出典：建築物衛生管理技術者試験令和6年度(2024年)｜建築物の構造概論第94問
問題
鉄骨構造とその材料に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 鋼材の強度は温度上昇とともに低下し、1,000°Cではほとんど零となる。
(2) 鉄骨構造の床には、デッキプレートなどが用いられる。
(3) 鉄骨構造に使用される鋼材には、形鋼、平鋼、鋼板等の種類がある。
(4) 鋼材は、炭素量が増すと靭（じん）性が向上する。
(5) 鉄骨構造は、部材の接合によってラーメン構造、トラス構造等に大別できる。
ビル管過去問｜鉄骨構造と鋼材の性質（温度と強度）を解説
この問題は、鉄骨構造の基本事項と、鋼材の性質に関する理解を問う問題です。構造形式、床材、鋼材の種類、温度による強度低下、炭素量と材料特性の関係といった、建築構造の初歩でありながら頻出の知識がまとめて問われています。正しい選択肢を選ぶには、鉄骨構造の一般的な特徴を押さえるだけでなく、鋼材の材料学的な性質まで理解しておくことが大切です。正しい知識としては、鋼材は高温になるほど強度が低下すること、鉄骨造の床にはデッキプレートが使われること、鋼材には形鋼や平鋼、鋼板などがあること、鉄骨構造はラーメン構造やトラス構造に分類されることが挙げられます。一方で、炭素量が増えると靭性が向上するという記述は誤りであり、最も不適当なのは(4)です。
(1) 鋼材の強度は温度上昇とともに低下し、1,000°Cではほとんど零となる。
適切です。鋼材は常温では高い強度を持っていますが、加熱されると降伏点や引張強さが低下します。これは火災時の鉄骨造建築で特に重要な性質です。温度が上がるにつれて鋼材は変形しやすくなり、荷重を支える能力が急激に落ちていきます。1,000°C程度になると構造材として期待できる強度はほとんど失われるため、耐火被覆が必要になります。鉄骨造で耐火被覆が重視される理由は、まさにこの高温時の強度低下にあります。
(2) 鉄骨構造の床には、デッキプレートなどが用いられる。
適切です。鉄骨造の床では、デッキプレートの上にコンクリートを打設して床版を構成する方法が広く採用されています。デッキプレートは施工性に優れ、型枠の役割も兼ねるため、工期短縮や省力化に役立ちます。また、鉄骨梁との組合せにより、比較的軽量で合理的な床構成をつくることができます。実務でも非常によく用いられるため、鉄骨造の代表的な床構法として押さえておきたい知識です。
(3) 鉄骨構造に使用される鋼材には、形鋼、平鋼、鋼板等の種類がある。
適切です。鉄骨構造では、用途に応じてさまざまな形状の鋼材が使われます。形鋼にはH形鋼、山形鋼、溝形鋼などがあり、柱や梁、ブレースなどに用いられます。平鋼は接合部材や補強材などに使われ、鋼板はガセットプレートやベースプレート、プレートガーダーの構成材などとして使用されます。このように鋼材は断面形状や板厚によって使い分けられ、鉄骨構造はそれらを組み合わせて成り立っています。
(4) 鋼材は、炭素量が増すと靭（じん）性が向上する。
不適切です。鋼材は一般に、炭素量が増えると硬さや強さは増す傾向がありますが、その反面、靭性は低下し、もろくなりやすくなります。靭性とは、衝撃を受けても急に割れず、粘り強く変形できる性質のことです。構造用鋼材では、単に強ければよいのではなく、ねばり強さや溶接性、加工性も重要です。そのため建築用の鋼材では、必要以上に炭素量を高くしません。この選択肢は、強度の増加と靭性の向上を混同させる典型的なひっかけであり、材料の基本性質を正確に理解しているかが問われています。
(5) 鉄骨構造は、部材の接合によってラーメン構造、トラス構造等に大別できる。
適切です。鉄骨構造は、部材の組み方や接合方法によって構造形式が分類されます。ラーメン構造は柱と梁を剛接合して骨組全体で荷重に抵抗する形式であり、建築物で広く採用されています。トラス構造は、部材を三角形に組み、主として軸力で荷重を伝える形式です。どちらも鉄骨構造の代表的な形式であり、構造の特徴を理解するうえで基本となる分類です。
この問題で覚えるポイント
鋼材は温度が上がるほど強度が低下し、火災時には急激に耐力を失います。そのため鉄骨造では耐火被覆が重要です。
鋼材は、炭素量が増えると一般に強さや硬さは増しますが、靭性、溶接性、加工性は低下しやすくなります。強度が高いことと、粘り強いことは別の性質です。
鉄骨造の床には、デッキプレートを用いた床構法がよく採用されます。施工性の良さと合理性が特徴です。
鉄骨構造に使う鋼材には、H形鋼などの形鋼、平鋼、鋼板などがあり、部位や役割によって使い分けられます。
鉄骨構造の代表的な構造形式として、ラーメン構造とトラス構造があります。ラーメンは剛接合による骨組構造、トラスは三角形を基本として軸力で負担する構造です。
試験では、材料の性質、構造形式、施工材料の用途がセットで問われやすいため、用語だけでなく性質の方向性まで覚えることが重要です。
ひっかけポイント
この問題の最大のひっかけは、炭素量が増えると強度が増すという知識を、そのまま靭性まで向上すると誤って拡大解釈してしまう点にあります。受験者は「強くなるなら良い性質が全部上がるはずだ」と考えやすいのですが、材料の性質にはトレードオフがあります。建築材料では、強さ、硬さ、靭性、溶接性、加工性がすべて同じ方向に変化するわけではありません。また、「ほとんど零となる」「大別できる」「などが用いられる」といった表現は、完全一致ではなく実務的な概略表現であるため、厳密さを求めすぎて正しい選択肢を疑ってしまうこともあります。今後も、ある性質が向上すると別の性質はどうなるか、という逆方向の変化を問う問題には特に注意が必要です。
