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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:
二、圖 2 所示桁架承受一水平集中載重:
題組圖片
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

判斷此桁架為靜定或靜不定,並說明判斷依據。(5 分)

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面對桁架靜定判別題,第一步先釐清支承條件並計算反力數(r),接著確實清點節點數(j)與構件數(m)。第二步代入判別公式 D = m + r - 2j 計算。最後,務必進行「穩定性/幾何組成分析」,觀察結構是否具有「三鉸拱」等特殊特徵,以確認其不僅數值上靜定,且物理系統確實穩定無機動(mechanism)現象。

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【解題思路】 判斷桁架之靜定性,需先計算系統的未知力數量(構件內力 + 支承反力)與平衡方程式數量(節點數 × 2),代入公式 $D = m + r - 2j$。此外,需進一步分析結構的幾何組成,確認無內部機動現象或不當的支承配置(如三鉸拱系統特性),方能下最終結論。 【詳解】

小題 (二)

計算構件 a、b、c 所受之力。(20 分)

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本題關鍵在於觀察結構拓樸:桁架上下弦桿在跨中均未連續,左右兩側僅靠頂部單一節點連接,為典型的「三鉸拱」靜定結構。解題時應先求出整體外部反力,再利用中央內部鉸分拆求得水平反力。隨後藉由節點法或截面法,分析右半部的力學傳遞路徑(Load Path),可發現反力合力恰與主斜桿共線,進而迅速判斷零力桿並求出目標內力。

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【解題關鍵】判斷結構為「三鉸拱」系統,利用整體平衡與內部鉸條件求出支承反力,再以截面法與節點法分析內力。 【解答】 Step 1:判斷結構系統與計算支承反力

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