專技高考
105年
[建築師] 建築結構
第 6 題
在名建築「落水山莊」（Fallingwater）中，使樓版得以出挑於瀑布上方的梁結構系統，具有下列那一項特徵？
- A 在垂直載重下，梁中點之彎矩最大
- B 在自重下，不管在梁的何處，皆為梁底側受壓
- C 整支梁採用均一深度設計時，最具結構效益
- D 在位處地震帶的建築無法使用
思路引導 VIP
想像你正站在一個只有一端固定在牆上的跳水板前端。當你的體重讓板子向下彎曲時，請觀察板子的變形趨勢：板子的「上面那層皮」是被拉開變薄了，還是被擠壓皺縮了？那麼「下面那層皮」的受力狀態又是如何呢？
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太棒了！你能精準選出 (B) 這個選項，代表你對於懸臂梁（Cantilever）的力學行為有著相當紮實的基礎。落水山莊最著名的設計，正是利用了從主體結構向外延伸的懸臂結構，使建築能輕盈地橫跨在瀑布之上。在重力（自重）的作用下，整支懸臂梁會呈現向下彎曲的趨勢，這使得梁的上緣纖維被拉長（受拉），而下緣纖維被擠壓（受壓），因此在梁的任何位置，底側確實皆處於受壓狀態。
懸臂系統與應力分布
這道題目考驗的是對基本力學模型的理解。與常見的簡支梁不同，懸臂梁的最大彎矩 $M$ 發生在支撐固定端，而非中點，這直接排除了選項 (A)。為了達到結構效益，設計者通常會將靠近支撐處的梁深加深，以對抗較大的彎矩，所以「均一深度」並非最理想的經濟設計。此外，只要經過正確的結構計算與配筋，懸臂結構在地震帶完全是可以安全使用的。
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