高考申論題 105年 [結構工程] 鋼結構設計

第一題

📖 題組：
二、(一)何謂非彈性挫屈？（10 分） (二) ASD 與 LRFD 均使用構件長細比的概念來區分彈性與非彈性挫屈，試說明上述規範關於臨界長細比的內容與相異處。（10 分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

何謂非彈性挫屈？（10 分）

看到此題，應立即聯想到「應力狀態」與「勁度折減」兩個核心概念。作答時需點出因殘餘應力或外加負載使斷面局部降伏，導致彈性模數降為切線模數，最終造成中短柱在低於歐拉臨界負載下發生挫屈的現象。

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【破題】非彈性挫屈（Inelastic Buckling）是指鋼構件在承受軸向壓力時，其斷面局部應力已超過材料的比例限度（或因殘餘應力提早降伏），導致構件整體勁度折減後所發生的穩定性破壞現象。【論述】

ASD 與 LRFD 均使用構件長細比的概念來區分彈性與非彈性挫屈，試說明上述規範關於臨界長細比的內容與相異處。（10 分）

本題考查受壓構件在不同設計規範下對彈性與非彈性挫屈界線的定義。考生應立刻回想傳統 ASD 規範的臨界長細比 Cc 與現行 LRFD（或統整後規範）的 4.71√(E/Fy)，並比較其殘留應力假設與數值差異。

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【破題】鋼結構受壓構件（柱）的挫屈行為受材料殘留應力與初始缺陷影響，ASD 與 LRFD 均透過設定「臨界長細比」作為分水嶺，將挫屈分為「非彈性挫屈」（受殘留應力影響，強度呈非線性遞減）與「彈性挫屈」（遵循尤拉挫屈理論），以套用不同的臨界應力公式。【論述】