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高考申論題 105年 [土木工程] 鋼筋混凝土學與設計

第 一 題

📖 題組:
請說明鋼筋混凝土橫箍筋柱之: (一)縱向鋼筋斷面積(10 分) (二)剪力筋之間距(10 分) 於耐震設計之特別規定與一般設計要求之區別。
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

縱向鋼筋斷面積(10 分)

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看到此題,應立刻聯想《土木401規範》中關於柱主筋的「鋼筋比(ρg)」上下限規定。解題重點在於明確指出一般設計(上限8%)與耐震設計(上限6%)的數值差異,並論述耐震設計為何要降低上限(避免搭接處擁擠影響澆置、控制節點剪力以符合強柱弱梁),以展現對規範背後力學行為的理解。

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【破題】 鋼筋混凝土橫箍筋柱之縱向鋼筋斷面積,規範主要透過限制「縱向鋼筋比($\rho_g = A_{st}/A_g$)」來進行管控,以兼顧柱之承載力、韌性及現場施工之可行性。 【論述】

小題 (二)

剪力筋之間距(10 分)

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看到「一般與耐震設計」比較題,首要任務是區分兩者的設計哲學:一般設計旨在「固定主筋與提供基礎剪力」,耐震設計則強調「高圍束效應與防止主筋挫曲」。解題需精確引用《土木401》規範,條列一般設計的三大間距限制,並詳細拆解耐震設計中「塑性鉸區(長度與加密間距)」與「非圍束區」的具體數值公式,最後以表格呈現對比。

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【破題】 一般設計中,橫箍筋主要目的為固定縱向主筋並提供基礎剪力強度;而在耐震設計中(特殊抗彎矩構架),為確保柱於地震反覆載重下具備足夠韌性並防止主筋挫曲,針對塑性鉸區的箍筋間距有極為嚴格的加密規定。 【論述】

小題 (三)

鋼筋混凝土梁之縱向鋼筋若分置兩層以上者,其鋼筋配置及兩層淨間距之規定如何?而同層鋼筋間之淨間距之規定又如何?(10 分)

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本題為標準的規範記憶題,測驗考生對《混凝土結構設計規範》(土木401)中鋼筋細部構造規定的熟悉度。解題時應從『確保混凝土澆置品質(粗粒料通過性)』及『發揮鋼筋握裹力』兩大目的出發,回想關鍵數值:2.5 cm(25 mm)、鋼筋直徑(db)、粗粒料最大尺寸之 4/3 倍,並注意上下層對齊之要求。

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【破題】 依據我國《混凝土結構設計規範》(土木 401),鋼筋間距之規定主要考量在於確保混凝土澆置時能順利通過鋼筋間隙以達充分搗實,並確保鋼筋與周圍混凝土間能發展足夠之握裹力。相關規定具體如下: 【論述】

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