專技高考-建築師建築構造與施工112 年第 1 題單選題
木材作為結構材料時應注意木紋斜率(tanθ),為達到受彎木料的最佳應力,下列何者正確?
A在 1/10 以下正確答案
B約 1/5
C約 1/4
D在 1/3 以上
A正確答案
木材順紋強度最高,斜紋會大幅降低抗彎強度,為確保受彎木料達到最佳應力,木紋斜率(tan θ)應限制在 1/10 以下,故選 A。
為什麼答案是 A
木材是各向異性材料,順紋(平行於木紋)方向的抗彎、抗拉強度最高。當木紋與構件軸線產生夾角(斜紋)時,強度會大幅折減。為確保受彎構件達到最佳應力,木紋斜率(tan θ)需控制在最小範圍,故「1/10 以下」為四個選項中限制最嚴、最有利於結構強度者,正確。
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完整詳解
Pro · 無限重點 木材順紋強度最高,斜紋會大幅降低抗彎強度,為確保受彎木料達到最佳應力,木紋斜率(tan θ)應限制在 1/10 以下,故選 A。
木材強度:順紋 > 斜紋 > 橫紋。為獲得最佳應力,木紋應盡量平行於構件軸線,斜率越小越好,故選數值最小的「1/10 以下」。
逐選項分析
A✓ 正確
木材是各向異性材料,順紋(平行於木紋)方向的抗彎、抗拉強度最高。當木紋與構件軸線產生夾角(斜紋)時,強度會大幅折減。為確保受彎構件達到最佳應力,木紋斜率(tan θ)需控制在最小範圍,故「1/10 以下」為四個選項中限制最嚴、最有利於結構強度者,正確。
B✕
此選項斜率(1/5)大於 A 的 1/10。斜率達此值時,木材抗彎強度已產生明顯折減,無法達到最佳應力狀態,限制過於寬鬆,故錯誤。
C✕
此選項斜率(1/4)更大,斜紋角度過大,受力時極易沿木紋方向發生剪切或劈裂破壞,遠不及 A 嚴格,無法達最佳應力,故錯誤。
D✕ 陷阱
此選項斜率(1/3 以上)最大,代表木紋與軸線夾角極大,受力纖維被大量截斷,強度最低,絕不適用於受彎結構,限制最寬鬆,與「最佳應力」需求完全相反,故錯誤。考生切勿誤以為斜率越大可帶來某種交錯韌性。
木材受力方向與強度關係
| 受力方向 | 強度表現 | 結構影響說明 |
|---|
| 順紋 (平行木紋) | 最高 | 木纖維共同抵抗外力,抗拉、抗壓、抗彎性能最佳,為理想受力狀態。 |
| 斜紋 (與木紋夾角) | 顯著降低 | 隨木紋斜率(tan θ)增加,強度急劇下降,受彎時易沿木紋提早劈裂破壞,故斜率越小越好。 |
| 橫紋 (垂直木紋) | 最低 | 僅靠木纖維之間的結合力抵抗,極易被拉開或壓潰。 |
部分考生可能將天然實木與某些人造複合材料(如斜向編織的碳纖維)混淆,誤以為特定角度的斜紋可增加抗剪力或韌性。但在天然實木中,斜紋(斜交木理)是一種「疵病」,會截斷受力纖維並引發應力集中,因此斜率數值越小越有利,應選限制最嚴的選項。