1級建築施工管理技士(第一次検定) ② 構造力学

力のつり合いと部材に生じる応力を扱う分野です。反力の算定、曲げモーメント図とせん断力図、単純梁・片持梁・ラーメン・トラスの解法、断面二次モーメントと断面係数、座屈長さと細長比が中心になります。2級と比べて不静定構造やたわみの扱いなど踏み込んだ出題が見られますが、頻出パターンは限られています。代表的な荷重条件ごとの応力図の形を覚えたうえで、条件を1つ変えたときにどう変化するかまで確認しておくと安定します。

この分野の問題46問を、選択肢・正解・解説つきで掲載しています。まず自分で解答を考えてから「正解と解説を見る」を開いて答え合わせをしてください。

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53固定荷重の算出方法に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A建築物各部自体の体積にその部分の材料の単位体積質量及び重力加速度を乗じて計算する。
  2. B建築物各部自体の体積にその部分の材料の単位体積質量を乗じて計算する。
  3. C建築物各部自体の床面積にその部分の材料の単位面積質量を乗じて計算する。
  4. D建築物各部自体の床面積にその部分の材料の単位面積質量及び重力加速度を乗じて計算する。
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正解:A建築物各部自体の体積にその部分の材料の単位体積質量及び重力加速度を乗じて計算する。

固定荷重は体積に単位体積質量及び重力加速度を乗じて計算します。

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54事務室の床の構造計算をする場合に用いる積載荷重の値として正しいものはどれか。

  1. A1800N/㎡
  2. B2300N/㎡
  3. C2900N/㎡
  4. D800N/㎡
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正解:C2900N/㎡

事務室の床の構造計算用の積載荷重は2900N/㎡です。

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55住宅の居室の地震力を計算する場合に用いる積載荷重の値として正しいものはどれか。

  1. A600N/㎡
  2. B1300N/㎡
  3. C800N/㎡
  4. D1800N/㎡
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正解:A600N/㎡

住宅の居室における地震力計算用の積載荷重は600N/㎡です。

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56教室に連絡する廊下の床の構造計算をする場合に用いる積載荷重の値として正しいものはどれか。

  1. A3900N/㎡
  2. B3200N/㎡
  3. C3500N/㎡
  4. D2100N/㎡
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正解:C3500N/㎡

教室に連絡する廊下等の積載荷重は劇場等の客席その他の場合と同じ3500N/㎡とします。

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57倉庫業を営む倉庫の床の積載荷重に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A実況に応じて計算した数値が3500N/㎡未満の場合でも3500N/㎡としなければならない。
  2. B実況に応じて計算した数値が3900N/㎡未満の場合でも3900N/㎡としなければならない。
  3. C実況に応じて計算した数値が2900N/㎡未満の場合は2900N/㎡とすることができる。
  4. D実況に応じて計算した数値が2400N/㎡未満の場合は2400N/㎡とすることができる。
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正解:B実況に応じて計算した数値が3900N/㎡未満の場合でも3900N/㎡としなければならない。

実況が3900N/㎡未満でも3900N/㎡としなければなりません。

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58劇場等の客席の積載荷重に関する記述として正しくないものはどれか。

  1. A積載荷重は、実況に応じて計算することが原則である。
  2. B地震力を計算する場合の積載荷重は床の構造計算をする場合より小さい。
  3. C固定席の場合は固定されていない場合より大きくしなければならない。
  4. D大梁等の構造計算をする場合の積載荷重は床の構造計算をする場合より小さいか等しい。
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正解:C固定席の場合は固定されていない場合より大きくしなければならない。

固定席の場合は固定されていない場合より小さくすることができます。

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59多雪区域に指定されていない地域における積雪の単位荷重の規定として正しいものはどれか。

  1. A積雪量1cmごとに20N/㎡以上としなければならない。
  2. B積雪量1cmごとに10N/㎡以上としなければならない。
  3. C積雪量1cmごとに30N/㎡以上としなければならない。
  4. D積雪量1cmごとに40N/㎡以上としなければならない。
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正解:A積雪量1cmごとに20N/㎡以上としなければならない。

多雪区域外では積雪量1cmごとに20N/㎡以上とします。

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60雪止めがない屋根の積雪荷重を0とすることができる屋根勾配の条件として正しいものはどれか。

  1. A30度を超える場合
  2. B60度を超える場合
  3. C45度を超える場合
  4. D75度を超える場合
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正解:B60度を超える場合

雪止めがない屋根は勾配が60度を超えると積雪荷重を0にできます。

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61雪下ろしを行う慣習のある地方で垂直積雪量が1mを超える場合の積雪荷重の計算方法として正しいものはどれか。

  1. A雪下ろしの実況に応じ垂直積雪量を1mまで減らして計算することができる。
  2. B雪下ろしの実況に応じ垂直積雪量を0.8mまで減らして計算することができる。
  3. C雪下ろしの実況に応じ垂直積雪量を0.5mまで減らして計算することができる。
  4. D雪下ろしの実況に関わらず垂直積雪量を1.2mとして計算する。
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正解:A雪下ろしの実況に応じ垂直積雪量を1mまで減らして計算することができる。

垂直積雪量を1mまで減らして計算することができます。

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62風圧力の算出に用いる風力係数の求め方として正しいものはどれか。

  1. A建築物の外圧係数と内圧係数の和により算出する。
  2. B建築物の外圧係数と内圧係数の比により算出する。
  3. C建築物の外圧係数と内圧係数の積により算出する。
  4. D建築物の外圧係数と内圧係数の差により算出する。
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正解:D建築物の外圧係数と内圧係数の差により算出する。

風力係数は建築物の外圧係数と内圧係数の差により算出します。

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63風圧力の算定に用いる速度圧に関する記述として誤っているものはどれか。

  1. A速度圧は風力係数に面積を乗じて計算する。
  2. B速度圧の計算に用いる基準風速はその地方の再現期間50年の10分間平均風速値に相当する。
  3. C防風林等により風を有効に遮ることができる場合は速度圧を低減することができる。
  4. D屋根葺き材に作用する風圧力は平均速度圧にピーク風力係数を乗じて求める。
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正解:A速度圧は風力係数に面積を乗じて計算する。

風圧力は速度圧に風力係数を乗じて計算します。速度圧そのものの式ではありません。

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64建物の地震層せん断力に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A上の階ほど地震層せん断力は大きくなる。
  2. Bすべての階で地震層せん断力は等しくなる。
  3. C下の階ほど地震層せん断力は大きくなる。
  4. D地震層せん断力は階の高さには関係なく建物の平面形状のみで決まる。
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正解:C下の階ほど地震層せん断力は大きくなる。

下の階ほどその階より上の重量が加わるため地震層せん断力は大きくなります。

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65必要保有水平耐力の計算に用いる標準せん断力係数の下限値として正しいものはどれか。

  1. A1.0以上
  2. B0.5以上
  3. C0.8以上
  4. D0.2以上
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正解:A1.0以上

必要保有水平耐力計算の標準せん断力係数は1.0以上としなければなりません。

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66地震力の計算に用いる振動特性係数に影響を与える要素の組み合わせとして正しいものはどれか。

  1. A建物の高さと周辺状況
  2. B建築物の弾性域における固有周期と地盤種別
  3. C屋根勾配と積雪量
  4. D外圧係数と内圧係数
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正解:B建築物の弾性域における固有周期と地盤種別

振動特性係数は固有周期と地盤種別に影響されます。

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67保有水平耐力計算において多雪区域の積雪時における長期応力度計算に用いる荷重として正しいものはどれか。

  1. A固定荷重と積載荷重の和に積雪荷重に0.7を乗じた値を加えたもの
  2. B固定荷重と積載荷重の和に積雪荷重に0.5を乗じた値を加えたもの
  3. C固定荷重と積雪荷重の和
  4. D固定荷重と積載荷重と積雪荷重の和
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正解:A固定荷重と積載荷重の和に積雪荷重に0.7を乗じた値を加えたもの

固定荷重と積載荷重の和に積雪荷重の0.7倍を加えます。

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68支点のモデル化のうち移動端(ローラー)に生じる反力として正しいものはどれか。

  1. A水平方向の反力のみ
  2. B水平方向と鉛直方向の反力
  3. C鉛直方向の反力のみ
  4. D水平方向と鉛直方向の反力およびモーメント反力
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正解:C鉛直方向の反力のみ

移動端は鉛直方向のみに反力を生じます。

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69支点のモデル化のうち回転端(ピン)に生じる反力の数として正しいものはどれか。

  1. A1つ
  2. B4つ
  3. C3つ
  4. D2つ
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正解:D2つ

回転端は水平・鉛直の2方向に反力を生じます。

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70支点のモデル化のうち固定端(フィックス)に生じる反力として正しいものはどれか。

  1. A鉛直方向の反力のみ
  2. B水平方向と鉛直方向の反力およびモーメント反力
  3. C水平方向と鉛直方向の反力
  4. D鉛直方向の反力およびモーメント反力
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正解:B水平方向と鉛直方向の反力およびモーメント反力

固定端は水平・鉛直・回転(モーメント)の3つの反力を生じます。

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71荷重のモデル化において大きさが一定の割合で増加又は減少して作用する荷重の名称として正しいものはどれか。

  1. A集中荷重
  2. B等分布荷重
  3. C等変分布荷重
  4. Dモーメント荷重
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正解:C等変分布荷重

一定の割合で増減する荷重を等変分布荷重といいます。

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72安定構造物と不安定構造物を判別する式 m = n + s + r - 2k において k が表すものとして正しいものはどれか。

  1. A反力数
  2. B部材数
  3. C節点数
  4. D剛接数
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正解:C節点数

判別式においてkは節点数を表します。

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73判別式 m = n + s + r - 2k で求めた m の値による構造物の状態の判定として誤っているものはどれか。

  1. Am = 0 のときは不安定である。
  2. Bm > 0 のときは安定(不静定)である。
  3. Cm < 0 のときは不安定である。
  4. Dこの判別式は部材数・反力数・剛接数・節点数から構造物の安定性を判別する式である。
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正解:Am = 0 のときは不安定である。

m=0の場合は安定(静定)となります。

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74反力数が3つであり力のつり合い条件式のみで反力や応力を求めることができる構造物の名称として正しいものはどれか。

  1. A不安定構造物
  2. B静定構造物
  3. C不静定構造物
  4. D剛節構造物
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正解:B静定構造物

力のつり合い条件式のみで解けるものを静定構造物といいます。

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75両端固定梁のように、力のつり合い条件式だけでは反力を決定できない構造物の名称として正しいものはどれか。

  1. A静定構造物
  2. B移動構造物
  3. C単純構造物
  4. D不静定構造物
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正解:D不静定構造物

両端固定梁は反力数が4つ以上あり、つり合い条件式だけでは解けないため不静定構造物に分類されます。

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76静定構造物の力のつり合い条件式に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A水平方向の力の和が0、任意の点のモーメントの和が0の2つのみを用いる。
  2. B水平方向の力の和が0、鉛直方向の力の和が0の2つのみを用いる。
  3. C水平方向の力の和が0、鉛直方向の力の和が0、任意の点のモーメントの和が0の3つを用いる。
  4. D任意の点のモーメントの和が0の1つのみを用いる。
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正解:C水平方向の力の和が0、鉛直方向の力の和が0、任意の点のモーメントの和が0の3つを用いる。

力のつり合いにはΣX=0, ΣY=0, ΣM=0の3条件を用います。

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77外力が部材の軸方向に作用したときに部材内部に軸方向に生じる抵抗力の名称として正しいものはどれか。

  1. Aせん断力
  2. B曲げモーメント
  3. C軸方向力
  4. Dたわみ
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正解:C軸方向力

軸方向に生じる抵抗力を軸方向応力(軸方向力)といいます。

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78外力が材軸に対して直角に作用したときに部材断面をずらすように生じる抵抗力の名称として正しいものはどれか。

  1. Aせん断力
  2. B軸方向力
  3. C曲げモーメント
  4. Dたわみ角
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正解:Aせん断力

部材断面をずらすように生じる抵抗力をせん断応力(せん断力)といいます。

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79外力が部材を曲げるように作用したときに生じる抵抗力の名称として正しいものはどれか。

  1. Aせん断力
  2. B曲げモーメント
  3. C軸方向力
  4. Dたわみ
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正解:B曲げモーメント

部材を曲げるように作用する抵抗力を曲げモーメントといいます。

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80単純梁の中央に集中荷重が作用したときのせん断力図の特徴として正しいものはどれか。

  1. A全長にわたってゼロである。
  2. B両端で最大となり中央でゼロとなる曲線になる。
  3. C一端から他端に向かって一定の割合で増加する直線となる。
  4. D荷重作用点を境に符号が反転し、左右で絶対値が等しい一定値となる。
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正解:D荷重作用点を境に符号が反転し、左右で絶対値が等しい一定値となる。

中央集中荷重の単純梁のせん断力は荷重作用点で急変し左右で一定値となります。

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81単純梁の中央に集中荷重が作用したときの曲げモーメント図の特徴として正しいものはどれか。

  1. A全長にわたってゼロである。
  2. B中央でゼロとなり両端で最大となる直線である。
  3. C両端で最大となり中央でゼロとなる曲線である。
  4. D両端でゼロとなり中央で最大となる山型の直線である。
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正解:D両端でゼロとなり中央で最大となる山型の直線である。

単純梁の中央集中荷重ではM図は一次式となり中央で最大の山型直線になります。

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82単純梁に等分布荷重が作用したときの曲げモーメント図の特徴として正しいものはどれか。

  1. A両端で最大となる直線である。
  2. B両端でゼロとなり中央で最大となる放物線である。
  3. C中央でゼロとなる山型の直線である。
  4. D全長にわたって一定値である。
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正解:B両端でゼロとなり中央で最大となる放物線である。

等分布荷重のM図は放物線を描きます。

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83部材の変形でみられる「たわみ」の定義として正しいものはどれか。

  1. A材軸に対し直角方向に変位した長さ
  2. B材軸の方向に変位した長さ
  3. Cたわみ曲線に引いた接線と材軸とのなす角度
  4. D部材の断面がねじれた角度
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正解:A材軸に対し直角方向に変位した長さ

たわみとは材軸に対し直角方向に変位した長さのことです。

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84部材の変形でみられる「たわみ角」の定義として正しいものはどれか。

  1. A材軸に対し直角方向に変位した長さ
  2. B材軸の方向に変位した長さ
  3. Cたわみ曲線に引いた接線と元の材軸とのなす角度
  4. D部材の両端の変位の差
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正解:Cたわみ曲線に引いた接線と元の材軸とのなす角度

たわみ角はたわみ曲線に引いた接線と元の材軸とのなす角度です。

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85長さが l、曲げ剛性が EI の単純梁の中央に集中荷重 P が作用したときの最大たわみを示す式として正しいものはどれか(選択肢中の w は等分布荷重の大きさとする)。

  1. APl^3 / 3EI
  2. BPl^3 / 48EI
  3. Cwl^4 / 8EI
  4. D5wl^4 / 384EI
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正解:BPl^3 / 48EI

単純梁の中央集中荷重の最大たわみは Pl^3 / 48EI です。

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86長さが l、曲げ剛性が EI の片持ち梁の先端に集中荷重 P が作用したときの最大たわみを示す式として正しいものはどれか(選択肢中の w は等分布荷重の大きさとする)。

  1. A5wl^4 / 384EI
  2. BPl^3 / 48EI
  3. Cwl^4 / 8EI
  4. DPl^3 / 3EI
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正解:DPl^3 / 3EI

片持ち梁の先端集中荷重の最大たわみは Pl^3 / 3EI です。

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87長さが l、曲げ剛性が EI の単純梁に全スパンにわたって等分布荷重 w が作用したときの最大たわみを示す式として正しいものはどれか。

  1. APl^3 / 3EI
  2. BPl^3 / 48EI
  3. Cwl^4 / 8EI
  4. D5wl^4 / 384EI
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正解:D5wl^4 / 384EI

単純梁の等分布荷重の最大たわみは 5wl^4 / 384EI です。

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88中心圧縮材の座屈荷重の式 P = (π^2 EI) / lk^2 において lk が表すものとして正しいものはどれか。

  1. A部材の全長
  2. B部材の座屈長さ
  3. C部材の断面二次モーメント
  4. D部材の曲げ剛性
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正解:B部材の座屈長さ

式中のlkは材の座屈長さを表します。

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89座屈荷重と座屈長さの関係として誤っているものはどれか。

  1. A座屈長さが大きいほど座屈しにくくなる。
  2. B細長比が大きいほど座屈しやすくなる。
  3. C座屈長さが大きいほど座屈荷重が小さくなる。
  4. D座屈長さが小さいほど座屈荷重が大きくなる。
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正解:A座屈長さが大きいほど座屈しにくくなる。

座屈長さが大きいほど座屈荷重は小さくなり座屈しやすくなります。

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90部材の両端をピンで支持した場合の座屈長さの理論値として正しいものはどれか(部材の長さを l とする)。

  1. A0.5l
  2. B0.7l
  3. C2l
  4. Dl
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正解:Dl

両端ピン支持の座屈長さは l (1.0l) です。

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91部材の両端を固定した場合の座屈長さの理論値として正しいものはどれか(部材の長さを l とする)。

  1. A0.7l
  2. B0.5l
  3. Cl
  4. D2l
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正解:B0.5l

両端固定の座屈長さは 0.5l です。

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92同一断面・同一材長の柱において、座屈荷重が最も小さくなる支持条件はどれか。

  1. A両端ピン
  2. B両端固定
  3. C一端固定・他端ピン
  4. D一端固定・他端自由
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正解:D一端固定・他端自由

座屈長さが最も長い一端固定・他端自由(2l)が最も座屈荷重が小さくなります。

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93中心圧縮材の座屈荷重に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A座屈荷重は、断面二次モーメントに反比例する。
  2. B座屈荷重は、材端の支持条件が変わっても一定である。
  3. C座屈荷重は、座屈長さの2乗に反比例する。
  4. D座屈荷重は、材のヤング係数には影響されない。
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正解:C座屈荷重は、座屈長さの2乗に反比例する。

座屈荷重は P=π^2EI/lk^2 で表され、座屈長さの2乗に反比例し、曲げ剛性EIに比例します。

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94座屈に関する記述として正しいものはどれか。

  1. A引張荷重が加わり荷重が増加して一定の値を越えると棒は横にたわみ始め耐力が急低下する。
  2. B圧縮荷重が加わり荷重が増加して一定の値を越えると棒は横にたわみ始め耐力が急低下する。
  3. C圧縮荷重が加わっても棒は横にたわむことはなくそのまま圧縮破壊する。
  4. D座屈荷重は部材の曲げ剛性に反比例する。
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正解:B圧縮荷重が加わり荷重が増加して一定の値を越えると棒は横にたわみ始め耐力が急低下する。

中心圧縮材に一定以上の荷重がかかると横にたわみ耐力が低下する現象を座屈といいます。

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95断面二次モーメントの説明として正しいものはどれか。

  1. A部材の引張の強さを表す。
  2. B部材の変形のしにくさを表し、たわみや座屈等に影響を与える。
  3. C部材の圧縮の強さを表す。
  4. D部材の重量の分布を表す。
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正解:B部材の変形のしにくさを表し、たわみや座屈等に影響を与える。

断面二次モーメントは部材の変形のしにくさを表します。

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96断面二次モーメントの単位として正しいものはどれか。

  1. Amm^2
  2. Bmm^3
  3. Cmm^5
  4. Dmm^4
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正解:Dmm^4

断面二次モーメントの単位は長さの4乗(mm^4等)です。

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97幅が b、高さが h の長方形断面において、図心を通る水平軸(X軸)まわりの断面二次モーメントを求める式として正しいものはどれか。

  1. Abh^2 / 6
  2. Bhb^2 / 6
  3. Cbh^3 / 12
  4. Dhb^3 / 12
正解と解説を見る

正解:Cbh^3 / 12

X軸まわりの断面二次モーメントは bh^3 / 12 です。

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98幅が b、高さが h の長方形断面において、図心を通る鉛直軸(Y軸)まわりの断面二次モーメントを求める式として正しいものはどれか。

  1. Ahb^3 / 12
  2. Bbh^3 / 12
  3. Chb^2 / 6
  4. Dbh^2 / 6
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正解:Ahb^3 / 12

Y軸まわりの断面二次モーメントは hb^3 / 12 です。

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