112 年 · 建築師 · 建築結構第 2 題 · 單選 · 1.5 分

下圖的門形構架,梁為剛體(EI=∞),若忽略構件的軸向變形時,當柱的 EI 值不變,但柱高由 h 增為 2 h 時,則頂層在相同外力下,其側向位移將會增加為原先的多少倍?

112 年建築師建築結構第 2 題附圖
附圖 · 取自考選部原卷
  1. A2倍
  2. B4倍
  3. C6倍
  4. D8倍正解 ✓

官方答案 D

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 2 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。

AI 詳解免費

本題考點

梁為剛體(EI=∞)的門形構架受頂部水平力時,柱頂與柱底都不能轉動,單柱側向勁度為 12EI/h³;兩柱並聯後,頂層側向位移與柱高的三次方成正比。

正解理由

依題圖所示,兩根柱的柱底為固定端,柱頂與剛性梁相接。梁的 EI 為無窮大,梁本身不會彎曲,柱頂因此只能隨梁一起水平平移、不能轉動。這種「兩端都不轉動、兩端之間發生相對側移 Δ」的柱,其柱端剪力 V = 12EIΔ/h³,所以單柱的側向勁度 k = V/Δ = 12EI/h³。題目又說忽略軸向變形,剛性梁把兩根柱頂綁成同一個側移量,兩根柱等於兩根並聯的彈簧,總勁度相加:K = 12EI/h³ + 12EI/h³ = 24EI/h³。

頂層側向位移 Δ = P/K = Ph³/(24EI)。柱高由 h 改為 2h、EI 與外力 P 都不變時,Δ' = P(2h)³/(24EI) = 8Ph³/(24EI),兩者相除 Δ'/Δ = 2×2×2 = 8,側向位移變成原先的 8 倍,故選 D。

逐項排除

  1. (A)

    2 倍:不符合題目所問。柱高加倍時,位移放大的倍數取決於勁度式中 h 的冪次;本題勁度與 h³ 成反比,放大倍數是 2 的三次方 8 倍,2 倍遠小於正確值。

  2. (B)

    4 倍:不符合題目所問。4 倍同樣低於正確值 8 倍;柱的側向變形由彎曲控制,勁度中的柱高是三次方,位移要放大到 8 倍才對。

  3. (C)

    6 倍:不符合題目所問。柱高加倍時,側移倍數必為 2 的某個整數次方,6 倍不在這個序列中;依兩端不轉動柱的勁度式,正確值為 8 倍。

  4. (D)

    8 倍:符合題目所問。勁度 24EI/h³ 與 h³ 成反比,同一外力下位移與 h³ 成正比,(2h)³/h³ = 8。

演算步驟

  1. 單柱側向勁度(柱頂、柱底均不轉動):k = 12EI/h³(單位:力/長度,如 kN/m)
  2. 兩柱並聯總勁度:K = 12EI/h³ + 12EI/h³ = 24EI/h³(kN/m)
  3. 原側向位移:Δ = P/K = Ph³/(24EI)(kN ÷ kN/m = m)
  4. 柱高改為 2h:Δ' = P(2h)³/(24EI) = 8Ph³/(24EI)(m)
  5. 位移倍數:Δ'/Δ = (2h)³/h³ = 2×2×2 = 8(m/m,無因次)

記憶點

梁剛、柱底固定的門形構架,單柱勁度 12EI/h³,柱高變 2 倍、側移就變 8 倍。

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

歷屆同科第 2 題建築結構

同卷鄰近題112 年