2級建築(第一次) ミニテスト

2級建築施工管理技士 構造力学 練習問題①【無料・10問・解説付き】

2級建築施工管理技士 構造力学ミニテスト 第1回

結論から言います。構造力学は計算問題が出題されますが、基本パターンを押さえれば確実に得点できる分野です。

第一次検定では、力のつり合い・反力の計算・曲げモーメント・応力・トラスなどが出題されます。このミニテストでは、計算問題を含む四肢択一の10問を出題します。すべてオリジナル問題で、各問に詳しい解説付きです。

テスト情報

問題数:10問(四肢択一)

目標正答率:7問以上で合格レベル

出題範囲:力のつり合い、反力、曲げモーメント、応力、トラス

構造力学の出題ポイント

構造力学は第一次検定で毎年3〜4問出題されます。苦手意識を持つ人が多い分野ですが、出題パターンは限られています。

攻略のコツ:まず3つの公式を覚えましょう。

  • 単純梁・中央集中荷重:M = PL/4、反力 = P/2
  • 単純梁・等分布荷重:M = wL²/8、反力 = wL/2
  • 片持ち梁・先端集中荷重:M = PL、反力 = P

この3パターンだけで計算問題の大半をカバーできます。あとは支点の種類とトラスの基本を押さえれば、構造力学は得点源になります。

構造力学 第1回のテーマ

この回は反力の求め方・モーメントの計算・応力(軸力・せん断力・曲げモーメント)・トラスの部材力を出題しています。構造力学は計算問題が中心ですが、解法パターンは限られているので、パターンを覚えれば確実に得点できます。間違えた問題は「構造力学の攻略法」で復習しましょう。

問題

【第1問】力のつり合い

力のつり合いに関する記述として、最も不適当なものはどれか。

1. 一点に作用する二つの力の合力は、力の平行四辺形の対角線で求められる。

2. 力の3要素とは、力の大きさ・方向・作用点のことである。

3. 構造物が静止しているとき、水平方向の力のつり合い、鉛直方向の力のつり合い、モーメントのつり合いの3条件が成立する。

4. 力のモーメントとは、力の大きさを距離で割った値のことである。

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正解:4
力のモーメントとは、力の大きさに回転の中心からの距離を掛けた値(M = F × d)です。「距離で割った値」ではありません。モーメントの単位はkN・mやN・mで表され、力が物体を回転させようとする効果の大きさを表します。

【第2問】反力の計算

スパン6mの単純梁の中央に12kNの集中荷重が作用しているとき、支点A(左端・ピン支持)の鉛直反力VAはいくらか。

1. 3kN

2. 6kN

3. 8kN

4. 12kN

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正解:2
単純梁の中央に集中荷重Pが作用する場合、左右の反力は等しくP/2になります。VA = 12kN ÷ 2 = 6kNです。B点まわりのモーメントのつり合いから計算すると、VA × 6m = 12kN × 3m → VA = 36/6 = 6kN と確認できます。

【第3問】曲げモーメント

スパン4mの単純梁の中央に8kNの集中荷重が作用しているとき、梁中央の曲げモーメントはいくらか。

1. 4kN・m

2. 8kN・m

3. 16kN・m

4. 32kN・m

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正解:2
まず反力を求めます。中央荷重なので VA = VB = 8kN ÷ 2 = 4kN。梁中央の曲げモーメントは、左端の反力 × 中央までの距離 = 4kN × 2m = 8kN・m です。中央集中荷重の公式 M = PL/4 を使っても同じ結果です。M = 8 × 4 / 4 = 8kN・m。

【第4問】片持ち梁の曲げモーメント

長さ3mの片持ち梁の先端に6kNの集中荷重が作用しているとき、固定端の曲げモーメントはいくらか。

1. 2kN・m

2. 9kN・m

3. 18kN・m

4. 36kN・m

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正解:3
片持ち梁の固定端の曲げモーメントは、M = P × L = 6kN × 3m = 18kN・m です。片持ち梁では、先端が自由端(モーメント0)、固定端で最大モーメントが生じます。曲げモーメント図は、先端から固定端に向かって直線的に増加する三角形の形になります。

【第5問】せん断力

スパン8mの単純梁に等分布荷重4kN/mが全スパンにわたって作用しているとき、支点のせん断力はいくらか。

1. 8kN

2. 16kN

3. 24kN

4. 32kN

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正解:2
全スパンに等分布荷重が作用する単純梁の反力(= 支点のせん断力)は、総荷重の半分です。総荷重 = 4kN/m × 8m = 32kN。支点のせん断力 = 32kN ÷ 2 = 16kN。等分布荷重の単純梁では、せん断力は支点で最大、梁中央で0になります。

【第6問】応力度

断面積200mm²の鋼棒に40kNの引張力が作用しているとき、引張応力度はいくらか。

1. 100N/mm²

2. 200N/mm²

3. 400N/mm²

4. 8000N/mm²

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正解:2
応力度 = 力 ÷ 断面積 = 40kN ÷ 200mm² = 40,000N ÷ 200mm² = 200N/mm²。応力度の計算では単位の換算に注意しましょう。1kN = 1,000Nです。応力度の単位はN/mm²(= MPa)で表します。

【第7問】トラスの解法

トラスの解法に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

1. 節点法は、各節点の力のつり合いから部材の軸力を求める方法である。

2. 切断法(断面法)は、トラスを切断して切断面の力のつり合いから部材の軸力を求める方法である。

3. トラスの部材には、軸力(引張力または圧縮力)のみが作用すると仮定する。

4. トラスの節点は剛接合として計算する。

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正解:4
トラスの節点はピン接合(回転自由な接合)として計算します。剛接合ではありません。ピン接合と仮定することで、各部材には軸力のみが作用し、曲げモーメントは生じないという条件で解析できます。これがトラス構造の基本的な仮定です。

【第8問】構造物の安定・不安定

構造物の安定・不安定に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

1. 静定構造物は、つり合い条件(3つの方程式)だけで反力や応力を求めることができる。

2. 不静定構造物は、つり合い条件だけでは反力を求めることができず、部材の変形条件も必要である。

3. 単純梁は静定構造物である。

4. 不安定構造物は、荷重に対して安全に抵抗できる構造物である。

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正解:4
不安定構造物は、荷重に対して安全に抵抗できない構造物です。支持条件や部材配置が不足しているため、外力が作用すると構造物が移動・回転してしまいます。安全に抵抗できるのは安定構造物(静定構造物・不静定構造物)です。

【第9問】等分布荷重の最大曲げモーメント

スパン6mの単純梁に等分布荷重3kN/mが全スパンにわたって作用しているとき、梁中央の最大曲げモーメントはいくらか。

1. 6.75kN・m

2. 9.0kN・m

3. 13.5kN・m

4. 27.0kN・m

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正解:3
等分布荷重wが全スパンLに作用する単純梁の最大曲げモーメント(中央部)の公式は M = wL²/8 です。M = 3 × 6² / 8 = 3 × 36 / 8 = 108 / 8 = 13.5kN・m。この公式は頻出ですので、必ず覚えておきましょう。

【第10問】支点の種類

構造物の支点に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

1. ピン支点(回転支点)は、水平反力と鉛直反力の2つの反力を生じる。

2. ローラー支点(移動支点)は、移動方向と直交する方向の反力1つのみを生じる。

3. 固定支点は、水平反力・鉛直反力・固定端モーメントの3つの反力を生じる。

4. 単純梁の両端をピン支点にすると、反力の合計は4つになるため静定構造にはならない。

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正解:4
単純梁は、一端がピン支点(反力2つ)、他端がローラー支点(反力1つ)で、反力の合計は3つです。つり合い条件の方程式3つで解けるため静定構造です。両端をピン支点にすると反力が4つになり、不静定構造(1次不静定)になります。設問の「単純梁の両端をピン支点」という前提自体が、一般的な単純梁の定義と異なっています。

結果の目安

正答数 評価
9〜10問 素晴らしい!構造力学の基礎がしっかり身についています。
7〜8問 合格レベルです。計算ミスの問題を復習しましょう。
5〜6問 もう少し。公式の使い方を確認しましょう。
4問以下 基礎から復習が必要です。解説記事で基本を固めましょう。

次のミニテストに挑戦

構造力学のミニテストは全3回です。続けて解くと定着率がアップします。

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