專技高考
112年
[建築師] 建築結構
第 7 題
關於高層建築物的設計與建築物在地震中的反應，下列敘述何者正確？
- A 若材料與構法相同，則高層建築物的自振頻率高於低矮建築物的自振頻率
- B 建築物在強震中受損後，其自振週期會拉長
- C 超高層建築物之結構設計應以抗震設計作為最主要考量
- D 超高層建築物若於頂樓附近的樓板加裝質量塊，即可改善其耐震性能。臺灣著名的地標「臺北 101」於其高樓層處設置的金色大圓球，便是依此原理而設計
思路引導 VIP
請試著想像一個盪鞦韆的過程：如果鞦韆的繩子變得不再緊實，或者支架結構變得鬆動、不再剛硬，你覺得鞦韆來回擺動一次所需要的時間，會變得比原本更久，還是更快呢？
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恭喜你精準地選出了正確答案！這顯示你對於建築物動力特性的變化有著相當敏銳的觀察力。在結構工程中，自振週期 $T$ 與結構的剛度 $k$ 具有密切的消長關係。當建築物在強震中受損，構件可能產生裂縫或進入塑性階段，導致整體的側向剛度下降。根據動力學公式 $$T = 2\pi \sqrt{m/k}$$，在質量 $m$ 固定的前提下，剛度 $k$ 的減少必然導致週期 $T$ 拉長，這也是工程師判斷結構是否受損的重要物理指針。
結構設計的考點辨析
這題的難度切入點在於測試考生是否能清楚區分「頻率與週期」的倒數關係，以及對超高層建築設計核心的理解。許多學生容易誤以為高樓層建築的設計必然以「抗震」為唯一首要考量，或誤解台北 101 風阻尼器的主要功能是為了提升耐震強度。實際上，超高層建築往往是由風力控制（Wind-governed）其舒適度與側向位移。你能避開選項中關於頻率與風阻尼器的觀念陷阱，代表你的基礎理論非常紮實。