一級建築士学科試験 重要ポイント整理と確認問題「構造(知識編)」01【構造設計の基礎】

一級建築士学科試験 重要ポイント整理 4-01 構造設計の基礎学科Ⅳ構造(知識編)

荷重・外力

固定荷重G長期荷重(多雪区域では積雪荷重も長期荷重)
積載荷重P
積雪荷重S短期荷重(長期荷重と組み合わせる。多雪区域では積雪荷重と風荷重,積雪荷重と地震力の組み合わせも考える。)
風荷重W
地震力K

積載荷重

床設計用】>【骨組(大梁・柱・基礎)設計用】>【地震力算定用

積載荷重(法85条)
積載荷重(法85条)

積雪荷重

  • 単位荷重(単位重量):積雪 1[cm]当り 20[N/㎡]以上(多雪区域を除く一般の地域の場合)
  • 屋根勾配による低減: 屋根形状係数μb=√(cos(1.5β))  β:勾配(°)

風荷重

【算定式】風圧力速度圧 qx風力係数 Cf

【速度圧q】は,下記2つの式で算定する

  • q = 0.6 x E x Vo2
  • E = Er2 x Gf
    • Er:平均風速の高さ方向の分布を表す係数
    • Gf:ガスト影響係数(突風などによる揺れを考慮した割増係数)
    • Vo:基準風速 [m/s]

【風力係数 Cf】は,下記式で算定する。

  • Cf = Cpe – Cpi
    • Cpe:建築物の外圧係数
    • Cpi :建築物の内圧係数

地表面粗度区分

  • I (極めて平坦で障害物がない区域)~Ⅳ( 都市化が極めて著しい区域)
  • 地表面粗度区分による Er の大小関係:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ >Ⅳ
地表面粗度区分
地表面粗度区分

地震力

地震層剪断力 Qi】は,下記式で算定する。

  • Qi = Ci・Wi
    • Ci:i 層の地震層剪断力係数
    • Wi:i 層が支える部分の固定荷重と積載荷重の和

地震層剪断力係数 Ci】は,下記式で算定する。

  • Ci = Z・Rt・Ai・Co
    • Z:地震地域係数(地域による地震力の低減係数。1.0~0.7
    • Rt:振動特性係数(固有周期と地盤の振動特性とによる低減係数。Tが長くなるほど、地盤が硬いほど小さくなる
    • Ai:高さ方向の分布係数上階ほど,Tが長いほど,大きな値となる。地上部分最下層ではAi = 1.0 )
    • Co:標準断力係数
      • 一次設計時:Co ≧ 0.2(鉄骨造ルート1のときは,Co ≧ 0.3
      • 必要保有水平耐力計算時:Co ≧ 1.0

設計用一次固有周期 T[s]】は,下記式で算定する。

  • T = h(0.02+0.01α)→ 建築物の高さが高いほど,長くなる。

地下部分の水平震度 k】は,下記式で算定する。

  • k ≧ 0.1(1-H/40)Z
地震層剪断力

許容応力度計算及び屋根ふき材等の構造計算・許容応力度等計算・保有水平耐力計算

想定する状態と応力の組合せ

力の種類荷重及び外力について想定する状態一般の場合多雪区域の場合備考
長期に生じる力常 時G+PG+P 
積雪時G+P+0.7S 
短期に生じる力積雪時G+P+SG+P+S 
暴風時G+P+WG+P+W建築物の転倒,柱の引抜き等を検討する場合,Pを実況に応じて低減する。
G+P+0.35S+W
地震時G+P+KG+P+0.35S+K 

耐震計算の流れ

耐震計算の流れ
耐震計算のフロー

保有水平耐力(耐震計算ルート3)

保有水平耐力の確認】は,下記式で確認する。

  • 保有水平耐力 Qu ≧ 必要保有水平耐力 Qun

必要保有水平耐力】は,下記式で算定する。

  • Qun = Ds・Fes・Qud
    • Ds構造特性係数(構造に応じた減衰性及び靭性を考慮した低減係数)
    • Fes形状係数(剛性率に応じたFsと偏心率Feの積で表される割増し係数)
    • Qud:大地震を想定し,Co ≧ 1.0 とした地震層剪断力

限界耐力計算

限界耐力計算の流れ
限界耐力計算のフロー

確認問題(YouTube)

参考文献:1級建築士試験 学科 ポイント整理と確認問題(総合資格学院),建築物の構造関係技術基準解説書等

リンク集

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