鉄骨造の構造計算ルート

建築士試験で構造計算ルートの問題はよく出題されます。実務上は、法令を確認しながらどのルートにするかを確認するのですが、試験対策として覚えておくべきポイントを解説します。

鉄骨造における構造計算ルート

鉄骨造の構造計算ルートは、大きく3種類あります。

ルート1は、許容応力度計算と屋根ふき材等の構造計算のみを行うもので、建築基準法施行令第36条〜80条の3の仕様規定に適合するように設計するものです。

ざっくりいうと、建物に粘り気には期待せずに、強度を確保して地震に耐えるように設計する方法です。

ルート1は、さらにルート1−1とルート1−2に分かれており、

ルート1−1は高さ13M以下かつ軒高9m以下、スパン6以下、延床面積500m2以内を対象とします。

ルート1−2は高さ13m以下かつ軒高9m以下、スパン12m以下、延床面積500m2いないと対象とします。

ルート1のポイントとしては、地震荷重を決める際の標準せん断力係数Coを0.2から0.3に割増しする点です。これは、ルート2、ルート3に比べて簡易な計算であり、建物の粘り気に期待しない代わりに、地震荷重を50%大きく設定して余裕を持った設計をするというものです。

ルート2はいわゆる許容応力度等計算と呼ばれるもので、高さ31m以下、アスペクト比4以下の建物に適用されます。

許容応力度計算に加えて、層間変形角の確認、剛性率・偏心率の確認、屋根ふき材の構造計算が必要となります。

ルート2のポイントとしては、層間変形角が1/200以下、剛性率が0.６以上、偏心率が0.15以下であることを確認するという点です。

ルート3は、保有水平耐力計算まで行うというものです。これは、建物の強度だけではなく、粘り気も考慮に入れて計算を行うということになります。

ルート3は高さ31mを超える建物にも使用できるので、ある程度規模の大きい建築物ではルート3で設計していることが多いかと思います。

過去問では、特にルート1に関する出題が多いようです。

柱材に板厚 6 mm以上の建築構造用冷間ロール成形角形鋼管(BCR)を用い、通しダイアフラム形式とした建築物の耐震計算に関して、「ルート 1 – 1 」において、標準せん断力係数Coを 0.2 として地震力の算定を行った。（2019構造 No18（１）、×）

⇒ルート1-1なので、標準せん断力係数Coは0.3とする。

「ルート 1 – 1 」で計算する場合、標準せん断力係数COを 0.3 以上として許容応力度計算をすることから、水平力を負担する筋かいの端部及び接合部を保有耐力接合とする必要はない。（2018構造No18（１）、×）

⇒ルート1-1なので、接合部は保有体力接合とする必要がある。

ルート2の計算において、冷間成形角形鋼管を柱に用いたので、建築物の最上階の柱頭部及び1階の柱脚部を除く全ての接合部について、柱の曲げ耐力の和を梁の曲げ耐力の和の 1.5倍以上となるように設計を行った。（2016構造No18（４）、○）