構造力学の問題解説

1級建築士 構造 固定荷重、積載荷重、積雪荷重

こんにちは、ワンワンです。

1級建築士の構造では構造力学以外にも文章問題が出題されます。どちらかと言えば、文章問題の方が多いです。

構造の問題が全部で30問あります。その内訳は、

  • 構造力学:約6問
  • 文章問題:約24問

となります。構造力学も大切な分野ですが、文章問題もしっかりと解けるようにならなければいけません。

文章問題は構造計算に関わる所から出題されます。そんな構造計算の入り口の荷重についてお話しします。

荷重とは、物に作用する力のことを言います。建築での荷重は大きく5つに分かれます。

  • 固定荷重
  • 積載荷重
  • 積雪荷重
  • 風荷重
  • 地震荷重

今回はこの中の固定荷重、積載荷重、積雪荷重について焦点を当てていきます。

基本的に覚えることが多いですが、特に試験に出る確率が高いところを中心に話していきます。

この記事では、

  • 固定荷重、積載荷重、積雪荷重

について、1級建築士のワンワンが解説していきます。

ワンワン
ワンワン
構造計算をする前の準備で荷重表を作成します。その時に固定荷重、積載荷重、積雪荷重を使います。構造計算の大切な部分となり、この荷重の大きさによって柱、梁のサイズ等が決まってきます。ぜひ知識として身につけましょう!

固定荷重

固定荷重とは、建物の躯体、仕上げ等の重さとなります。具体例を出すと、

  • 柱、梁、壁の躯体の重さ
  • 外壁、内壁の仕上げの重さ
  • 床の仕上げの重さ
  • 間仕切り壁の重さ 
  • 屋根仕上げの重さ
  • 基礎の重さ

等となります。

身近に見えるものは固定荷重となりますね。

構造計算では仕上げや躯体の種類に応じて、固定荷重を計算します。

では、試験で出題される可能性が高いのは、コンクリートの単位体積重量となります。

コンクリートの単位体積重量は23kN/m3となります。そこに鉄筋を加えた鉄筋コンクリートの単位体積重量は1kN/m3を加えた24kN/m3となります。

積載荷重

積載荷重とは、机や本棚などの家具や人の重さとなります。この積載荷重は用途によって異なります。

例えば住宅の居室と店舗売場であれば、どちらの方が人や家具が多くて重いでしょうか。それは店舗売場となりますね。

このように用途によって建築基準法に最小値が定められています。

種類 床設計用 架構設計用 地震力算出用
住宅の居室等 1800N/m2 1300N/m2 600N/m2
事務室 2900N/m2 1800N/m2 800N/m2
教室 2300N/m2 2100N/m2 1100N/m2
百貨店、店舗の売場 2900N/m2 2400N/m2 1300N/m2
劇場、集会室 固定席 2900N/m2 2600N/m2 1600N/m2
劇場、集会室 その他 3500N/m2 3200N/m2 2100N/m2
教室、店舗の売場、劇場、集会室に連絡する廊下、玄関、階段 3500N/m2 3200N/m2 2100N/m2
屋上広場、バルコニー(学校、百貨店のみ) 2900N/m2 2400N/m2 1300N/m2

全ての積載荷重を記載しているわけではありませんが、よく出る積載荷重表をまとめました。

特に床設計用の積載荷重が頻出となりますので、数値と用途を覚えましょう。

出る問題の例としては、積載荷重(床設計用)の比較問題です。頻出の比較としては、

  • 教室と教室の廊下、階段
  • 教室と教室の屋上広場
  • 百貨店の売場と百貨店の屋上広場

となります。その他の比較も出題されるので、床設計用は必ず覚えることが大切です。

またこの表でわかるように、

  • 床設計用>架構設計用>地震力算出用

の積載荷重の大きさの大小関係もしっかりと覚えてください。

倉庫業を営む倉庫の床の積載荷重は3900N/m2となります。これは最小値であるので、3800N/m2などの低い数値に設定することはできません。

積雪荷重

積雪荷重は名前の通りに雪の荷重となります。

雪は屋根や屋上にしか積もりませんから、屋根や屋上に雪が積もることを考えて構造計算をします。

雪が積もる地域と積もらない地域があります。そのため、地域によって雪が積もる量(積雪量)が設定されています。

地域は大きくわけて、

  • 一般地域
  • 多雪地域

の二つに分かれます。一般地域は基本的に雪が降らない地域となります。多雪地域には条件があります。それが、

  • 垂直積雪量1m以上の区域
  • 積雪の初終間日数(当該区域中の積雪か10の割合が1/2を超える状態が継続する期間の日数)の平年値30日以上の区域

です。

雪にも重さが指定されています。

  • 一般地域では20N/m2
  • 多雪地域では30N/m2

となります。

そして積雪荷重を計算するには、

積雪荷重=屋根の水平投影面積×垂直積雪量×積雪の単位重量

となります。これが積雪荷重の基本となる所です。

ここからは試験に出る可能性がある所だけとします。

屋根の積雪荷重は屋根勾配に応じて低減することができます。

  • 条件としては屋根に雪止めが無いことです
  • 屋根勾配が60度を超えると積雪荷重を0とできます

雪おろしを行う習慣がある地域では、雪おろしの状況に応じて垂直積雪量を1mまで低減できます。

屋根や屋上に雪が積もります。そして、その後に天気が良くなり暖かくなると雪が溶けます。その時に一部だけ雪が溶けて、その他部分は雪が溶けないことがあります

その時に雪が不均等な分布となるので、一面に雪が積もるより不利になることがあります。

「1級建築士 構造 固定荷重、積載荷重、積雪荷重」まとめ

固定荷重

コンクリートの単位体積重量は23kN/m3となります。そこに鉄筋を加えた鉄筋コンクリートの単位体積重量は1kN/m3を加えた24kN/m3となります。

積載荷重

種類 床設計用 架構設計用 地震力算出用
住宅の居室等 1800N/m2 1300N/m2 600N/m2
事務室 2900N/m2 1800N/m2 800N/m2
教室 2300N/m2 2100N/m2 1100N/m2
百貨店、店舗の売場 2900N/m2 2400N/m2 1300N/m2
劇場、集会室 固定席 2900N/m2 2600N/m2 1600N/m2
劇場、集会室 その他 3500N/m2 3200N/m2 2100N/m2
教室、店舗の売場、劇場、集会室に連絡する廊下、玄関、階段 3500N/m2 3200N/m2 2100N/m2
屋上広場、バルコニー(学校、百貨店のみ) 2900N/m2 2400N/m2 1300N/m2

積雪荷重

  • 一般地域
  • 多雪地域

多雪地域について

  • 垂直積雪量1m以上の区域
  • 積雪の初終間日数(当該区域中の積雪か10の割合が1/2を超える状態が継続する期間の日数)の平年値30日以上の区域
  • 一般地域では20N/m2
  • 多雪地域では30N/m2
  • 積雪荷重=屋根の水平投影面積×垂直積雪量×積雪の単位重量
ワンワン
ワンワン
固定荷重、積載荷重、積雪荷重の特徴がありますね。特に出題される可能性が高い問題については、同じような問題が出ています。ぜひ過去問を確認して、問題の傾向を掴むようにしましょう。文章問題はどれだけ反復練習するかで点数が決まります。

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