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高考申論題 112年 [建築工程] 建築結構系統

第 二 題

📖 題組:
一、如圖所繪是一支梁在編號3的地方加了一條懸索(點1-3)支撐,1跟2兩個支承點可視為鉸接端。試回答下列問題: (一)試求點1的反力大小。(10分) (二)不計自重影響,試繪出梁(點2-4)的剪力圖、彎矩圖、軸力圖。(15分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

不計自重影響,試繪出梁(點2-4)的剪力圖、彎矩圖、軸力圖。(15分)
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本題需要先解出點2的所有反力,才能從左至右繪製內力圖。計算點2的水平與垂直反力後,接著分析:1. 軸力圖(N):確認梁上是否有水平力作用(如點3的懸索水平拉力與點2的反力)。2. 剪力圖(V):外加集中力會使剪力圖產生跳躍,留意點2的反力、點3的垂直向上拉力、點4的向下負載。3. 彎矩圖(M):利用剪力圖的面積變化來繪製彎矩圖,點2鉸接彎矩為0,點4自由端彎矩為0,確保圖形邊界條件閉合。

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【考點分析】 考查梁的內力分析與 V、M、N 圖之繪製能力,特別是包含軸向集中力與垂直集中力共存時的圖形特徵。 【分析與論述】

小題 (一)

試求點1的反力大小。(10分)
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看到本題,首先要將系統拆解為「梁(2-4)」與「懸索(1-3)」兩個部分,並繪製自由體圖(FBD)。辨識關鍵考點:懸索只能承受沿著桿件軸線的「拉力」,且其水平與垂直距離皆為 2m,斜率為 1:1,故其拉力的水平與垂直分量相等。接著對梁(2-4)取自由體圖,利用點2為鉸接端(彎矩為零)的特性,對點2取力矩平衡,即可求出懸索的拉力。最後再將此拉力反向作用於點1,並利用靜力平衡求出點1的水平與垂直反力,進而求出合力大小。

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【考點分析】 本題考查靜力學中的自由體圖繪製、剛體平衡方程式應用,以及拉索(Cable/Link)僅承受軸向拉力的特性。 【分析與論述】

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