如圖所示之 AB 及 BC 桿件,桿件之彈性係數 E 均相同,AB 及 BC 之斷面積分別為 40 cm2 及 20 cm2,該組合桿件於 B 點及 C 點分別承受 800 N 和 400 N 之作用力,下列敘述何者正確?

- AAB 桿件及 BC 桿件所受之應力相等
- BAB 桿件所受之應力大於 BC 桿件所受之應力正解 ✓
- CAB 桿件之伸長量等於 BC 桿件之伸長量
- DAB 桿件之伸長量小於 BC 桿件之伸長量
官方答案 B
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 9 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。
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本題考點
階梯形組合桿件受軸向拉力時,先以自由體求各段內力,再以 σ = P / A 比較應力、以 δ = PL / (EA) 比較伸長量。
正解理由
第一步求各段內力。依題圖,A 端為固定端,B 點受 800 N、C 點受 400 N,兩力都朝右、都使桿件受拉。從自由端 C 往 A 端切斷面取右側自由體:切在 BC 段時,切口右側只有 C 點的 400 N,所以 BC 段內力為 400 N(拉力);切在 AB 段時,切口右側同時包含 B 點的 800 N 與 C 點的 400 N,所以 AB 段內力為 800 N + 400 N = 1200 N(拉力)。第二步算應力:σAB = 1200 N / 40 cm² = 30 N/cm²;
σBC = 400 N / 20 cm² = 20 N/cm²。AB 段的斷面積雖然比 BC 段大,但 AB 段的內力增加得更多,所以 AB 段的應力反而較大,選項敘述「AB 桿件所受之應力大於 BC 桿件所受之應力」成立。故選 B。
逐項排除
- (A)
錯誤。兩段應力要相等,必須「內力 / 斷面積」的比值相同;本題 AB 段內力是 B、C 兩點拉力之和 1200 N,算出 σAB = 30 N/cm²,BC 段 σBC = 20 N/cm²,兩者不相等。AB 段的內力必須把 C 點經 BC 段傳過來的 400 N 一起算進去,不能只取 B 點的 800 N。正確的敘述是「AB 桿件所受之應力大於 BC 桿件」。
- (B)
正確。σAB = 30 N/cm² 大於 σBC = 20 N/cm²。應力只取決於該段內力與該段斷面積,與彈性係數 E 及桿長無關,所以不需要知道 E 就能判定。
- (C)
錯誤。伸長量 δ = PL / (EA),兩段 E 相同,比較「內力 × 長度 / 斷面積」即可。依題圖 AB 長 300 cm、BC 長 200 cm:δAB = 1200 N × 300 cm / (E × 40 cm²) = 9000 / E;δBC = 400 N × 200 cm / (E × 20 cm²) = 4000 / E(E 以 N/cm² 計時,δ 的單位為 cm)。AB 段伸長量大於 BC 段,不相等;要成立應改為「AB 桿件之伸長量大於 BC 桿件之伸長量」。
- (D)
錯誤。由上式 δAB = 9000 / E、δBC = 4000 / E,AB 段的伸長量較大,選項把大小方向寫反了。AB 段應力較大(應變 σ / E 也較大)、長度又較長,兩個因素都使 AB 段伸長得更多,不可能小於 BC 段。正確的敘述是「AB 桿件之伸長量大於 BC 桿件之伸長量」。
記憶點
組合桿件先畫軸力:每一段的內力等於切口外側所有外力的合力;應力看「力 / 面積」,伸長量再乘上「長度 / E」。
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