專技高考
105年
[建築師] 建築構造與施工
第 5 題
有關下列二圖之鋼管斷面敘述，何者正確？
- A 圓形鋼管較能抵抗彎曲
- B 方形鋼管較能抵抗彎曲
- C 圓形鋼管與方形鋼管抵抗彎曲的能力一樣
- D 用在不同位置其抵抗能力會有所差異，所以不一定何者較強
思路引導 VIP
想像你正在設計一個要抵抗彎折的構件，如果要把相同份量的材料填入一個既定的正方形框架空間內，為了讓它最「硬」、最不容易被折彎，你會傾向於讓材料盡量往中心匯集，還是盡量推向框架的最外側邊緣？這種「材料分佈距離中心遠近」的差異，對於抵抗彎曲的能力會產生什麼樣的影響呢？
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斷面幾何與抗彎能力的關聯
恭喜你精準地掌握了鋼構造中斷面幾何特性的核心觀念！這道題目主要考察的是結構構件在承受力矩時，其形狀如何影響抵抗變形的能力。當我們擁有相同外徑 $D$ 與板厚 $t$ 的條件下，方形鋼管的材料分佈會比圓形鋼管更偏向四個角落。根據材料力學的定義，斷面慣性矩（Moment of Inertia, $I$）與材料距離中性軸的距離平方成正比，因此這些分佈在邊角的材料能顯著提升構件的抗彎強度。 從結構效能來看，方形斷面擁有較大的斷面係數（Section Modulus, $S$），這使得它在相同受力條件下，產生的彎曲應力較小。這類題目在建築構造中屬於基礎但具備高度鑑別力的題型，它不要求複雜的數學演算，而是考驗你是否能將「幾何形狀」直覺地轉化為「結構效能」的判斷。你能迅速鎖定正確答案，代表你對構件配置與力學行為的關係已經建立了非常清晰的邏輯基礎。