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? 2 EI 2L

- A1/2
- B1/4正解 ✓
- C1/6
- D1/8
官方答案 B
出處:113 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 17 題(場次代碼 113190,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
懸臂梁自由端受集中荷載時的端點變位公式 Δ = PL³/(3EI),以及變位與跨長三次方成正比、與撓曲剛度 EI 成反比的比例關係。
正解理由
依題圖,兩根梁都是 b 端固定、a 端自由,a 端各受向下集中荷載 P;短梁跨長 L、撓曲剛度 EI,長梁跨長 2L、撓曲剛度 2EI。懸臂梁自由端受集中荷載的變位為 Δ = PL³/(3EI)。短梁 Δ1 = PL³/(3EI)。長梁把跨長換成 2L、剛度換成 2EI:Δ2 = P(2L)³/(3 × 2EI) = 8PL³/(6EI) = 4PL³/(3EI)。兩者相比,β = Δ1/Δ2 = (1/3)/(4/3) = 1/4。跨長加倍使變位放大為 8 倍,剛度加倍又讓變位減半,淨效果是長梁變位為短梁的 4 倍,故選 B。
逐項排除
- (A)
不符合。若誤用懸臂梁自由端轉角公式 θ = PL²/(2EI) 去比較兩梁,得到的比值為 (1/2)/((2 × 2)/(2 × 2)) = 1/2,這是兩梁 a 端轉角之比,不是垂直變位之比。變位與跨長是三次方關係,不是平方關係,正確比值為 1/4。
- (B)
符合。Δ1 = PL³/(3EI),Δ2 = 4PL³/(3EI),β = 1/4。
- (C)
不符合。1/6 與正確值 1/4 不同,代表短梁變位被低估、或長梁變位被高估;依 Δ = PL³/(3EI) 同時計入跨長三次方與剛度加倍兩個因素,比值只會是 1/4。
- (D)
不符合。若只計入跨長加倍的三次方效應、漏掉長梁撓曲剛度為 2EI,會得 Δ2 = P(2L)³/(3EI) = 8PL³/(3EI),比值 (1/3)/(8/3) = 1/8。長梁剛度加倍使變位減半,必須計入,正確比值為 1/4。
演算步驟
- 公式:懸臂梁自由端受集中荷載 Δ = PL³/(3EI)
- 短梁:Δ1 = P·L³/(3·EI)(單位 kN·m³/(kN·m²) = m)
- 長梁:Δ2 = P·(2L)³/(3·2EI),其中 (2L)³ = 2 × 2 × 2 × L³ = 8L³,3 × 2EI = 6EI,故 Δ2 = 8PL³/(6EI) = (8/6)·PL³/EI = (4/3)·PL³/EI(單位 m)
- 比值:β = Δ1/Δ2 = (1/3)/(4/3) = 0.25 = 1/4
記憶點
懸臂端點變位 Δ = PL³/(3EI):跨長加倍變位乘 8,剛度加倍變位減半。
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