ⑦

構造・計算⑨ 不静定ラーメン

荷重を受ける不静定ラーメンの、各部材に生じる曲げモーメントの大きさを求める問題。

固定モーメント法と分配モーメントの考え方を用いて解く。

１．必要な点を固定して、固定した点の荷重を受ける部材側に
　　生じるモーメントの大きさを求める。

２．１で求めたモーメントを打ち消す方向のモーメントを、
　　固定した点の残りの部材に分配する。
　　このとき、モーメントは各部材の剛比の割合に応じて分配されるので
　　剛比が指定されていればそれにより、
　　等質等断面部材であれば均等に分配する。（これを分割モーメントという）
　　ただし、各部材の他端がピンの場合は、その部材の剛比を3/4倍したものを
　　その部材の等価剛比として計算する。

３．各部材の他端のモーメント（到達モーメント）の大きさを求める。
　　ここで、他端が固定端の場合は、分割モーメントの1/2が固定端に伝達され、
　　他端がピンの場合は、ピンの点の到達モーメントは0となる。

構造・計算⑧ 不静定梁

たわみ・たわみ角を利用して、不静定梁の支点に作用する反力を求める問題。

＜一端固定・他端移動＞

たわみを利用して解く。

１．移動端の支点をいったん取り除き、荷重によってたわみが生じると仮定して
　　そのたわみδ1の大きさを求める。

２．支点に作用する反力をVaとし、Vaによる反対側へのたわみδ2の大きさを求める。

３．実際にはたわみは0なので、δ1＝δ2としてVaの大きさを求める。

４．Vaが求まれば、後は静定構造物同様に力のつり合いの条件式（ΣM＝0、ΣX＝0、ΣY＝0）
　　により、その他の反力および部材に生じる力が求まる。


＜両端固定＞

たわみ角を利用して解く。

１．両方の固定端を回転端に置き換え、両端にモーメント荷重Ma、Mbが作用していると仮定する。

２．両端のモーメント荷重を取り除いた時に、作用している荷重によるたわみ角θ1を求める。

３．両端のモーメント荷重により生じるたわみ角θ2を求める。

４．実際にはわたみ角は0なので、θ1＝θ2として仮定したモーメント荷重Ma、Mbの大きさを求める。

５．Ma、Mbが求まれば、後は静定構造物同様に力のつり合いの条件式（ΣM＝0、ΣX＝0、ΣY＝0）
　　により、その他の反力および部材に生じる力が求まる。

構造・計算⑦ 弾性座屈荷重Pk

部材の弾性座屈荷重Pkを求める問題。

弾性座屈荷重Pkは次の式で表される。


　Pk　＝　π^2・E・I／lk^2


問題では以下の数値が変わった場合にPkの値がどのように変わるかが問われる。

①部材の断面形状が変わる場合
　→部材の断面形状が変わると、断面二次モーメントIの値が変わる。
　　変わった前後のIa、Ibの大きさを求めてPkの式に代入し、
　　Pka、Pkbを算出して比較する。

②部材の長さlが変わる場合
　→lkの値が変わる。lkは分母で２乗されるので、lkが２倍になるとPkは１／４

③部材のヤング係数Eが変わる場合
　→ヤング係数が変わると、Pkはそのままヤング係数に比例して変わる。
　　（Eが２倍ならPkも２倍）

④材端の条件が変わる場合。
　→材端の条件により座屈長さlkの大きさが変わる。
　　材料がlのとき、

　＜移動拘束＞

　　　両端ピン　　　　　　　　　・・・　lk　＝　l

　　　一端ピン・他端固定　　 ・・・　lk　＝　0.7l

　　　両端固定　　　　　　　　  ・・・　lk　＝　0.5l

　＜移動自由＞

　　　両端固定　　　　　　　　　・・・　lk　＝　l

　　　一端ピン・他端固定　　 ・・・　lk　＝　2l

　　　一端自由・他端固定　  ・・・　lk　＝　2l

　 以下②と同じ。

構造・計算⑥ たわみ・たわみ角

はりに荷重が作用するときの「たわみ：δ」や「たわみ角（回転角）：θ」おを求める問題。

　たわみの最大値　　　・・・　δmax　＝　C・P・l^3／E・I

　たわみ角の最大値 　・・・　θmax　＝　C'・P・l^2／E・I

で算出でき、C及びC'の値は

①　片持梁　or　単純梁

②　固定端　or　回転端

③　集中荷重　or　分布荷重　or　モーメント荷重

によって異なる。
これらは試験までには確実に暗記すること。


＜たわみδの最大値におけるCの値＞

　　　　　　　　　　　　　　集中荷重　　　分布荷重　　　モーメント荷重


片持梁・固定端　　　　　１／３　　　　　１／８　　　　　　１／２


単純梁・回転端　　　　　１／４８　　　　５／３８４


単純梁・固定端　　　　　１／１９２　　　１／３８４




＜たわみ角の最大値におけるC'の値＞

　　　　　　　　　　　　　　集中荷重　　　分布荷重　　　モーメント荷重


片持梁・固定端　　　　　１／２　　　　　１／６　　　　　　１／１


単純梁・回転端　　　　　１／１６　　　　１／２４


単純梁・固定端　　　　　０　　　　　　　 ０


少しひねった問題としては

・部材の一部が剛体の場合
　→　剛体は変形しないので、先端の変位δは根本の回転角θ×部材の長さlで表せる。

構造・計算⑤-2 応力度（ラーメン）

鉄骨骨組（ラーメン）に対する

①鉛直荷重時の曲げモーメントと垂直反力

②地震による水平荷重時の曲げモーメントと垂直反力

が図で与えられ、これから地震時に柱に生じる
「圧縮応力度と圧縮側曲げ応力度の和」の最大値を求める問題

「圧縮応力度と圧縮側曲げ応力度の和」は⑤-1同様に

　σ＝σn＋σm＝N／A＋M／Z　・・・☆

で求められる。（最大値を求めるので符号は＋のみ考える）
※圧縮側は普通マイナスで表すけど、ここでは大きさしか考えないので無視。

①と②が図で与えられるけれど、
問題にしてるのは柱なので柱の部分だけに着目して①と②を重ね合わせ

③垂直反力だけ表した図（N図）

④曲げモーメントだけ表した図（M図）

を描き、N・Mともに最大となる点におけるσが、その最大値となる。

あとは問題文に断面積Aと断面係数Zが与えられるので
☆の式でσの値を算出する。

構造・計算⑤-1 応力度

底部で固定された矩形断面材の頂部に
垂直荷重Pと水平荷重Qが作用するときの
その部材の底部に生じる垂直応力度分布が示され
そのときのPとQの大きさを求める問題。

垂直荷重と水平荷重を受ける場合の応力度σは
垂直荷重による垂直応力度σnと水平荷重による曲げ応力度σmの合計で

　σ＝σn±σm

で表される。

ここで、σnは底面全体に等分布で働くのに対し
σmはQの方向により底面を押す側と底面を引っ張る側が生じ
その大きさは材軸を中心として左右対称となる。

この性質と、与えられた垂直応力度分布を見比べて
σnとσmの大小関係を考える。

普通に考えて解ける問題しか出ないので、
たいてい底面を引っ張る側でσ＝0となっていて、

　σn＝σm

ということがわかり、
底面を押す側でσ＝σ（書き方が変だけど）となっていて

　σn＝σm＝σ／2　・・・①

であるということがわかる。

あとは部材の断面寸法が与えられるので、
断面積Aと断面係数Zを算出し

　σn＝N／A＝P／A　　　　　　　　　　　　　・・・②

　σm＝M／Z＝Ql／Z　（l：部材の高さ）　・・・③

となり、①、②、③よりPとQの値を算出することができる。


なお、長方形の断面係数・・・Z＝B・D^2／6
は覚えておかなえればならないけれど
最悪数値が曖昧になってしまったら、
断面二次モーメントIxをX軸から最遠端までの距離で割った値なので

　Z＝（B・D^3／12）÷（D／2）＝B・D^2／6

で算出できる。

構造・計算④ 断面二次モーメント

断面二次モーメントを算出する問題。
断面二次モーメントの公式さえ覚えてれば簡単に解ける問題。

長方形の断面二次モーメント　・・・　Ix＝B・D^3／12（B：幅、D：高さ）

円の断面二次モーメント　　　　・・・　Ix＝π・D^4／64（D：円の直径）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＝π・D^4／4　（a：円の半径）

なお、断面二次モーメントは足したり引いたりできるので
形が複雑な場合はいくつかの部材に分けて、足し引きして求める。

構造・計算③-3 トラスの塑性崩壊荷重

先端集中荷重Pを受ける片持系の静定トラスの
塑性崩壊荷重Puを求める問題。

１．③－１の方法で各部材の軸方向力（応力）N（→Pを含む値）を算出する。
　　その中で最大の応力を生じる部材が最初に塑性崩壊する。

２．問題に部材の断面積Aと降伏応力度σが与えられるので
　　それらを掛け合わせた（A×σ）が降伏耐力となる。

３．N＝A×σ　となるときのPの値が塑性崩壊荷重Puとなるので
　　この方程式を解けばPuの値を算出することができる。

この問題で、すべての部材の軸方向力を出してたら
時間がいくらあっても足りなるので
常識的に最大応力がかかりそうな部材をいくつか見繕って
それだけ計算して比較すれば答えは出せると思う。
もし時間が余れば戻ってきて他の部材も出して見るくらいで。

構造・計算③-2 トラスの水平変位

鉛直荷重を受ける二等辺三角形のトラスの
ローラー支点の水平変位の大きさを求める問題。
（三つのトラスが与えられ、それぞれの水平変位の大小関係を問う問題）

この問題はまだ消化しきれてないので
同系統の問題に出会ったら、もう一度検討したいと思う。


あ、ちなみに今構造の計算問題のパターンづくりに使用してる問題集は、
「1級建築士分野別厳選問題500＋125」（日建学院）
の平成23年度版。はい、去年使ってた問題集。

総合資格学院からも同じようなもの
「1級建築士試験学科厳選問題集500＋125」（総合資格学院）
が出ていて、どちらでも良かったのだけど
日建学院の方が見開きで問題と解説が完結するように書かれていて
何もわからない状態から始めるには答えがすぐ見れる方が便利だったので
そちらを選んだ。
（今年は総合資格学院の問題集もそういう並びに変わったみたいだけど）

去年初めてやった時は、解説を理解するだけでかなりの時間を要し、
結局理解できずに終わった問題も多々あった。
その当時と比べたら、だいぶ理解は高まったともうけれど、
この問題みたいにしっくり問題もまだ結構あるので、
とりあえずはそういうところを一つずつ洗い出して
理解を深めていくことが、得点アップへの最短の道だと思う。

構造・計算③-1 静定トラス

静定トラスにおいて、指定された部材に生じる軸方向力を求める問題

１．反力を仮定

２．反力を求める。
　　たいていの場合、トラスの骨組みと荷重が対称なので、
　　反力は簡単に求められる。
　　また、片持系のトラスの場合は自由端の側で考えれば
　　反力は求めなくてよい。

３．指定された部材を含んで、トラスを仮想切断し、
　　切断した片側のつり合い条件（ΣM＝0、ΣY＝0、ΣX＝0）から、当該軸方向力を求める。
　　ここで、平行弦トラスにおいては
　　　・上弦材及び下弦材　→　ΣM＝0
　　　・斜材　　　　　　　　　　→　ΣY＝0
　　で求めるとよい。
　　また、問題ではたいてい引張力を「＋」とするので、
　　軸方向力を仮定する場合は、切断点を引っ張る方向に仮定すると
　　算出した軸方向力の符号がそのまま解答の符号になる。

構造・計算②-3 せん断力の生じない点

等分布荷重を受ける静定ラーメンにおいて、
当該等分布荷重を受ける部分の中でせん断力が生じない点Xの位置を求める問題。

１．反力を仮定

２．反力を求める

までは、②－１と同じ。

あとは、求める距離をｘとして、
X点の距離を求める基点側の力のつり合いから
ｘについての方程式を作ってｘの値を求める。

構造・計算②-2 曲げモーメント図

静定ラーメンの曲げモーメント図を求める問題。

基本的に②-1の方法と同じ。

各接点及び荷重がかかる点のモーメントの大きさを求めていけばいいのだけど
建築士の問題は４択なので、どこのモーメントを求めれば一つに選べるか
あらかじめ検討をつけてから計算するのがポイント。

なお、モーメントは、部材が引っ張られる側に凸となる。

構造・計算②-1 静定梁、静定ラーメン

構造の計算問題パターン②－１

静定梁や静定ラーメンの、指定された点の曲げモーメントの大きさを求める問題。

＜解き方＞

１．反力を仮定
　　・回転端には鉛直反力Vと水平反力H
　　・移動端には鉛直反力Vのみ

２．モーメント、鉛直方向力、水平方向力のつり合いより、仮定した反力の大きさを求める。
　　このとき、指定された点のモーメントの求め方をあらかじめ考えれば、
　　すべての反力を算出しなくてもよい。

３．指定された点の一方の側の荷重および反力より、
　　指定された点のモーメントの大きさを求める。


図も何も載せてないので、
他の人が読んでもよくわからないと思うけれど
そこまで手間かけてUPしてたら元も子もなくなってしまうので
あくまで自分のメモとして書いてます。悪しからず。

構造・計算① 静定構造物の判別式

構造の問題で、いくつかの架構の中から静定構造がどれかを問われる問題がある。
これを解くためには静定構造物の判別式を覚えていなければならなくて
単純な足し算の計算なんだけど、それ故に覚えずらい。

　判別式　D　＝　２ｋ－（ｎ＋ｓ＋ｒ）

ここで、

　ｋ　：　支点と接点の数

　ｎ　：　反力係数
　　　　　　移動端・・・１
　　　　　　回転端・・・２
　　　　　　固定端・・・３

　ｓ　：　部材数

　ｒ　：　各接点で一つの部材に剛接合されている他の部材の数

このD＝０の時、その架構は静定であると言える。
Dが正だと不安定、負だと安定で不静定だけど、
そこまで覚える必要はとりあえずないとおもう。。

この判別式は例の「重要事項集」の表し方で
他の参考書とかだと
判別式　ｍ　＝　ｎ＋ｓ＋ｒ－２ｋ
と表して、正負が反対なのが多いのだけど、
なんとなく　D　=　の方がしっくりきたのでこっちで覚えることにする。

ｋ、ｎ、ｓ、ｒ　がそれぞれ何を表すのか、すぐ忘れてしまうのだけど
この判別式を使う問題の出題頻度が低くてなかなか出番がないせいかな。
でも、構造の計算問題自体パターンが多くはないし、
その中では判別式さえちゃんと使いこなせれば簡単に解ける問題なので
試験前までには確実に身に付けておこうと思う。