等跨長之連續梁受圖示向下等值均佈載重,下列那一種載重分布的第三跨梁中央 C 點之正彎矩值最大?

- A(見附圖)
- B(見附圖)
- C(見附圖)正解 ✓
- D(見附圖)
官方答案 C
出處:111 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 20 題(場次代碼 111180,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
連續梁的影響線(Müller-Breslau 原理)與活載重的最不利配置——求某跨跨中最大正彎矩時,載重要放在「該跨本身及隔跨」,相鄰跨不放。
正解理由
依 Müller-Breslau 原理,C 點彎矩的影響線形狀,等於在 C 點放一個鉸、讓兩側產生單位相對轉角後的變形曲線。這條曲線在第三跨向上拱起(正值),在相鄰的第二、第四跨反向(負值),再到第一、第五跨又回到正值,越往外越小,呈正負交替。均佈載重放在影響線為正的跨,會增加 C 點正彎矩;放在負值跨,則會抵銷它。所以要讓 C 點正彎矩最大,應載重第一、第三、第五跨,空出第二、第四跨。
以三彎矩方程式解五跨等跨連續梁驗證,各配置下 C 點彎矩 M_C = (簡支梁跨中彎矩)+(第三跨兩端支承彎矩的平均),以 wL² 為單位:選項 (C) 得 1/8 − (3/76 + 3/76)/2 = 0.0855,是四者中最大的正彎矩,與影響線判斷一致。故選 C。
逐項排除
- (A)
只載重第二、第四跨,第三跨本身沒有載重:C 點沒有簡支彎矩可抵,只剩兩端支承傳來的負彎矩,M_C = 0 − (3/76 + 3/76)/2 = −0.0395 wL²,是負彎矩(上緣受拉),完全不是正彎矩最大。要讓 C 點正彎矩最大,應改為載重第一、第三、第五跨。
- (B)
載重第二、第三、第四跨:第三跨有載重,但相鄰的第二、第四跨也受載,正落在影響線負值區,使第三跨兩端支承負彎矩加大到 7/76 wL²,M_C = 1/8 − (7/76 + 7/76)/2 = 0.0329 wL²,遠小於 (C)。正確配置應把相鄰兩跨空出、改載重第一與第五跨。
- (C)
載重第一、第三、第五跨:第三跨受載產生正彎矩,第一、第五跨落在影響線正值區,進一步減小第三跨兩端的負彎矩,M_C = 1/8 − (3/76 + 3/76)/2 = 0.0855 wL²,為四者最大,符合題目所問。
- (D)
全跨載重:第三跨受載,但第二、第四跨(負值區)的載重抵銷效果大於第一、第五跨(正值區)的增益,第三跨兩端支承負彎矩為 3/38 wL²,M_C = 1/8 − (3/38 + 3/38)/2 = 0.0461 wL²,小於 (C)。全跨滿載是求內支承最大負彎矩或總載重時的配置,不是求跨中最大正彎矩的配置。
演算步驟
- 跨中彎矩:M_C = wL²/8 + (M_左支承 + M_右支承)/2(支承彎矩為負)
- 以三彎矩方程式解五跨等跨連續梁四個內支承彎矩,取第三跨兩端(對稱,兩值相等):
- (A) 第三跨兩端各 −3/76 wL²,第三跨無載重:M_C = 0 − (3/76 + 3/76)/2 = −0.0395 wL²
- (B) 第三跨兩端各 −7/76 wL²:M_C = 1/8 − (7/76 + 7/76)/2 = 0.0329 wL²
- (C) 第三跨兩端各 −3/76 wL²:M_C = 1/8 − (3/76 + 3/76)/2 = 0.0855 wL²
- (D) 第三跨兩端各 −3/38 wL²:M_C = 1/8 − (3/38 + 3/38)/2 = 0.0461 wL²
- 比較:0.0855 > 0.0461 > 0.0329 > −0.0395,(C) 最大
記憶點
跨中最大正彎矩=「本跨載、隔跨載、鄰跨空」(棋盤式);支承最大負彎矩=「支承兩側兩跨都載、再隔跨載」。
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