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地特三等申論題 111年 [建築工程] 建築結構系統

第 一 題

📖 題組:
一、圖 1 所示為一座鋼筋混凝土構架結構:
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

判斷此結構為靜定或靜不定,並說明判斷依據。(5 分)

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判斷結構靜定與否的核心在於比較「未知受力數」與「可用平衡方程式數」。看到此題應先辨識支承條件(圖示為兩個鉸支承,共產生4個未知反力),再與平面力學的3個基本平衡方程式進行比較,若未知數多於方程式即可判定為靜不定。

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【解題思路】運用靜不定度判定原則,比較結構的未知支承反力數量與可用的靜力平衡方程式數量。 【詳解】 已知:本題結構為一鋼筋混凝土門型構架,節點視為剛接,兩側底部皆為鉸支承(Hinge Support)。

小題 (二)

說明此結構在承受均布垂直載重 w 作用於頂梁情況下,可能發生之開裂模式及配筋要領。(20 分)

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面對剛架(Rigid Frame)受載重問題,首要步驟是「畫出彎矩圖(BMD)與變形趨勢」,找出結構的受拉側。均布載重會使梁跨中央下垂(底部受拉),並使梁柱剛接點產生負彎矩(梁頂與柱外側受拉,形成閉合角隅 Closing Joint)。依據「受拉區產生裂縫」推導開裂模式;再依「哪裡受拉配主筋、哪裡高剪力配箍筋、接頭確保錨定連貫」的三大原則,即可完整論述配筋要領。

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【破題】 圖示結構為「兩鉸門型剛架(Two-Hinged Portal Frame)」。在頂梁承受均布垂直載重 $w$ 下,梁跨中央會產生正彎矩(下撓),而梁柱節點因剛接性質限制了轉角,會產生負彎矩,使得變形呈現梁端上翹、柱身向外擴展的趨勢。此力學行為直接決定了結構的開裂模式與配筋需求。 【論述】

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