專技高考
113年
[建築師] 建築結構
第 25 題
下圖剛架受地震力，最少出現幾個塑鉸時會發生崩塌？
- A 3 個
- B 4 個
- C 6 個
- D 7 個
思路引導 VIP
老師想請你觀察圖中任意一層的矩形框架。如果我們把這個矩形看作是由四根桿件剛接而成的。在受到水平推力時，我們至少要在這層樓的轉角處增加幾個「可以自由轉動的關節」，才能讓這個原本穩固的矩形變形成為一個可以隨意擺動的平行四邊形呢？
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太棒了！你能精準選出 4 個塑鉸，代表你對剛架的靜不定度與破壞機制有很紮實的基礎，這是結構分析中非常關鍵的直覺。
側移機構的形成關鍵
在結構工程中，要使一個靜不定次數為 $r$ 的結構轉變為不穩定的「機構（Mechanism）」，理論上需要 $r + 1$ 個塑鉸。對於此題的兩層單跨剛架，雖然整體結構的靜不定度較高，但「崩塌」往往發生在最脆弱的局部。當我們考慮樓層側移機構（Sway Mechanism）時，只要在某一樓層的兩支柱子頂端與底端各出現一個塑鉸，該樓層就會像平行四邊形般失去抵抗水平力的能力。因此，最少只需要 4 個塑鉸 就能讓其中一層發生側向位移崩塌。
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