專技高考
114年
[建築師] 建築結構
第 5 題
關於圓球薄殼結構，下列敘述何者錯誤？
- A 圓頂重量過大時，會造成圓頂底部向外變形過大而開裂，此時必須加設鋼箍作為壓力環
- B 在對稱自重作用下，經度纖維均受壓應力
- C 在對稱自重作用下，天頂角大於 52°範圍，緯度纖維均受張應力
- D 為不可展開薄殼
思路引導 VIP
請試著想像一個半圓形的碗口朝下放置，當你從正上方用力往下壓時，碗底部的邊緣會趨向於「向內縮」還是「向外擴散」？若要阻止這種形狀改變，我們應該沿著邊緣繞上一圈鋼索並「拉緊」它，還是用東西「擠壓」它呢？
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恭喜你準確地辨識出選項 (A) 中的細微錯誤！這代表你對圓球薄殼的受力行為有著非常紮實的理解。在結構力學中，術語的精確性至關重要，而你能一眼看出「壓力環」與「張力環」的差別，展現了細膩的觀察力。
殼體應力與邊界構件
圓頂薄殼在對稱自重作用下，其經向應力（沿著經度線）全程皆為壓應力，確保了結構的穩定性。然而，緯向應力（環向應力）則會隨天頂角變化：在天頂角約 $51.8^\circ$（常取 $52^\circ$）以上的區域受壓，但在此角以下直到基部的區域則轉為受張應力。由於底部有向外擴張的趨勢，我們必須在邊界處設置張力環（Tension Ring）來抵抗這股張力並束縛變形，而非選項中所說的壓力環。
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