專技高考-建築師建築結構104 年第 35 題單選題
鋼筋混凝土方形柱斷面(柱主筋分布均勻),承受軸向壓力與雙向彎矩,可利用軸力、對x軸彎矩、對y軸彎矩等三軸座標系統,將強度值繪成「破壞包絡面(failure envelope)」。下列敘述何者錯誤?
A破壞包絡面對軸力軸呈對稱形狀
B當鋼筋比增加時,破壞包絡面向外擴張
C破壞包絡面之橫斷面略呈正方形正確答案
D破壞包絡面之橫斷面略呈四分之一圓形
C正確答案
方形柱雙向彎矩破壞包絡面橫斷面近似四分之一圓(凸曲線),非正方形,故 C 錯誤。
為什麼答案是 C
題目要選錯誤者。破壞包絡面在固定軸力下的 Mx-My 橫斷面為凸曲線,近似四分之一圓(一象限),而非正方形。若為正方形代表雙向彎矩獨立無交互作用,與實際不符。
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完整詳解
Pro · 無限重點 方形柱雙向彎矩破壞包絡面橫斷面近似四分之一圓(凸曲線),非正方形,故 C 錯誤。
記住:橫斷面是「四分之一圓弧」的凸曲線,不是方的也不是直線。
逐選項分析
A✕
方形柱主筋均勻分布,對 x 軸與 y 軸對稱,故破壞包絡面對軸力軸(P 軸)確實呈對稱形狀,敘述正確。
B✕
鋼筋比增加代表斷面強度提升,無論軸壓或彎矩容量皆增加,破壞包絡面自然向外擴張,敘述正確。
C✓ 正確
題目要選錯誤者。破壞包絡面在固定軸力下的 Mx-My 橫斷面為凸曲線,近似四分之一圓(一象限),而非正方形。若為正方形代表雙向彎矩獨立無交互作用,與實際不符。
D✕
在固定 P 下,Mx 與 My 存在交互影響,包絡面切片近似四分之一圓(Bresler 互制關係),敘述正確。
雙向彎矩柱破壞包絡面特性
| 觀察面 | 形狀 | 原因 |
|---|
| P-Mx 平面(My=0) | 典型柱互制圖 | 單向彎矩互制曲線 |
| P-My 平面(Mx=0) | 與 P-Mx 對稱 | 方形柱雙向對稱 |
| Mx-My 平面(P 固定) | 近似四分之一圓(凸曲線) | 雙向彎矩交互作用 |
| 整體 3D | 對 P 軸對稱之橢球狀 | 主筋均勻分布 |
考生容易因「方形柱」聯想到「正方形斷面」而誤選 C。但破壞包絡面的橫斷面講的是 Mx-My 強度互制關係,不是柱的幾何形狀。雙向彎矩會互相削弱容量,使包絡線呈凸弧狀而非直角方形。