112 年 · 建築師 · 建築結構第 8 題 · 單選 · 1.5 分

一結構如圖所示,上部為一個短柱,底部為兩個面積較小的長柱支撐,中間塗黑部分為剛體,當頂端受到一外力 P 作用時,最頂部的位移為多少? P 2 AE 0.6 L AE AE L

112 年建築師建築結構第 8 題附圖
附圖 · 取自考選部原卷
  1. APL/AE
  2. B4 PL/5 AE正解 ✓
  3. C3 PL/2 AE
  4. D3 PL/5 AE

官方答案 B

出處:112 年專門職業及技術人員高等考試建築師考試「建築結構」乙段測驗第 8 題(場次代碼 112190,全卷 40 題)。答案以考選部公布為準,本站不修改官方答案。

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本題考點

軸力構件的變形 δ = PL/(AE),以及串聯與並聯構件的位移疊加。上部短柱與下部兩根長柱為串聯;下部兩根長柱經剛體連結、縮短量相同,為並聯分擔載重。

正解理由

依題圖所示,上部短柱的軸向剛度標示為 2AE、長度 0.6L;下部兩根長柱各標示 AE、長度 L,中間塗黑的剛體把兩部分連在一起。頂端位移等於上部短柱的縮短量加上剛體的下移量。上部短柱承受全部的 P,縮短量 δ₁ = P×0.6L/(2AE) = 0.3PL/AE。剛體不變形,兩根長柱的縮短量必須相同;兩根柱的 AE 與 L 都相同,所以各分擔 P/2,剛體下移量 δ₂ = (P/2)×L/(AE) = 0.5PL/AE。頂端總位移 δ = δ₁ + δ₂ = 0.3PL/AE + 0.5PL/AE = 0.8PL/AE = 4PL/5AE,故選 B。

逐項排除

  1. (A)

    PL/AE:不符合題目所問。係數 1 大於正確係數 0.8,位移被高估;正確作法是上部短柱以 2AE 與 0.6L 計算、下部兩柱各承擔一半的力。

  2. (B)

    4PL/5AE:符合題目所問。上部短柱縮短 0.3PL/AE,下部並聯長柱縮短 0.5PL/AE,兩者串聯相加為 0.8PL/AE。

  3. (C)

    3PL/2AE:不符合題目所問。係數 1.5 比正確值大很多,與「上部剛度較大、下部兩柱分擔載重」的條件都不相容,頂部位移應為 4PL/5AE。

  4. (D)

    3PL/5AE:不符合題目所問。係數 0.6 小於正確值 0.8,位移被低估;串聯構件的位移必須把上段與下段的縮短量全部相加。

演算步驟

  1. 軸向變形公式:δ = PL/(AE)(kN×m ÷ (m²×kN/m²) = m)
  2. 上部短柱(承受 P,剛度 2AE,長 0.6L):δ₁ = P×0.6L/(2AE) = 0.3PL/AE(m)
  3. 下部長柱(兩柱並聯,各承受 P/2,剛度 AE,長 L):δ₂ = (P/2)×L/(AE) = 0.5PL/AE(m)
  4. 頂端總位移:δ = δ₁ + δ₂ = 0.3PL/AE + 0.5PL/AE = 0.8PL/AE = 4PL/5AE(m)

記憶點

上下疊放是串聯,位移相加;並排共用剛體是並聯,力依剛度分攤、位移相同。

內容更新 2026-10-12 · 詳解為 AI 生成並經程式關卡與覆核,僅供國考複習,不構成建築設計、結構設計、施工或法規諮詢建議 · 回報錯誤

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