出典：建築物衛生管理技術者試験令和5年度(2023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) 梁（はり）部材には、形鋼や鋼板の組立て材などが用いられる。
(2) 鋼材の強度は温度上昇とともに低下し、1,000°Cでほとんど零となる。
(3) 鉄骨構造は耐食性に乏しいため、防錆（せい）処理が必要である。
(4) 骨組の耐火被覆の厚さは、耐火時間に応じて設定する。
(5) 鋼材の炭素量が増すと、一般に溶接性が向上する。
ビル管過去問｜鉄骨構造｜鋼材の性質・耐火被覆・防錆処理・溶接性を解説
この問題は、鉄骨構造に使われる鋼材の基本的な性質と、実務上重要な耐火被覆、防錆処理、溶接性について問う問題です。鉄骨構造では、鋼材そのものの強さだけでなく、火災時の強度低下や、さびへの対策、加工や接合のしやすさまで含めて理解しておくことが重要です。正しい選択肢は、梁材の材料、加熱時の鋼材の強度低下、防錆処理、耐火被覆に関する記述です。一方で、炭素量と溶接性の関係を逆に述べた記述が誤りです。鋼材は炭素量が増えるほど硬く強くなる傾向はありますが、一般に溶接性は低下するため、この点を正確に押さえておくことが得点につながります。
(1) 梁（はり）部材には、形鋼や鋼板の組立て材などが用いられる。
適切です。その理由は、鉄骨構造の梁には、H形鋼などの形鋼や、鋼板を溶接して作る組立て材が一般に用いられるためです。建物の規模や荷重条件に応じて、既製品の形鋼を使う場合もあれば、必要な断面性能を確保するために鋼板を組み立てて製作する場合もあります。特に大きな荷重を受ける梁や、特殊な断面が必要な場合には組立て材が採用されます。したがって、梁部材に形鋼や鋼板の組立て材が用いられるという記述は、鉄骨構造の基本として正しい内容です。
(2) 鋼材の強度は温度上昇とともに低下し、1,000°Cでほとんど零となる。
適切です。その理由は、鋼材は高温になるほど降伏点や引張強さが著しく低下する材料だからです。常温では高い強度を持つ鋼材でも、火災時のように温度が上昇すると荷重を支える能力が急激に失われます。そのため、鉄骨造では火災時に部材温度が上がりすぎないよう耐火被覆を施します。試験では、鋼材は燃えないから火に強いと誤解しやすいのですが、実際には燃えなくても高温で強度が低下することが重要です。1,000°C付近では強度がほとんど失われるという理解は、耐火設計の基本です。
(3) 鉄骨構造は耐食性に乏しいため、防錆（せい）処理が必要である。
適切です。その理由は、鋼材は水分や酸素に触れると腐食しやすく、特に湿気の多い環境や結露が生じやすい部位ではさびが進行しやすいためです。さびが進むと断面欠損が起こり、部材の強度や耐久性が低下します。そのため、塗装やめっきなどによる防錆処理が必要になります。屋外や水回り、外気に接する部位では特に防食対策が重要です。鉄骨構造は軽くて強い反面、腐食に対して十分な配慮が必要な構造であるため、この記述は正しいです。
(4) 骨組の耐火被覆の厚さは、耐火時間に応じて設定する。
適切です。その理由は、耐火被覆の目的が、火災時に一定時間、鋼材の温度上昇を抑えて構造耐力を維持することにあるためです。建築物には用途や規模に応じて求められる耐火性能があり、例えば1時間耐火、2時間耐火など、必要な耐火時間に応じて被覆材の種類や厚さが決まります。つまり、耐火被覆は単に厚ければよいのではなく、要求される耐火時間に見合った仕様にすることが大切です。この考え方は耐火設計の基本であり、記述は正しいです。
(5) 鋼材の炭素量が増すと、一般に溶接性が向上する。
不適切です。その理由は、一般に鋼材は炭素量が増えるほど溶接性が低下するためです。炭素量が多い鋼材は硬くなりやすく、溶接時の加熱と冷却によって割れが生じやすくなります。つまり、強度や硬さの面では有利になることがあっても、溶接のしやすさという観点では不利になります。試験では、強度が上がることと施工性が上がることを同じ方向に考えてしまうと誤答しやすいですが、溶接性については逆になるのが基本です。したがって、この記述が最も不適当です。
この問題で覚えるポイント
鉄骨構造では、梁や柱に形鋼や鋼板の組立て材が広く用いられます。既製の形鋼は施工性に優れ、組立て材は大断面や特殊形状に対応しやすいという特徴があります。鋼材は常温で高い強度を持ちますが、高温になると急激に強度が低下するため、火災に対しては耐火被覆が不可欠です。鋼材そのものは不燃材料ですが、火にさらされても安全とは限らない点を押さえることが重要です。
また、鋼材は腐食しやすいため、防錆処理が必要です。塗装、溶融亜鉛めっきなどが代表的な防食方法で、特に湿潤環境では重要になります。さらに、鋼材の成分と施工性の関係も試験でよく問われます。炭素量が増えると一般に強度や硬さは増す一方で、延性や靱性、溶接性は低下しやすくなります。つまり、材料の性質は一方向にすべて良くなるわけではなく、何が向上し、何が低下するのかを整理して覚えることが大切です。
耐火被覆については、要求耐火時間に応じて厚さや仕様が決まるという原則が重要です。数値そのものよりも、耐火時間に応じて設計されるという考え方を理解しておくと、類似問題にも対応しやすくなります。鉄骨構造では、鋼材の強さだけでなく、火、さび、接合のしやすさまで含めて総合的に判断することが、正誤判断に直結します。
ひっかけポイント
この問題のひっかけは、鋼材の性質を一つの方向で単純化して考えてしまう受験者心理を突いている点にあります。特に炭素量が増えると強くなるという知識だけを持っていると、溶接性まで良くなるように感じてしまいがちです。しかし、実際には炭素量の増加は溶接性を悪化させる方向に働きます。強度と施工性は別の性質であり、片方が良くなるともう片方が不利になることがある、という見方が必要です。
また、鋼材は燃えないので火に強いという日常感覚も誤答のもとになります。火で燃えないことと、高温で強度を維持できることは別です。鉄骨造で耐火被覆が必要なのは、鋼材の温度上昇による強度低下を防ぐためです。この違いを曖昧にしていると、高温時の鋼材の記述で迷いやすくなります。
さらに、防錆処理や耐火被覆のような実務的な処置は、材料そのものの性質とは別の対策として整理して覚える必要があります。材料の本来の弱点を、設計や施工でどう補うかまで含めて理解しておくと、似た出題でも引っかかりにくくなります。今回は特に、炭素量と溶接性の関係を逆にした典型的なひっかけですので、今後も同じパターンに注意してください。
