2級建築施工管理技士(第一次検定) ③ 構造力学

力のつり合いと部材に生じる応力を計算する分野です。反力の算定、曲げモーメント図とせん断力図の形状、単純梁・片持梁・ラーメンの解法、トラスの部材力(節点法・切断法)、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テーマになります。出題パターンは限られているため、代表的な荷重条件ごとの応力図の形を覚えてしまうのが最短ルートです。苦手にする受験者が多い一方、パターン学習の効果が最も高い分野でもあります。

この分野の問題42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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98固定荷重の計算方法として適切なものはどれか。

  1. A単位面積当たり荷重に見付面積を乗じて計算する
  2. B積雪の単位荷重に屋根の水平投影面積を乗じて計算する
  3. C速度圧に風力係数を乗じて計算する
  4. D単位面積当たり荷重に面積を乗じて計算する
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正解:D単位面積当たり荷重に面積を乗じて計算する

固定荷重は、建物の自重などであり、単位面積当たり荷重に面積を乗じて計算することができます。

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99建築物の基礎構造は、大きく分けてどのような種類に分類されるか。

  1. A直接基礎と杭基礎
  2. B支持杭基礎と摩擦杭基礎
  3. Cべた基礎とフーチング基礎
  4. D独立基礎と連続基礎
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正解:A直接基礎と杭基礎

基礎構造は大別すると直接基礎と杭基礎に区分されます。

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100建築物に作用する「積載荷重」が主に対象としているものはどれか。

  1. A人や家具等
  2. B建物の自重
  3. C地震力
  4. D土圧や水圧
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正解:A人や家具等

積載荷重は、室の種類に応じて人や家具等の荷重を対象とし、単位面積当たり荷重に床面積を乗じて計算します。

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101べた基礎が用いられる条件として、適切なものはどれか。

  1. A柱1本ごとに荷重を支える必要がある場合
  2. B隣接する柱間隔が狭い場合
  3. C支持地盤が非常に深く杭を貫入させることが困難な場合
  4. D独立基礎にすると底面が著しく広くなる場合
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正解:D独立基礎にすると底面が著しく広くなる場合

べた基礎は底面積が広く荷重分散が図れるため、独立基礎にすると底面が著しく広くなる場合等に用いられます。

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102積雪荷重を計算する際、ある条件を満たす地方では荷重を低減することができる。その条件とは何か。

  1. A雪下ろしを行う慣習のある地方
  2. B冬季の地下凍結深度が浅い地方
  3. C垂直積雪量が極めて少ない地方
  4. D風を有効に遮るものが周囲にある地方
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正解:A雪下ろしを行う慣習のある地方

積雪荷重は、雪下ろしを行う慣習のある地方では低減することができます。

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103複合フーチング基礎に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  1. Aフーチング相互を連結する基礎のことである
  2. B隣接する柱間隔が狭い場合等に用いられる
  3. C建築物の上部荷重を地盤に伝える部材である
  4. D2〜3本の柱を一つのフーチングで支える
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正解:Aフーチング相互を連結する基礎のことである

フーチング相互を連結する基礎は連続フーチング(布基礎)です。複合フーチングは2〜3本の柱を一つのフーチングで支えます。

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104建築物の構造設計における荷重及び外力に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  1. A風力係数は建築物の断面及び平面の形状に応じて定められた数値とする
  2. B地震力は建築物の固定荷重又は積載荷重を減ずると小さくなる
  3. C風圧力は地震力と同時に作用するものとして計算する
  4. D積雪荷重は雪下ろしを行う慣習のある地方では低減することができる
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正解:C風圧力は地震力と同時に作用するものとして計算する

台風と地震が同時に起きる確率は低いため、風圧力は地震力と同時に作用しないものとして構造設計を行います。

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105独立フーチング基礎について、一般的に行われる措置はどれか。

  1. A基礎梁で連結する
  2. B建物の全面にスラブを設ける
  3. C複数の柱を一つのフーチングでまとめる
  4. Dフーチング相互を連結させず完全に独立させる
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正解:A基礎梁で連結する

独立フーチング基礎は、柱1本ごとに支える形式であり、一般に基礎梁で連結します。

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106風圧力の計算式として正しいものはどれか。

  1. A固定荷重 + 積載荷重
  2. B単位面積当たり荷重 × 面積
  3. C速度圧 × 風力係数
  4. D積雪の単位荷重 × 屋根の水平投影面積
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正解:C速度圧 × 風力係数

風圧力は、速度圧に風力係数を乗じて計算します。

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107基礎の底面と地下凍結深度の関係に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  1. A基礎底面は冬季の地下凍結深度より浅くする
  2. B寒冷地ほど地下凍結深度は深くなる
  3. C水分が凍結すると膨張し基礎に悪影響を与える
  4. D基礎底面は地下水分の凍結深さより深くする必要がある
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正解:A基礎底面は冬季の地下凍結深度より浅くする

水分が凍結膨張して基礎に悪影響を与えるのを防ぐため、基礎底面は地下凍結深度より深くする必要があります。

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108地震層せん断力に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  1. A地震層せん断力係数は下層階になるほど大きくなる
  2. B地震層せん断力は建築物の設計用一次固有周期及び地盤の種類に応じて算定する
  3. Cある層の地震層せん断力はその層以上の荷重に地震層せん断力係数を乗じて算定する
  4. D地震地域係数は国交大臣が定める数値である
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正解:A地震層せん断力係数は下層階になるほど大きくなる

地震層せん断力係数は、上層階になるほど大きくなります。

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109杭を硬い地盤に貫入して、主として杭先端で建築物の荷重を支持する基礎はどれか。

  1. A摩擦杭基礎
  2. B複合フーチング基礎
  3. Cべた基礎
  4. D支持杭基礎
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正解:D支持杭基礎

支持杭基礎は、杭を硬い地盤に貫入して杭先端で荷重を支持する方式です。

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110地上部分のある層に作用する地震層せん断力を計算する際、算定の基準となる「その層以上の荷重」とは具体的に何か。

  1. Aその層以上の固定荷重と積載荷重の和
  2. Bその層以上の積載荷重のみの和
  3. Cその層以上の固定荷重のみの和
  4. Dその層以上の固定荷重と積載荷重と積雪荷重の和
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正解:Aその層以上の固定荷重と積載荷重の和

地震力は、該当高さの部分が支える固定荷重と積載荷重の総和を基に計算されます。

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111摩擦杭基礎が用いられる一般的な条件はどれか。

  1. A支持地盤が深い時
  2. B硬い地盤が地表近くにある時
  3. C独立基礎の底面が著しく広くなる時
  4. D隣接する柱間隔が狭い時
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正解:A支持地盤が深い時

摩擦杭基礎は、杭表面と土との摩擦力によって荷重を支持する方式で、支持地盤が深い時に用いられます。

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112単純梁に等分布荷重が作用した場合、曲げモーメント図の形状はどのようになるか。

  1. A区間全体で一定の値をとる水平線となる
  2. B載荷区間の両端で最大となる直線状となる
  3. C載荷区間の中央部で最大となる二次曲線状となる
  4. D荷重が作用していない支点に向かって階段状に変化する
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正解:C載荷区間の中央部で最大となる二次曲線状となる

単純梁に等分布荷重が作用した場合、曲げモーメントは載荷区間の中央部で最大となる二次曲線状になります。

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113基礎杭に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  1. A摩擦杭は硬い地層に杭先端を貫入させ主にその杭の先端抵抗力で建物を支持する
  2. B中掘工法は比較的杭径の大きなものの施工に適している
  3. C拡径部を杭の先端に使用するST杭は大きな支持力を得ることができる
  4. D場所打ちコンクリート杭は地盤を削孔して鉄筋かごを挿入した後にコンクリートを打ち込む
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正解:A摩擦杭は硬い地層に杭先端を貫入させ主にその杭の先端抵抗力で建物を支持する

摩擦杭は杭表面と土との摩擦力で建築物を支持します。杭の先端抵抗力で支持するのは支持杭です。

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114単純梁の支点にモーメント荷重のみが作用したときの、梁に生じる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梁の中央部で最大となる二次曲線状に発生する
  2. B荷重が作用している点で最大となり他端に向かって直線状に減少する
  3. C梁の全長にわたって一定の大きさの曲げモーメントが発生する
  4. D荷重が作用している支点から梁の中央に向かって二次曲線状に減少する
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正解:B荷重が作用している点で最大となり他端に向かって直線状に減少する

モーメント荷重が作用している点で最大曲げモーメントが発生し、荷重が作用していない他端に向かって直線状に減少します。

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115既製コンクリート杭の埋込み工法のひとつで、杭の中空部を掘削しながら杭を圧入する工法は何か。

  1. A場所打ち工法
  2. B中掘工法
  3. C摩擦工法
  4. D遠心力工法
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正解:B中掘工法

中掘工法は、杭の中空部を掘削しながら圧入する工法で、比較的杭径の大きなものの施工に適しています。

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116スパン6mの単純梁がある。左支点から2mの位置に3kN、4mの位置に6kNの集中荷重がそれぞれ下向きに作用するとき、右支点の鉛直反力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. A3kN
  2. B4kN
  3. C5kN
  4. D9kN
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正解:C5kN

左支点に関するモーメントの釣合いより、3kN×2m+6kN×4m=右反力×6mとなり、右反力は5kNとなります。

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117遠心力高強度プレストレストコンクリート杭(ST杭)において、大きな支持力を得るために有効な形状の特徴はどれか。

  1. A杭全体を中空にすること
  2. B表面の摩擦力を高める突起を設けること
  3. C杭径を先端に向かって細くすること
  4. D拡径断面を有し拡径部を杭の先端に使用すること
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正解:D拡径断面を有し拡径部を杭の先端に使用すること

ST杭は拡径断面を有しており、拡径部を杭の先端に使用する場合に大きな支持力を得ることができます。

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118スパン8mの単純梁がある。左支点から2mの位置に6kN、6mの位置に2kNの集中荷重がそれぞれ下向きに作用するとき、左支点の鉛直反力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. A3kN
  2. B4kN
  3. C6kN
  4. D5kN
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正解:D5kN

左支点まわりのモーメントの釣合いより6kN×2m+2kN×6m=右反力×8mで右反力は3kN。全荷重8kNから差し引いて左支点の反力は5kNとなります。

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119フーチング基礎について、柱1本ごとに支える形式のものを何と呼ぶか。

  1. Aべた基礎
  2. B独立フーチング
  3. C複合フーチング
  4. D連続フーチング
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正解:B独立フーチング

柱1本ごとに支える基礎を独立フーチングと呼びます。

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120スパン6mの単純梁がある。左端から2mの位置に3kN、4mの位置に6kNの集中荷重がそれぞれ下向きに作用するとき、左端から3mの位置に生じるせん断力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. A4kN
  2. B3kN
  3. C1kN
  4. D5kN
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正解:C1kN

左支点の反力4kNから、求める点までに作用する下向き荷重3kNを引くことで、せん断力は1kNとなります。

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121モーメント(M)の計算式として正しいものはどれか。

  1. A力 × 時間
  2. B速度圧 × 面積
  3. C質量 × 加速度
  4. D力 × 距離
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正解:D力 × 距離

モーメントは、ある点のまわりに部材を回転させる力の性質であり「力×距離」で計算されます。

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122スパン10mの単純梁がある。左支点から4mの位置に1kNの上向き集中荷重、6mの位置に4kNの下向き集中荷重が作用するとき、右支点の鉛直反力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. A1kN
  2. B2kN
  3. C3kN
  4. D4kN
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正解:B2kN

左支点に関するモーメントの釣合いより、-1kN×4m+4kN×6m=右反力×10mとなり、右反力は2kNとなります。

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123べた基礎が荷重分散を図ることができる理由として適切なものはどれか。

  1. A杭を硬い地盤に貫入させるため
  2. B底面積が広いため
  3. C冬季の地下凍結深度より深くするため
  4. D杭表面と土との摩擦力を利用するため
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正解:B底面積が広いため

べた基礎は建築物の底面のスラブが全面において上部の荷重を支持するため、底面積が広く荷重分散が図られます。

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124スパン10mの単純梁がある。左支点から4mの位置に1kNの上向き集中荷重、6mの位置に4kNの下向き集中荷重が作用するとき、左端から5mの位置に生じるせん断力の大きさとして正しいものはどれか。

  1. A1kN
  2. B3kN
  3. C2kN
  4. D4kN
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正解:C2kN

左支点反力が1kNとなり、求める点までに作用する上向き荷重1kNを足すことで、せん断力は2kNとなります。

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125構造物が静止しているための力の釣合い条件として正しいものはどれか。

  1. A水平方向の力の総和のみが0であること
  2. B鉛直方向の力の総和のみが0であること
  3. C水平方向と鉛直方向の力の総和が0であること
  4. D水平方向と鉛直方向と回転力の総和が0であること
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正解:D水平方向と鉛直方向と回転力の総和が0であること

構造物が静止している条件は、どの点においても水平方向・鉛直方向・回転力の総和が0の時です。

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126建築物に作用する外力のうち、建築物の実情に応じて採用されるものとして挙げられているものはどれか。

  1. A固定荷重と積載荷重
  2. B地震力と風圧力
  3. C土圧や水圧や震動および衝撃
  4. D雪下ろしの荷重
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正解:C土圧や水圧や震動および衝撃

その他の外力として、建築物の実情に応じて土圧、水圧、震動および衝撃による外力を採用します。

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127水分が凍結すると膨張し、基礎に悪影響を与えることを防ぐためにとるべき構造上の対策はどれか。

  1. A独立基礎を基礎梁で連結する
  2. B基礎底面を地下凍結深度より深くする
  3. C杭の先端に拡径部を設ける
  4. Dべた基礎を採用して底面積を広くする
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正解:B基礎底面を地下凍結深度より深くする

水分の凍結膨張による悪影響を防ぐため、基礎底面は地下凍結深度より深くする必要があります。

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128風洞試験によって風力係数を定める場合を除き、風力係数は何に応じて定められた数値となるか。

  1. A建築物の高さと地盤の種類
  2. B建築物の一次固有周期と垂直積雪量
  3. C建築物の断面及び平面の形状
  4. D建築物の固定荷重と積載荷重の和
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正解:C建築物の断面及び平面の形状

風力係数は、風洞試験で定める場合のほか、建築物の断面及び平面の形状に応じて定められた数値とします。

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129支点の種類と発生する反力に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  1. Aローラー支点は水平方向の移動と回転が自由であり反力数は1である
  2. Bヒンジ支点は鉛直反力と水平反力が生じ反力数は2である
  3. C固定支点は移動も回転もしないため反力数は3である
  4. D固定支点は鉛直反力と水平反力が生じ回転は自由である
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正解:D固定支点は鉛直反力と水平反力が生じ回転は自由である

固定支点は移動も回転もしないため、鉛直反力、水平反力に加えてモーメントの反力が生じます。

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130単純梁に集中荷重が作用する場合のせん断力と曲げモーメントに関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  1. A曲げモーメントは求める点までの回転力の総和として計算する
  2. B集中荷重が作用する場合の曲げモーメント図は二次曲線状となる
  3. Cせん断力は求める点までの外力の総和として計算する
  4. D反力を求める際は鉛直方向の力の釣合いとモーメントの釣合いを用いる
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正解:B集中荷重が作用する場合の曲げモーメント図は二次曲線状となる

単純梁に集中荷重が作用する場合の曲げモーメント図は直線的になります。二次曲線状になるのは等分布荷重の場合です。

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131フーチング相互を連結する基礎を何と呼ぶか。

  1. A複合フーチング
  2. B連続フーチング
  3. C支持杭基礎
  4. D独立フーチング
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正解:B連続フーチング

フーチング相互を連結する基礎を連続フーチング(布基礎)と呼びます。

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132「速度圧に風力係数を乗じて計算する」荷重・外力はどれか。

  1. A積載荷重
  2. B積雪荷重
  3. C風圧力
  4. D地震力
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正解:C風圧力

風圧力は、速度圧に風力係数を乗じて計算されます。

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133部材を直角方向に切断しようとする力を何と呼ぶか。

  1. A軸方向力
  2. Bモーメント
  3. C速度圧
  4. Dせん断力
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正解:Dせん断力

部材を直角方向に切断しようとする力をせん断力と呼びます。

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134風圧力を低減することができる条件として、適切なものはどれか。

  1. A雪下ろしを行う慣習がある場合
  2. B風を有効に遮るものがある場合
  3. C建築物の設計用一次固有周期が短い場合
  4. D基礎底面が地下凍結深度より深い場合
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正解:B風を有効に遮るものがある場合

風圧力を計算する際、風を有効に遮るものがある場合は速度圧を低減することができます。

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135せん断力とモーメントの一般的な符号の表し方に関する記述として、最も不適当なものはどれか。

  1. Aモーメントは一般的に時計回りをプラスで表す
  2. Bせん断力は反時計回りに左側上向き変形をマイナスで表す
  3. Cせん断力は時計回りに右側下向き変形をプラスで表す
  4. Dモーメントは一般的に反時計回りをマイナスで表す
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正解:Bせん断力は反時計回りに左側上向き変形をマイナスで表す

せん断力は、反時計回りに左側下向き変形をマイナスで表すのが一般的です。

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136積雪荷重の計算に用いられる面積はどれか。

  1. A床面積
  2. B建築物の断面面積
  3. C屋根の水平投影面積
  4. D建築物の外壁面積
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正解:C屋根の水平投影面積

積雪荷重は、積雪の単位荷重に屋根の水平投影面積およびその地方における垂直積雪量を乗じて計算します。

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137摩擦杭と支持杭の支持方式の違いに関する記述として、適切なものはどれか。

  1. A摩擦杭は杭先端の抵抗力で支持し支持杭は杭表面の摩擦力で支持する
  2. B摩擦杭は硬い地層への貫入によって支持し支持杭は地下凍結深度の深さで支持する
  3. C摩擦杭は軟弱層に設けた拡径部で支持し支持杭は基礎梁の剛性で支持する
  4. D摩擦杭は杭表面の摩擦力で支持し支持杭は杭先端の抵抗力で支持する
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正解:D摩擦杭は杭表面の摩擦力で支持し支持杭は杭先端の抵抗力で支持する

摩擦杭は杭表面と土との摩擦力で支持し、支持杭は硬い地盤に貫入して杭先端で支持します。

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138地震地域係数を定めるのは誰か。

  1. A国交大臣
  2. B建築主事
  3. C構造設計一級建築士
  4. D都道府県知事
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正解:A国交大臣

地震地域係数は、震害の程度や地震活動の状況等に応じて国交大臣が定める数値です。

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139地震力は、地上部分の各高さにおいてどのように計算されるか。

  1. Aその高さが支える固定荷重に速度圧を乗じて計算する
  2. Bその高さが支える荷重に地震せん断力係数を乗じて計算する
  3. Cその高さが支える積載荷重に風力係数を乗じて計算する
  4. Dその高さが支える積雪荷重に一次固有周期を乗じて計算する
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正解:Bその高さが支える荷重に地震せん断力係数を乗じて計算する

地上部分の地震力は、該当高さの部分が支える荷重に、その高さにおける地震せん断力係数を乗じて計算します。

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