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【試題】
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
〔C〕1 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?
〔C〕2 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
〔B〕3 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
〔B〕4 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
〔A〕5 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
〔D〕6 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
〔D〕7 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
〔D〕8 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
〔B〕9 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
〔D〕10 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
〔A〕11 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
〔B〕12 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
〔B〕13 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
〔D〕14 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
〔B〕15 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
〔A〕16 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?
〔B〕17 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?
〔D〕18 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) 1:2 (B) 2:1 (C)1:8 (D) 8:1
〔C〕19 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?
(A)4 (B) 8 (C)16 (D)32
〔A〕20 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) ① ② ③ ④
〔D〕22 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?
〔A〕23 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
〔A〕24 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
〔B〕25 下圖剛架受地震力,最少出現幾個塑鉸時會發生崩塌?
〔D〕26 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?
〔A〕27 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?
(A)僅 c (B) ac (C)acd (D)abcd
〔D〕28 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
〔D〕29 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
〔A〕30 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
〔A〕31 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
〔A〕32 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
〔D〕33 下列鋼結構斜撐構架中,地震時何種耐震性能最差?
〔D〕34 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?
〔C〕35 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?
(C)同心斜撐構架(CBF) (D)偏心斜撐構架(EBF)
〔B〕36 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
〔D〕37 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
〔D〕38 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
〔B〕39 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
〔C〕40 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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