圖示桿件在中央 b 點及自由端 a 點分別承受 2P 及 P 之軸力作用,若 a 點垂直向下之伸長量為 δ=KPL/(EA),試問 K 值為何?

- A3/5
- B1
- C2
- D2.5正解 ✓
官方答案 D
出處:107 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 12 題(場次代碼 107180,全卷 40 題)。答案以考選部公布為準,本站不修改官方答案。
AI 詳解免費
本題考點
分段變斷面軸力桿的伸長量,δ = NL/(EA) 分段計算再相加,關鍵在於每一段的軸力要由自由體圖求出,不能直接用外力。
正解理由
依題圖所示,桿件上端 c 固定,cb 段長 L、軸向剛度 2EA;ba 段長 L、軸向剛度 EA;b 點受向下 2P、自由端 a 點受向下 P。由 a 端往上取自由體:ba 段內只承受下方的 P,軸力為 P(張力);cb 段承受其下方全部的外力 2P + P = 3P(張力)。各段伸長量:δ_cb = 3P × L/(2EA) = 1.5 PL/(EA),δ_ba = P × L/(EA) = 1 PL/(EA)。a 點的總位移是兩段伸長量之和 δ = 2.5 PL/(EA),對照 δ = KPL/(EA),K = 2.5,故選 D。
逐項排除
- (A)
3/5:比正確值 2.5 小得多。兩段都受張力、伸長量必須相加,a 點位移不會小於 ba 段自身的伸長量 PL/(EA),K 值不可能小於 1。
- (B)
1:這只是 ba 段的伸長量 P × L/(EA),漏掉了 cb 段的伸長。a 點跟著 b 點一起往下移,cb 段伸長 1.5 PL/(EA) 也要加進去。
- (C)
2:比正確值 2.5 小;cb 段的軸力是 3P、剛度是 2EA,伸長量 1.5 PL/(EA),加上 ba 段的 PL/(EA) 才是 2.5,數值不符。
- (D)
2.5:cb 段 1.5 PL/(EA) 加 ba 段 PL/(EA),符合題目所問。
演算步驟
- 1. 公式:軸力桿伸長量 δ = N × L/(E × A),分段計算後相加。
- 2. ba 段軸力:N_ba = P(kN,張力)。
- 3. cb 段軸力:N_cb = 2P + P = 3P(kN,張力)。
- 4. cb 段伸長:δ_cb = 3P × L/(2EA) = (3/2) PL/(EA)(m)。
- 5. ba 段伸長:δ_ba = P × L/(EA) = (1/1) PL/(EA)(m)。
- 6. a 點位移:δ = (3/2 + 1/1) PL/(EA) = 2.5 PL/(EA)(m),K = 2.5。
記憶點
分段軸力桿:每段軸力 = 該段以下(自由端側)所有外力之和,伸長量 NL/(EA) 逐段相加。
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