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②【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2回

結論から言います。構造力学は第1回で基本を押さえたら、次は応用的な計算パターンに慣れることが重要です。

第2回では、第1回とは異なる切り口で反力・曲げモーメント・せん断力の計算問題を中心に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:反力、曲げモーメント、せん断力、応力度

第2回のポイント

第2回は応用的な計算パターン図の形状を問う問題が中心です。

  • 偏心荷重・複数荷重の反力:モーメントのつり合い式で解く
  • せん断力図・曲げモーメント図:荷重の種類で形が変わる
  • 応力度の計算:単位変換(kN → N)に注意

「モーメントのつり合い式」が使えれば、偏心荷重も複数荷重も同じ手順で解けます。

構造力学 第2回のテーマ

この回は偏心荷重・複数荷重の反力計算・せん断力図と曲げモーメント図の読み方・ラーメン構造を出題。第1回より応用的です。特にせん断力図(Q図)と曲げモーメント図(M図)の描き方は試験の定番。荷重の種類(集中・等分布)で図の形が変わる点を押さえましょう。「構造力学の攻略法」で復習。

問題

【第1問】偏心荷重の反力

スパン8mの単純梁(左端A:ピン支点、右端B:ローラー支点)の左端Aから2mの位置に16kNの集中荷重が作用しているとき、支点Aの鉛直反力VAはいくらか。

1. 4kN

2. 8kN

3. 12kN

4. 16kN

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正解:3
B点まわりのモーメントのつり合いから求めます。VA × 8m = 16kN × (8-2)m = 16 × 6 = 96。VA = 96 ÷ 8 = 12kN。荷重が左側に寄っているので、左の支点Aの反力の方が大きくなります。検算:VB = 16 - 12 = 4kN。

【第2問】せん断力図

単純梁に集中荷重が1つ作用しているときのせん断力図の形状として、正しいものはどれか。

1. 全スパンにわたって直線的に変化する。

2. 荷重点で値が急変(ジャンプ)し、荷重点の左右でそれぞれ一定値となる。

3. 放物線状に変化する。

4. 荷重点でのみ値が発生し、他の部分では0となる。

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正解:2
集中荷重が作用する単純梁のせん断力図は、荷重点の左側では反力VA(一定値)、荷重点の右側では反力VA−荷重P(一定値)となり、荷重点で値が急変(ジャンプ)します。等分布荷重の場合は直線的に変化し、放物線状になるのは等分布荷重の曲げモーメント図です。

【第3問】曲げモーメント図

等分布荷重が全スパンに作用する単純梁の曲げモーメント図の形状として、正しいものはどれか。

1. 三角形

2. 台形

3. 放物線(2次曲線)

4. 直線(1次関数)

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正解:3
等分布荷重が作用する単純梁の曲げモーメント図は放物線(2次曲線)の形になります。両端の支点ではモーメント0、中央で最大値 wL²/8 となる上に凸の放物線です。集中荷重の場合は三角形(直線)になります。荷重の種類とモーメント図の形の対応は頻出テーマです。

【第4問】2つの集中荷重

スパン6mの単純梁(左端A:ピン支点、右端B:ローラー支点)の左端Aから2mの位置に6kN、4mの位置に3kNの集中荷重が作用しているとき、支点Aの鉛直反力VAはいくらか。

1. 3kN

2. 5kN

3. 6kN

4. 7kN

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正解:2
B点まわりのモーメントのつり合いから求めます。VA × 6 = 6kN × (6-2) + 3kN × (6-4) = 6 × 4 + 3 × 2 = 24 + 6 = 30。VA = 30 ÷ 6 = 5kN。複数の荷重がある場合は、各荷重のモーメントを合計します。検算:VB = 6 + 3 - 5 = 4kN。

【第5問】片持ち梁の等分布荷重

長さ4mの片持ち梁に等分布荷重2kN/mが全長にわたって作用しているとき、固定端の曲げモーメントはいくらか。

1. 8kN・m

2. 12kN・m

3. 16kN・m

4. 32kN・m

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正解:3
片持ち梁の等分布荷重による固定端モーメントの公式は M = wL²/2 です。M = 2 × 4² / 2 = 2 × 16 / 2 = 16kN・m。等分布荷重は梁の中央(L/2の位置)に総荷重(wL = 8kN)が集中しているとみなせるので、M = 8kN × 4m/2 = 16kN・m と計算しても同じです。

【第6問】曲げ応力度

曲げモーメントMが作用する長方形断面の梁に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

1. 曲げ応力度は、中立軸(断面の中心)で最大となる。

2. 曲げ応力度は、断面の上縁と下縁で最大となる。

3. 中立軸より上側と下側では、曲げ応力度の符号(引張・圧縮)が反転する。

4. 曲げ応力度は、断面係数Zを用いて σ = M/Z で求められる。

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正解:1
曲げ応力度は中立軸では0(ゼロ)です。中立軸から離れるほど曲げ応力度は大きくなり、断面の上縁・下縁で最大値となります。「中立軸で最大」は不適当です。中立軸は引張と圧縮の境界線であり、応力度が0になる位置です。

【第7問】ラーメン構造の特徴

ラーメン構造に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

1. ラーメン構造の接合部(柱と梁の交差部)は剛接合である。

2. ラーメン構造の柱には、曲げモーメント・せん断力・軸力が同時に作用する。

3. ラーメン構造は、部材にモーメントが生じないため、小さな断面で大スパンに対応できる。

4. ラーメン構造の柱脚には、固定端とピン端の2つの支持方法がある。

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正解:3
ラーメン構造は剛接合で構成されるため、部材(柱・梁)には曲げモーメントが生じます。「モーメントが生じない」は不適当です。モーメントが生じないのはトラス構造(ピン接合)の特徴です。ラーメン構造は曲げモーメントに抵抗するため、トラスに比べて部材断面が大きくなりやすいですが、壁面の開口部を自由に設けられる利点があります。

【第8問】圧縮応力度

断面が100mm×150mmの角材に圧縮力90kNが作用しているとき、圧縮応力度はいくらか。

1. 3N/mm²

2. 6N/mm²

3. 9N/mm²

4. 12N/mm²

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正解:2
断面積 A = 100mm × 150mm = 15,000mm²。圧縮応力度 σ = P/A = 90kN ÷ 15,000mm² = 90,000N ÷ 15,000mm² = 6N/mm²。応力度の計算では、力の単位をkNからNに換算(×1,000)することを忘れないようにしましょう。

【第9問】荷重の種類

構造物に作用する荷重に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

1. 固定荷重(自重)は、建物自体の重量で、長期荷重に分類される。

2. 積載荷重は、人や家具などによる荷重で、用途によって値が異なる。

3. 風圧力は、短期荷重に分類され、建物の高さや形状によって変化する。

4. 地震力は、建物の重量に関係なく、一定の水平力として作用する。

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正解:4
地震力は建物の重量(固定荷重+積載荷重)に比例して大きくなります。建物が重いほど地震力は大きくなるため、「重量に関係なく一定」は不適当です。地震層せん断力 Qi = Ci × Wi(Ci:地震層せん断力係数、Wi:その階より上の重量の合計)で計算されます。

【第10問】トラスの部材力

三角形トラス(単純支持、頂点に下向き荷重P)の下弦材に作用する軸力の種類として、正しいものはどれか。

1. 引張力

2. 圧縮力

3. せん断力

4. 曲げモーメント

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正解:1
三角形トラスに頂点から下向き荷重が作用すると、上弦材(斜材)には圧縮力、下弦材には引張力が作用します。下弦材は左右の支点を引っ張る方向に力がかかります。トラス構造では、せん断力や曲げモーメントは各部材には発生せず(ピン接合の仮定)、軸力(引張力または圧縮力)のみが作用します。

結果の目安

正答数 評価
9〜10問 素晴らしい!構造力学の応用問題もしっかり解けています。
7〜8問 合格レベルです。計算ミスがないか確認しましょう。
5〜6問 もう少し。モーメント図・せん断力図の形状を整理しましょう。
4問以下 基礎から復習が必要です。反力の求め方から見直しましょう。

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。繰り返し解いてパターンを定着させましょう。

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