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2024年11月22日 星期五

113年建築師高考試題與答案:建築結構

  

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代號:80120

等 別:高等考試         類 科:建築師
科 目:建築結構         考試時間:2 小時

申論題部分


一、如圖所示為一左右完全對稱之桁架,B 點承受 36 KN 之集中載重, 各桿件的 AE 值均相同,試回答下列問題: 

(一)該桁架的穩定性及靜定性為何?(5 分)
 
(二)該桁架有那些桿件為零桿件?(5 分)
 
(三)BD 及 BE 桿件的內力?(10 分)


二、有一長 200 公尺、寬 60 公尺之臨時性一層樓建物,在使用輕質可回收材料前提下,設計一以拱結構或纜索結構為主結構系統之大跨徑建物屋頂(高度不限),並繪圖說明其抵抗不同載重(自重、風力及地震力)之機制。(20 分)
 

測驗題部分

C1 下圖(左)為一簡支梁在均布荷載 q(x)作用下之示意圖,圖(右)則為該梁於 x 處截取一小段梁 dx 之自由體圖。圖中 M 代表彎矩、dM 代表彎矩增量、V 代表剪力、dV 代表剪力增量。下列關係式中,何者正確

圖1 

A dM/dV = dx      BdM/dx = q(x)      CdM/dx = V(x)      DdV/dx = M(x)


C2 一簡支梁斷面寬 100 mm,深度 150 mm,所在某一位置斷面的彎矩 100 kN-m,關於此斷面的敘述,下列何者正確

A斷面模數 S = 325 cm3              B斷面慣性矩 I = 2100 cm4

C斷面最大應力為 266.7 MPa       D斷面最小應力為-310.5 MPa


B3 關於薄殼結構,下列敘述何者錯誤

A可分為可展開與不可展開薄殼       B無法以直線模板釘作薄殼

C切面曲率可為零        D雙曲拋物面薄殼又可稱為 HP 薄殼


B4 下列材料性質之敘述何者正確

A材料楊氏係數(Young’s modulus)為材料應力-應變曲線圖中座標原點至極限點(Ultimate point)之斜率

B韌性材料(Ductile material)破壞時會吸收較多能量

C鋼材料頸縮(Necking)現象通常是發生在最大強度點之前

D極限點(Ultimate point)越接近降伏點(Yield point)之材料,破壞時能吸收較多能量


A5 關於纜索結構(cable structures)的敘述,下列何者錯誤

A單曲率(single-curvature)結構的穩定性會優於雙曲率(double-curvature)結構

B雙索(double-cable)結構的穩定性會優於單索(single-cable)結構

C雙索結構中,曲率凹向上的纜索為主索,負責承擔大部分的荷載

D纜索內應施加預張力


D6 下列關於提高纜索結構(cable structures)穩定性的策略,何者無效

A在與主索同一垂直平面內,增設一條曲率與主索相反的副索,且將主索與副索以拉力構件或壓力構件相連接

B在曲率為凹向上的纜索下方增設錨定至地面的拉纜

C在纜索內施加較高的預張力

D降低纜索承擔的重力荷載


D7 在進行高層建築物結構設計時,下列敘述何者錯誤

A於兩道連通到底的 RC 剪力牆間逐層設置水平短梁將兩道牆相連時,短梁稱為剪力連桿(shear-link),在地震時會優先受損,具有消能作用

B使用對稱型的平面配置可降低扭轉變形,並避免應力集中

C於部分框架中各層增設斜撐有利於提高建築物抗震能力

D大量增設厚實結構牆可提高自振週期,有助於減低地震力


D8 關於設計載重組合,下列敘述何者正確

A載重係數均大於或等於 1

B在同一個載重組合中,需同時考慮風力與地震力

C在靜載重 DL+活載重 LL 的組合中,靜載重的載重係數大於活載重

D載重組合中,載重係數可以為負值


B9 依「建築物耐震設計規範」,下列有關地震加速度反應譜之敘述何者正確

A耐震設計規範中的加速度反應譜目的是用來規範建築物的形狀

B設計加速度反應譜對應至 475 年回歸期之地震

C目前加速度反應譜中,工址分成強、中、弱三個分區

D針對加速度反應譜「建築技術規則構造篇」亦有詳細規定


D10 結構系統中,柱應以直通至基礎為原則,若因配置困難而無法直通,造成梁上柱之問題時,此類地震力傳遞路徑不連續處的梁構材,依據「建築物耐震設計規範」的精神,下列敘述何者錯誤

A梁上柱之接合構件彎矩強度應以強梁弱柱的原則設計

B支撐不連續構架之支撐構材,為避免先在此處產生塑鉸或破壞,地震力引致之內力應提高1.4 αy 倍設計

C梁之彎矩設計應將梁上柱底彎矩強度一併納入分析

D支承梁之設計剪力強度應小於彎矩強度計得之剪力


A11 關於建築結構行為之敘述,下列何者錯誤

A活載重與靜載重僅作用於垂直方向,地震力與風力僅作用於水平方向

B鋼筋混凝土結構受水平地震力作用時,柱的撓曲裂縫通常位於柱頭與柱腳處

C建築物各層樓板通常可假設為剛性樓板,但樓板較細長時,則應視為非剛性樓板

D計算鋼骨鋼筋混凝土結構之構材強度時,通常不考慮鋼骨的局部挫屈


B12 非結構物耐震考量,下列敘述何者錯誤

A圖書館書架若無抗震措施,極易於強震中受損

B懸吊天花板因重量輕,不須考量耐震

C配電盤、水塔等均屬非結構物

D非結構物的震損會影響建築物使用機能


B13 下列關於建築物所使用被動消能元件之敘述,何者錯誤

A消能元件概分為位移型、速度型與其它型式

B加裝消能元件之建築物,可放寬本身結構系統之限制高度

C消能建築設計基本原則之一為:對所有消能建築,要求在中小度地震下須完全保持彈性,且非結構元件無明顯損壞

D位移型消能元件的受力與位移關係,主要為該元件兩端點相對位移的函數


D14 一般建築結構耐震設計時,下列敘述何者錯誤

A結構物之耐震設計通常應兼顧強度及韌性

B若將結構物設計成大地震時仍保持彈性,殊不經濟

C地震設計橫力是將大地震引致的彈性地震力加以折減而得

D為使結構物具有韌性,提高結構材料強度是最好的作法


B15 有關建築結構耐震性質的敘述,下列何者錯誤

A建築物的耐震性可根據強度和韌性來評價,韌性低的建築物必須將強度提高

B結構體的強度、韌性相同時,一般而言,將建築物整體加重可提升其耐震性

C高層建築為了應付長週期地震,可導入消能元件

D低矮鋼筋混凝土校舍,採用翼牆補強,一般而言可提高其強度


A16 一剛架結構受外力作用如圖所示,下列何種梁上塑性鉸產生時,不會形成不穩定結構?

圖16

Acf 兩點產生塑鉸     Bcef 三點產生塑鉸     Ccdf 三點產生塑鉸     Dijk 三點產生塑鉸


B17 圖示之二懸臂梁,短梁與長梁於 a 點之垂直變位量分別為Δ1 與Δ2,兩者關係可表示為 Δ1 = βΔ2,則 β 為何?

圖17
A1/2       B1/4       C1/6       D1/8


D18 格子梁系統中,兩直交梁的斷面相同且端點支承亦相同。若直向與橫向的跨距比為 1:2,則直向梁與橫向梁的勁度比為何?

A 12       B 21       C18      D 81


C19 某懸臂梁長 3 m,承受均布載重 w。今將長度改為 6 m,仍承受均布載重 w,其他條件不變,則此梁之自由端變位為原來梁之幾倍?

A4         B 8        C16        D32


A20 根據尤拉挫屈公式(Euler equation),下列何種作法可降低柱子的有效長度,以提高柱子的挫屈載重?①桿件中間增加側向支撐 ②增加柱端點束制 ③增加柱斷面 ④增加材料彈性係數

A僅①②       B僅①③       C僅①②③       D  ② ③ ④


B21 下列四種開口牆,其材料、外周尺寸、開口面積均相同,但開口位置或方式不同,何者抗震強度最佳?

圖21


D22 下列那種牆設計對於建築物耐震時水平強度的提升效果最好?

圖22

圖中以網點圖樣填滿的部分為牆體的範圍,白色部分則為開口(門或窗)

A結構牆(i)       B結構牆(ii)       C結構牆(iii)       D結構牆(iv)


A23 土壤液化會造成完工後的建築物下陷或傾斜,下列針對土壤液化現象的敘述,何者錯誤

A觸發土壤液化的條件之一是建築物基礎底面的土壤承載力低,因此黏性土壤多的地層即屬於土壤液化高風險區

B觸發土壤液化的條件之一是該地土質為疏鬆的砂質土壤。在此類土層上興建建築物前,若以重物重複錘擊地面夯實土壤,即可降低日後發生土壤液化的機會

C觸發土壤液化的條件之一是土壤含水量達飽和狀態,因此在連日大雨過後,發生土壤液化的機率會上升

D觸發土壤液化的條件之一是土壤受到擾動,因此土壤液化時常發生在強震過後


A24 在靜態條件下,擋土牆可能之破壞型式不包括下列何者?

A牆背或牆基礎下土壤液化導致破壞     B滑動破壞

C傾覆(前傾或後傾)破壞       D基礎承載破壞


B25 下圖剛架受地震力,最少出現幾個塑鉸時會發生崩塌?

圖25
A 3 個     B 4 個     C 6 個     D 7 個


D26 如圖所示之構架承受側力 P,兩柱分別高 L 及 2 L,柱頂皆為鉸接(pin),兩柱 EI 值相同,而梁為剛體。若假設柱水平變形主要為撓曲造成,剪力變形極小,則兩柱所分配水平剪力較大者約為較小者之幾倍?

圖26

A 1        B 2        C 4       D 8


A27 下圖所示桁架中,a、c 兩桿互相垂直,在圖示水平力 P 作用下,那些桿件可能因受壓而產生挫屈?

圖27
A僅 c        B ac        Cacd        Dabcd


D28 於「建築物混凝土結構設計規範」中,有關純混凝土之規定,下列敘述何者錯誤

A於純混凝土結構構材的設計中,可使用混凝土的抗拉強度

B韌性並非純混凝土結構設計之基本需求

C純混凝土不可用於柱或樁帽

D純混凝土的抗剪強度通常與抗壓強度成正比


D29 關於預力混凝土梁之敘述,下列何者錯誤

A預力混凝土梁使用預力鋼鍵,於構材受設計載重作用前先使混凝土處於受壓狀態,受設計載重後通常不使混凝土發生拉應力

B預力混凝土梁承受過大載重而產生細微裂縫,當載重除去後裂縫將會閉合

C建築設計可採用預力混凝土梁取得較大之柱跨距

D依施工順序可分為先拉預力法及後拉預力法,兩者皆必須使用端錨來保持預力鋼鍵的錨定力


A30 關於鋼筋混凝土梁桿件之「平衡鋼筋比」,下列敘述何者錯誤

A「平衡鋼筋比」係將平衡應變狀態之鋼筋量除以全斷面積

B梁桿件因斷面彎矩造成受壓處最外緣混凝土壓碎時(ε = 0.003),受拉側最外緣鋼筋剛好降伏

C韌性設計最大鋼筋比 ρmax 會小於平衡鋼筋比 ρb

D平衡鋼筋比 ρb 為一無因次單位


A31 關於鋼筋混凝土結構之敘述,下列何者錯誤

A混凝土抗壓強度高、抗拉強度低,因此承受軸壓力愈大之柱,其韌性愈高

B地震時梁構材的兩端應力較大,梁上的管路貫穿孔通常設置於跨度中央,以避免降低梁的耐震韌性

C一般而言,將與柱連接之梁寬加大,可使梁柱接頭區之剪力強度變大

D於耐震設計時,應使構材在剪力破壞前先產生彎曲降伏,以確保柱及梁之韌性


A32 下列何者有助於提升鋼筋混凝土結構韌性?

A設置剪力鋼筋可抑制梁端斜拉開裂之發展,並提供破壞之預警

B鋼筋實測降伏強度可遠高於標稱降伏強度,以確保彎矩破壞在剪力破壞後發生

C相較於閉合箍筋,開放式箍筋配置較能提升構材韌性

D箍筋應優先密集配置於撓曲構材之受彎反曲點處,確保結構變形韌性


D33 下列鋼結構斜撐構架中,地震時何種耐震性能最差

圖33

A圖(a)          B圖(b)         C圖(c)         D圖(d)


D34 下圖之四條趨勢線中,何者符合薄板(thin-plate)鋼結構構件在受壓力作用下的 Nult/Ny 對 L/r 之關係?

圖34
A水平線(A)         B曲線(B)        C 曲線(C)        D 曲線(D)


C35 某鋼造構架內有二力桿斜撐,於震後挫屈變形如圖所示,試問其原設計屬何種結構系統?

圖35

A抗彎矩構架(MRF)        B挫屈束制斜撐構架(BRBF)

C同心斜撐構架(CBF)     D偏心斜撐構架(EBF)


B36 下列關於結構系統與構件行為之敘述,何者正確

A以隔震或消能系統用在建築結構體上,主因是一般的結構系統不耐震

B簡支梁受均布垂直載重與變位的關係中,在載重與斷面形狀不變情況下,梁中點垂直變位約與跨度的四次方成正比

C H 型鋼梁主要以腹板抵抗彎矩,翼板抵抗剪力

D臺北 101 大樓的頂部巨型圓球作為質量阻尼器,主要目的僅是為了結構耐震


D37 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


D38 下列關於木材性質之敘述何者錯誤

A木材強度性質與纖維方向關係密切

B木材乾燥過程中多少會發生體積變化甚至有乾裂現象

C節、纖維傾斜與起翹變形等都是木材缺點,影響強度

D木材纖維方向受拉強度高且具有韌性


B39 木結構作為綠色建築,下列關於其材料性質之敘述何者錯誤

A木材有收縮與膨脹現象,主要與含水率有關

B結構用木材可先行鑽孔或加工至預定斷面尺寸後再行乾燥

C強度隨含水率變化

D強度與比重有接近正比的關係


C40 臺灣於 2025 年正式開始透過對企業徵收碳費來抑制碳排放量,以符合節能減碳的世界趨勢。下列那個回收營建廢棄物再利用而製成的建材,不符合「再生綠建材」標準?

A回收廢棄鋼筋來製作再生鋼材

B回收廢塑膠及廢棄木質傢俱等來製作木塑複合材

C回收營建剩餘土石方製作水硬性混合水泥

D回收廢塑膠、廢玻璃、摻配木質、石質等其他廢棄物,製成再生地磚


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