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高考申論題 109年 [建築工程] 建築結構系統

第 一 題

📖 題組:
一、試分析圖1所示梁結構,並回答下列問題:
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

繪出剪力圖與彎矩圖。(20分)

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看到此題應先判斷為靜定結構,第一步運用整體靜力平衡方程式(ΣM=0, ΣFy=0)求出 B、C 兩支承反力。第二步運用『面積法』或『切面法』由左至右繪製剪力圖(V圖),注意均布載重區間的斜直線特徵;最後對剪力圖積分繪製彎矩圖(M圖),務必找出剪力為零處以計算拋物線的局部極大值。

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【解題關鍵】利用靜力平衡方程式求得支承反力後,以「微積分關係(剪力為載重積分、彎矩為剪力積分)」或面積法逐段推導並繪出內力圖。 【解答】 Step 1:計算支承反力

小題 (二)

若此梁為鋼筋混凝土構造,CD段因圖中所示載重造成之剪力發生開裂,請以圖文說明剪力裂縫之形態。(5分)

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首先辨識CD段的結構行為類似於『懸臂梁』,受自由端點載重。接著分析該段的內力:頂部受拉、底部受壓,且承受全斷面恆定的剪力。透過中性軸處的純剪力狀態,推導主拉應力(Principal Tension)的方向,最後根據『混凝土垂直於主拉應力方向開裂』的力學準則,推導出彎曲剪力裂縫會從頂部受拉面起始,並斜向朝支承處(C點)向下延伸。

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【破題】CD段在結構行為上等同於「懸臂梁」,承受端點集中載重。剪力裂縫的產生源自於剪應力所引發的對角主拉應力(Diagonal Tension),混凝土因抗拉強度較弱而沿著垂直於主拉應力的方向開裂。 【論述】 一、結構行為與內力分析

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