【わかりやすい構造設計】理解度チェック問題まとめ～RC造編（随時更新）

解答1 ：〇 解説： コンクリートと鉄筋は、温度変化に対する伸び縮みの割合（線膨張係数）がほぼ等しいため、気温の変化があっても内部で応力が生じたり剥離したりせず、一体として挙動することができます。

解答2 ：× 解説： 計算上、剛性の高い耐震壁に力が集まるのは正しいですが、実際には地震時に壁がひび割れて剛性が低下すると、負担しきれなくなった力が柱や梁（フレーム）に流れていきます。 計算上で壁に負担させすぎていると、この「再配分された力」に対してフレームが耐力不足になる恐れがあるため、告示（594号）ではフレームの設計用応力を割り増す規定が設けられています。

解答3 ：× 解説： 部材によって最大耐力を発揮する「変形角（タイミング）」が異なります。 耐震壁は変形が小さい段階（1/500程度）で最大耐力に達し壊れ始めますが、柱や梁はもっと変形が進んでから（1/150～）本領を発揮します。ピークがズレているため、単純な足し算ではなく、ある瞬間の変形状態における各部材の耐力を合計して評価する必要があります。

解答1：× 解説： 長期の1/3という制限は、即時の破壊防止というよりも、「クリープ変形（時間の経過とともに変形が進む現象）」を進行させないための限界値としての意味合いが強いです。この応力レベルであれば、コンクリートにはほとんどひび割れが生じず、健全な状態が保たれます。

解答2：〇 解説： 圧縮や曲げは粘り強い挙動を示しますが、せん断は一度ひび割れると急激に耐力を失う危険な壊れ方（脆性破壊）をします。そのため、短期時であっても長期の1.5倍に留め、十分な余裕を持たせています。また、この数値は最低限のせん断補強筋（0.2%）があることを前提としています。

解答3：× 解説： 鉄筋自体の強度は高くても、コンクリートと組み合わせる以上、鉄筋が大きく伸びるとコンクリートのひび割れ幅が大きくなってしまいます。 ひび割れ幅を0.3mm程度以下に抑えるために、鉄筋のひずみを制限する必要があり、高強度鉄筋であっても長期許容応力度は上限値（約215N/mm²、太径はさらに低減）で頭打ちとなります。

解答1 ：× 解説： 部屋全体で均した荷重は、建物全体の重量（地震力算定用など）としては正しいですが、スラブや小梁の「局部検討」に使うと危険です。 実際には機器のない場所にも荷重が分散される計算になり、機器直下のスラブにかかる大きな力が過小評価されてしまうためです。局部検討では、機器の重量をその足元や支持梁に直接作用させて検討する必要があります。

解答2 ：× 解説： 計算上はD10で足りていても、施工時には作業員が上端筋の上を歩きます。細いD10では人の重みでたわんでしまい、配筋位置が下がって上端筋が十分に機能しなかったり、必要な「かぶり厚さ」が確保できなくなる恐れがあります。そのため、施工時の剛性を確保するために、上端筋にはD13以上を使用するなどの配慮が実務上推奨されます。

解答3 ：〇 解説： 片持ちスラブは「静定構造物」であり、支えが一つしかないため、損傷が即座に大変形や崩壊につながるリスクがあります。特にコンクリートのひび割れは剛性を著しく低下させ、過大なたわみの原因となるため、許容応力度だけでなく「ひび割れ耐力」に対する余裕度を確認することが極めて重要です。

解答1 ：〇 解説： ラーメン架構は建物全体が弓なりに曲がるイメージ（曲げ変形）ですが、耐震壁は箱がズレるような変形（せん断変形）が支配的です。この変形モードの違いにより、耐震壁は非常に硬く（剛性が高く）、地震力の大部分を負担する特性を持っています。

解答2 ：× 解説： 数値基準（0.4以下）は重要ですが、それだけでは不十分です。 開口が柱や梁に近接していると、壁としての力の伝達機構（圧縮ストラット）が形成されにくかったり、柱への応力集中を招いたりします。力の流れを阻害する場合は、耐震壁ではなく「袖壁付きラーメン」として評価するなど、実状に合わせたモデル化の判断が必要です。

解答3 ：× 解説： ソフトが計算対象外（検定省略）にしているからといって、物理的に安全なわけではありません。 特に柱際や梁際の開口は、その部分の部材長さを短くし（短柱・短梁化）、脆性的なせん断破壊を引き起こすリスクがあります。計算結果に表れなくとも、設計者の判断でせん断補強筋（あばら筋・帯筋）を増やすなどの配慮が不可欠です。

解答1 ：× 解説： 壁エレメント置換法において、付帯柱の役割は主に「軸剛性（鉛直方向の突っ張り）」を表現することです。一般的に柱頭・柱脚は「ピン（回転自由）」として扱われるため、付帯柱自体は曲げやせん断剛性には寄与しません（壁エレメントそのものがせん断剛性を負担します）。 逆に、付帯梁（壁上下の梁）については、壁と一体化して変形しないことを表現するため「剛域（変形しない）」としてモデル化されます。

解答2 ：〇 解説： 壁エレメント置換はあくまで「水平力（地震力）」に対する挙動（せん断変形）を再現することに特化したモデルです。 そのまま長期荷重を載せると、鉛直方向の曲げやせん断剛性が数百倍に評価されてしまうことがあり、計算上「ほとんどたわまない」という誤った結果になりがちです。長期荷重を支える場合は、剛床解除や倍率補正を行い、1層分の梁として手計算等でたわみをチェックする必要があります。

解答3 ：× 解説： 「耐力が上がる＝安全」とは限りません。 無理に耐震壁として評価することで、剛性バランス（偏心率・剛性率）が悪化したり、増分解析においてその壁が早期にせん断破壊（脆性破壊）を起こし、建物全体のDs値（必要とされる耐力）が跳ね上がってしまうことがあります。結果として、要求性能が高くなり、かえって設計のハードルが上がったり、危険側の設計になることもあるため、適切なモデル化の判断が必要です。

解答1 ：× 解説： 接合部を「剛（変形しない）」と仮定すると、地震などによる建物の変形をすべて柱や梁が負担することになります。その結果、柱や梁に生じる応力は「大きめ」に計算される傾向にあります。これは、部材断面が大きくなりやすいため経済的とは言えませんが、構造設計としては「安全側」の評価になるため、このモデル化が一般的に採用されています。

解答2 ：× 解説： ここは勘違いしやすいポイントです。現在の耐力式（靭性指針など）において、接合部のせん断耐力は主に「コンクリート強度」「接合部の形状（体積）」「直交梁の有無」などで決まります。 フープ筋には0.2%や0.3%といった「最小鉄筋量」の規定はあり、拘束効果として必須ですが、計算式上はフープ筋を増やしてもせん断耐力の数値自体は上がりません。耐力が不足する場合は、コンクリート強度を上げるか、柱断面を大きくする等の対策が必要です。

解答3 ：〇 解説： かつては現場溶接の作業性を良くするためにスカラップ（切り欠き）を設けていましたが、震災時にそこが破壊の弱点（起点）となることが判明しました。その教訓から、現在は応力集中を避けるためにスカラップを設けない「ノンスカラップ工法」とし、完全溶込み溶接を行うことが一般的です。

解答1 ：〇 解説： 最低主筋量（0.8%）は、単に重さを支えるだけでなく、コンクリートの収縮ひび割れを防いだり、大地震時にコンクリートが損傷しても柱がバラバラにならずに耐え続ける（靭性を発揮する）ために必要な量として定められています。

解答2 ：× 解説： 法令上は中央部のピッチを広げる緩和規定（15cm以下かつ主筋径の15倍以下）がありますが、実務では「配筋ミス（ピッチの切り替え位置の間違い）」を防ぐため、あるいは全域での高い靭性を確保するために、全長にわたって100mmピッチ（またはそれ以下）で統一することが一般的です。

解答3 ：× 解説： 接合部は地震時に柱と梁からの力が集中し、巨大なせん断力がかかります。ここが破壊すると建物全体が崩壊する危険があるため、柱と同様に帯筋を配置してせん断補強を行い、主筋の抜け出し防止とコンクリートの拘束を確保する必要があります。一般的に柱の帯筋量（0.2%〜0.3%以上）をそのまま接合部内にも通す設計が基本となります。

解答1 ：× 解説： 鉄筋の強度（降伏点）が高くなると、鉄筋が負担できる（＝引っ張られる）力が大きくなります。その大きな力に耐えうるようコンクリートにしっかり握らせる必要があるため、鉄筋強度が高いほど定着長さは「長く」必要になります。逆に、コンクリート強度（Fc）を高くした場合は、付着力が強まるため定着長さは短くなります。

解答2 ：〇 解説： M図はあくまで仮定であり、地震時や積載荷重の偏りによって応力状態は変化（M図のズレ）します。また、カットオフ点においても鉄筋が有効に働くためには定着が必要です。そのため、理論点に「余長（梁内法スパンの1/4＋15dなど）」を足した長さにする必要があります。

解答3 ：× 解説： 短スパンでカットオフ筋を採用しても、実際に減らせる鉄筋量はわずかです。逆に、配筋が混雑して現場の作業手間を増やしてしまったり、応力伝達が不連続になり「せん断破壊」などの弱点を引き起こすリスクが高まります。短スパンでは通し配筋とするのが一般的です。

解答1：〇 解説： 正解です。 $h_0/D$ が小さい（2.0以下など）柱は「短柱（たんちゅう）」と呼ばれます。短柱は曲げ変形能力が低く、地震力を受けると粘り強く変形する前に斜めにひび割れてせん断破壊する可能性が非常に高いため、最も注意すべき脆性部材として扱われます。

解答2：× 解説： 誤りです。 軸力が大きすぎると、コンクリートの余裕がなくなり、限界を超えると一気に押しつぶされる「圧壊」を起こしやすくなります。圧壊は脆性的な破壊であり、靭性が著しく低下するため、軸力比が大きい部材はランクが低く（FC等に）判定されます。実験的にも軸力比が0.33（1/3）を超えると靭性が急激に低下することが分かっています。

解答3：× 解説： 誤りです。 定義が逆です。 FAランクは「大きく変形しても（降伏しても）耐力を維持し続ける、非常に粘り強い（靭性が高い）」部材を指します。 一方、FDランクなどは「変形能力が乏しく、すぐにせん断破壊して耐力を失う（脆い）」部材です。耐震設計では、FAランクのような粘り強い部材を多く使うことで、建物全体のエネルギー吸収能力を高めることを目指します。

解答1：× 解説： 保証設計が保証するのは「無損傷」ではなく、「安全な壊れ方（靭性的な崩壊メカニズム）」です。大地震時には部材の損傷（降伏）を許容しますが、その際に脆性的な破壊（せん断破壊など）が起きず、粘り強い曲げ破壊が先行するようにコントロールすることを目的としています。

解答2：〇 解説： 曲げ降伏はエネルギーを吸収する良い壊れ方ですが、せん断破壊は一瞬で耐力を失う危険な壊れ方です。「曲げ降伏した瞬間の力」よりも「せん断耐力」の方が確実に大きくなるように、割増係数を用いて余裕を持たせる検討を行います。

解答3：× 解説： S造の露出柱脚において、柱脚（アンカーボルト等）が先行して降伏する場合、エネルギー吸収能力は低下しますが、即座にFDランク（耐力ゼロ等）になるわけではありません。 この場合はペナルティとして、必要保有水平耐力（Qun）を「0.05割り増し」することで安全性を確保する規定となっています。FDランクになる他の脆性破壊（部材の破断など）とは扱いが異なります。

解答1：〇 解説： 付着割裂破壊は、鉄筋がコンクリートを「内側から押し割る」ような破壊形式です。これが発生すると、鉄筋とコンクリートの一体性が失われ、鉄筋が降伏点まで引っ張られることなくスッポ抜けるような状態になるため、期待していた粘り強さ（靭性）が発揮できなくなります。

解答2：〇 解説： 梁のように「ヒンジ化させたい＝鉄筋を降伏させたい」部材の場合、鉄筋が降伏する前にコンクリートが割れてしまっては意味がありません。そのため、計算上の応力（存在応力）が小さくても、鉄筋がフルパワー（降伏強度）を発揮しても耐えられるかどうかを確認し、靭性を保証する必要があります。逆に、基礎梁などヒンジ化させたくない部材では、存在応力での検討を選択する判断もあり得ます。

解答3：× 解説： 同じ断面積を確保する場合、「太い鉄筋を少なく」使うよりも、「細い鉄筋を多く」使う方が付着には有利です。 細い鉄筋の方が、断面積に対する周長（表面積）の比率が大きくなるため、付着応力度を分散させることができます。また、太い鉄筋はかぶりコンクリートを押し広げる力が強くなるため、付着割裂に対しては不利になります。

解答1 ：× 解説： 現行の評価式において、帯筋（フープ筋）を増やしても接合部のせん断耐力数値は上昇しません。 帯筋は、ひび割れ発生後のコンクリートの拘束や、靭性を確保するために必須（0.2%〜0.3%以上）ですが、計算上のせん断耐力を上げる要因ではないことを覚えておきましょう。耐力を上げるには、コンクリート強度（Fc）や部材の断面サイズを大きくする必要があります。

解答2 ：〇 解説： 接合部の検討には、梁などが降伏した時の力が用いられます。つまり、梁の鉄筋量をあえて減らすことで、のように梁が降伏する際の荷重（接合部への入力）を抑えることができ、結果として接合部の破壊を防ぐことができます。

解答3 ：〇 解説： 接合部NG＝即不適合、ではありません。 その部分が脆性的な挙動を示す（FDランク）ことを前提として、建物全体に必要な耐力（Ds値）を大きく設定し、それでも保有水平耐力が足りていれば設計として成立します。ただし、靭性型の建物（純ラーメンなど）ではDs値が大きくなりすぎるため現実的でないことが多く、強度型の建物向けの最終手段と言えます。

解答1 ：× 解説： 孔の中心間距離は、原則として「孔径の平均の3倍以上」確保する必要があります。 また、孔径のサイズ制限（梁せいの1/3以下）などを確認する際は、スリーブの「呼び径（75φなど）」ではなく、実際に埋め込む管の「外径（ボイド管やスリーブ管の実寸）」で判断する必要がある点も注意が必要です。

解答2 ：〇 解説： 開口補強の目的は、孔を開けることによって「梁が弱くならないようにする（無孔梁と同等以上）」か、あるいは「梁が曲げ降伏するまでせん断破壊しない（脆性破壊を防ぐ）」ことを保証することです。これらを比較し、設計目標となる耐力を設定します。

解答3 ：× 解説： メーカーの計算書はあくまで「その位置でその金物を使った場合の耐力」を示しているに過ぎません。 構造設計の原則として、塑性化が予想される「ヒンジ領域（梁端D範囲）」への開口設置は避けるべきです。やむを得ず設置する場合は、既製品計算の結果に関わらず、設計者がリスクを判断し、開口位置をずらすか、靭性を確保できる在来補強（ダイヤレンなど）を検討する必要があります。

解答1 ：× 解説： 全ての鉄筋を網羅的にチェックするのは「施工者（品質管理）」の役割です。 設計監理者の役割は、施工者が正しく検査を行っているかを確認した上で、設計図書（意匠・構造図）と照合し、「設計意図」が反映されているかを確認することです。全てを数えるのではなく、構造的に重要なポイントを重点的に確認する視点が必要です。

解答2 ：〇 解説：人間の目は、絶対的な寸法よりも「並びの乱れ」に敏感です。全体を俯瞰し、整然と並んでいるか、不自然にピッチが広い箇所はないかといった「違和感」を最初に見つけることで、限られた時間の中で効率的かつ効果的な検査が可能になります。

解答3 ：〇 解説： 鉄筋は「点（断面）」ではなく「線」で機能します。 継手の位置が応力の小さい箇所にあるか、端部の定着長さが確保されているかなど、一本の鉄筋を始点から終点まで目で追いかけることで、図面上の「力の流れ」が現場で実現できているかを検証することができます。

解答1 ：〇 解説： コンクリートは不均質な材料であるため、1本の供試体だけでは偶然その部分が強かったり弱かったりする可能性があります。3本採取して試験を行うことで、極端なデータの偏りを防ぎ、そのロットの代表的な強度として信頼性を確保することができます。

解答2 ：× 解説： 単位水量の制限は「品質確保」のためです。水が多すぎると（水セメント比が大きくなると）、硬化後に余分な水分が抜けた空隙が増え、強度が低下するだけでなく、乾燥収縮によるひび割れが増加したり、中性化しやすくなったりして耐久性が著しく低下します。

解答3 ：〇 解説： AE剤によって連行された微細な空気泡は、コンクリート内部の水分が凍結した際の膨張圧を吸収するクッションの役割を果たします。これにより、コンクリートがボロボロになる凍害を防ぐことができます。また、ボールベアリングのような働きで流動性を高める効果もあります。

解答1 ：× 解説： コンクリートは「圧縮に強く、引張に弱い」材料です。 PC技術は、あらかじめ部材に強力な「圧縮力（プレストレス）」を与えておくことで、荷重によって生じる引張応力を打ち消し、コンクリートが引張られない（ひび割れない）状態を維持する技術です。

解答2 ：〇 解説： フルプレストレストは最も理想的な状態ですが、導入するプレストレス量が大きくなるためコストもかかります。そのため、一般的な建築物では、ある程度の引張応力やひび割れを許容する「パーシャルプレストレスト構造」や「PRC構造」を選択することで、性能と経済性のバランスを取るのが一般的です。

解答3 ：〇 解説： PC鋼材は降伏点が高く、バネのように強い復元力を持っています。この力により、地震で建物が傾いても、揺れが収まれば元の位置に戻ろうとする力が働き、残留変形（傾いたままになること）を小さく抑えることができます。これは震災後の継続使用において非常に大きなメリットとなります。