こんな疑問にお答えします。
この記事を読むメリット
- 頻出の計算問題が何かわかる
- どんな計算問題が出題されているかがわかる
私のことを簡単に自己紹介すると、ゼネコンで10年ほど働いていて、一級建築士も持っています。
この記事はだいたい2分くらいで読めるので、サクッと見ていきましょう。
構造の頻出計算問題11選
一級建築士の構造では、頻出の計算問題は11種類です。
計算問題が例年6問出題されますが、その6問が10種類から選別されたり、複合した問題になったりします。（11種類のうち1種類は文章題で出題されます。）
ですので、ここで紹介する11種類の構造計算問題を完全に自分のものにできれば、6点ゲットできるでしょう。
必ずものにしてください。
部材の応力を求める計算問題【この問題は軸力】
部材にかかる軸力を求める問題は、静定構造物の接点に荷重がかかります。
まずピン接合部の反力を求めて、それぞれの部材の軸力を求めていくのがセオリーです。
この手の問題は、様々な形状に変形されたり、荷重がかかる部分が変わったりと変形させて出題されます。
ですので、同じ問題がそのまま出題されるのは珍しいです。
この問題はこの後に出てくるような構造計算の問題の中でも基本中の基本の問題ですので、確実に解けるようになっておきたい問題でしょう。
詳しい解き方は、こちらの記事に載っています。
部材のたわみとたわみ角
たわみやたわみ角を求める問題は、構造計算の基本です。
数字や形は多少変わりますが、基本的には公式をしっかり使えればOK。
公式を覚えればすぐ解けるので、公式を覚えましょう。
公式も9種類くらいは覚えないといけませんが、覚えたらそれをそのまま使うだけで問題が解けるので楽勝です。
何も考えずに公式を頭にたたきこんで、構造の得点をがっつりとゲットしていきましょう。
詳しい解き方はこちらの記事で解説してます。
木造の壁比率【計算問題なのに文章題で出題される】
木造の壁比率を求める問題は、定期的に出題されている問題です。
最初の6問に計算問題を集めるのが通常なのですが、この問題だけは文章題の中に突如出題されます。
試験元では計算問題という認識は無いのかもしれません。
ある程度の式は問題文に示されていますが、存在壁量と必要壁量に関する説明はありませんので、理解をすることが必要です。
理解してしまえば式は書いてあるので簡単に解けます。
詳しい解き方はこちらの記事をご覧ください。
不静定の時の応力やモーメント図
不静定の構造計算問題は基本的に複雑なので、難しい問題は出題されません。
この問題のように、不静定の応力のルールを理解しているかどうかがカギとなる問題が出題されます。
この問題は理解さえしていれば暗算で計算できるので、慣れてくると見た瞬間に解けます。
この手の見た瞬間に解ける問題はサービス問題なので、確実に解けるようになりましょう。
詳しい解き方はこの記事で解説してます。
終局耐力を求める
終局耐力を求める問題はちょくちょく出題されるんですよね。
この系統の問題はめんどくさいのであんまり解きたくないんですが、頻出なので我慢して覚えるしかありません。
一応は解答部分の流れに沿って計算していけば解けます。
回答の流れはわかるのですが、その求め方はそれぞれ把握しておかなければこの問題は解けませんので、しっかりと理解しましょう。
解き方は次の記事で解説していますので、解けない方はご覧ください。
部材が全部塑性するときのモーメント
部材が塑性する時のモーメントを求める問題ですね。
良く出題されるのが圧縮とモーメントを合成させる、この問題と同様の問題です。
部材の形状が変わって出題されます。
ポイントは圧縮力が負担している応力がどれで、モーメントが負担している応力がどれかを分解することです。
分解してしまえば、計算自体は公式を使うだけなのでそこまで複雑ではありません。
苦手意識など持たずに挑戦してみましょう。
解き方がわからない方は下の記事をご覧ください。
振動による復元力や固有周期を計算
振動による復元力や固有周期、振動数などを求める問題は定期的に出題されています。
高校の物理でならった周期の公式やニュートンの法則などを使えば、基本的に問題なく解けるでしょう。
問題文が長いほど敬遠されがちな計算問題ですが、実は問題文が長いほど解くのは簡単な問題が多いので、確実に得点源にしたいですね。
剛性や質量が変わるだけの問題が多いので、解き方の流れさえ覚えてしまえば楽勝です。
解き方の流れがわからないかたは、こちらの記事を見て下さい。
座屈するときのモードや座屈する圧縮力
座屈に関する問題は、座屈モードを把握する問題と、座屈する時の圧縮力を求める問題の2択です。
この問題は座屈するときの圧縮力を求める問題ですが、圧縮力を求めるためには座屈モードを正しく選定できないといけません。
この問題を解けるようになる要素は大きく2つあります。
座屈モードをを正しく読み取れるようになること、座屈の公式を覚えることの2つです。
これさえおされば、座屈の構造計算など怖くなんてありません。
細かい解き方はこちらの記事で説明しました。
門型架構の水平剛性
水平剛性を求める問題は、この問題のように門型の場合が多いですが、ときたま2質点系のバネ問題のような形式で出題されることもあります。
基本的にこの問題が解けるようになっていれば問題ありません。
この問題を解くには柱にどれくらいのせんだん力がかかるのか、水平変位δを求めるための式は覚えているか、の2点が主に大切です。
この点の問題は3層になったり水平荷重が変わったり、水平剛性が変わったりと、ちょこちょこ変えて出題され続けています。
解き方の流れは一緒なので、次の記事で解説されている流れを覚えてしまいましょう。
断面二次モーメントや断面係数を求める問題
断面係数や断面二次モーメントは基本中の基本です。
公式があるのでそれを覚えることはもちろんですが、様々な構造計算問題を解くのに避けては通れないのが断面二次モーメントや断面係数になります。
たとえばこの問題も、たわみを求めるのに断面係数や断面二次モーメントを計算して比較する問題です。
解き方や断面係数の公式、断面二次モーメントの公式などは下の記事で説明してます。
静定・不静定の判別問題
静定・不静定問題は見た目で感覚的に解くこともできますが、少し複雑な問題だと計算した方が早いこともあります。
何となくで解いて本番でミスするよりも、計算で解いて確実に点数を取れるようになりましょう。
公式などを下記で解説してますので、解き方がわからない方はご覧ください。
まとめ
この記事では、「一級建築士の構造って毎年6個計算問題が出題されているけど、どんな計算ができるようにならないといけないのかわからない。」
こんな疑問にお答えしました。
まとめると、構造で解けるようになるべき計算問題は11種類あり、解き方を覚えれば6点ゲットできます。
ちなみにですが、ここで解説した計算問題は頻出の計算問題であって、たまに出る難問には対応できません。
難問が出たときは腹をくくって問題を捨てるのか、難問も多少解けるようにしておかなければいけないのかは、模試を受けて全体の点数を見て判断しましょう。
この記事を参考に、快適な構造計算ライフをお過ごしください。
