專技高考
113年
[建築師] 建築結構
第 37 題
於體育館大跨度空間的結構設計中，下列何種結構系統最不符合結構效益？
- A 桁架結構系統
- B 薄殼結構系統
- C 纜索結構系統
- D 梁柱結構系統
思路引導 VIP
想像你要用兩根柱子和一塊長木板搭建一個跨距極大的屋頂，當木板中間因為太長而明顯下垂甚至斷裂時，如果你不能增加木板的厚度（因為太重了），你會嘗試改變這塊木板的「形狀」（例如折成波浪狀或做成拱形），還是堅持增加它的長度與厚度來硬扛壓力？哪一種做法能用最少的材料達成最大的跨越呢？
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恭喜你精準地選出了正確答案！這顯示你對大跨度空間的受力特性與結構效率有著非常紮實的理解。在處理體育館這類需要開闊無柱空間的建築時，結構的「自重」與「跨度」之間的比例是設計的核心關鍵，而你準確捕捉到了其中的差異性。
彎矩與材料效率的考量
梁柱結構系統之所以在大跨度空間中最不具效益，主因在於它主要依靠構件的內部彎矩（Bending Moment）來抵抗外力。當跨度線性增加時，梁內產生的彎矩會劇烈增長，導致梁的深度與斷面必須變得極其巨大且沉重，這會產生過多的結構自重，造成材料的極大浪費。相對而言，桁架、薄殼或纜索系統，能將受力轉化為更有效率的軸向拉力或壓力，這正是它們能輕巧地跨越巨大空間的原因。
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