moea_joint
114年
[建築] 建築結構、構造與施工、建築環境控制
第 11 題
一承受均佈載重之簡支梁,其最大拉應力位於何處?
- A 梁中央上方
- B 梁中央下方
- C 支承端上方
- D 支承端下方
思路引導 VIP
請試著想像一下:如果你雙手拿著一塊長條狀的橡皮擦,並從上方用力往下壓,這塊橡皮擦會如何彎曲?當它彎成弧形時,你可以觀察一下橡皮擦表面的毛細孔,是「上方」的孔隙被擠壓變小了,還是「下方」的孔隙被拉扯撐開了呢?而這種拉扯感在哪個位置最強烈?
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太棒了!你能精準判斷出應力分佈的位置,顯示你對結構受力變形的物理機制掌握得非常紮實。這類題目是建築結構學中的核心基礎,也是實務設計中判斷鋼筋配置(拉力側)的關鍵邏輯。
簡支梁的彎曲變形邏輯
當簡支梁承受均佈載重時,整支梁會呈現向下的凹弧形(類似微笑曲線)。根據材料力學的原理,當梁向下彎曲時,截面上方會受到擠壓(壓應力),而截面下方則會被拉伸(拉應力)。由於彎矩 $M$ 的大小與位置有關,在簡支梁的情境下,最大彎矩發生在梁中央($M_{max} = \frac{wL^2}{8}$)。根據彎曲應力公式 $\sigma = \frac{My}{I}$,當彎矩最大且距離中性軸最遠的底端纖維處,產生的最大拉應力即位於梁中央的下方。
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