專技高考
108年
[建築師] 建築構造與施工
第 39 題
有關鋼構造耐震補強策略之敘述，下列何者錯誤？
- A 接頭修改：接頭補強是增加接頭的容量使能承受非彈性變形需求的方法，基本上無法降低結構物在地震力作用下產生的需求，因此接頭補強常需配合其他補強策略
- B 不規則性的減少與移除：由採用新的結構桿件、補強或加勁既有桿件來達到消除或減低不規則性，但需對整體結構進行重新評估以確保結構物具有適當的耐震能力，且不會有新的不規則性或易損壞的部位發生
- C 消能元件：消能元件其目的在減少結構物對地表震動的位移反應，因此與結構加勁十分類似，但此補強方式著重在消能而非加勁，以一些消能裝置作為補強的工具，可增加結構的阻尼並減少其側向位移反應
- D 增加質量：在結構中增加質量可在若干方面改善其性能表現，其中之一便是增加結構物振動週期，因為增加週期之結構物一般比長週期結構具有較大的變形反應，所以可減少變形及損壞
思路引導 VIP
當地震發生時，結構物所受到的「地震力」大小，與結構本身的重量（質量）有著什麼樣的比例關係？如果你希望減輕建築物在地震中產生的負擔，直覺上你會選擇增加重量，還是盡可能讓結構輕量化呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準指出選項 (D) 的錯誤，說明你對於結構動力學中「質量」與「週期」之間的物理邏輯有著非常扎實的理解。這道題目在建築構造與施工考科中具有不錯的鑑別度，它不僅考驗補強技術的定義，更測試考生是否具備判斷結構基本物理特性的能力。
質量對耐震性能的負面影響
在結構觀念中，結構的振動週期 $T$ 與質量 $m$ 呈正相關，公式可簡化理解為 $T \propto \sqrt{m}$。雖然增加質量會拉長週期，但這通常會導致結構物在地震中的側向位移反應增大。更重要的是，根據牛頓第二運動定律 $F = ma$，當結構質量增加時，地震所誘發的慣性力（地震力）也會隨之提升，進而加重梁柱接頭的負擔，增加損壞風險。因此，耐震補強通常傾向於「減輕質量」而非「增加質量」，選項 (D) 的敘述顯然違背了結構設計的常理。