專技高考-建築師建築結構114 年第 5 題單選題
關於圓球薄殼結構,下列敘述何者錯誤?
A圓頂重量過大時,會造成圓頂底部向外變形過大而開裂,此時必須加設鋼箍作為壓力環正確答案
B在對稱自重作用下,經度纖維均受壓應力
C在對稱自重作用下,天頂角大於 $52^{\circ}$ 範圍,緯度纖維均受張應力正確答案
D為不可展開薄殼
A、C正確答案
圓頂底部外張開裂時需加設「拉力環 (張力環)」而非「壓力環」,A 名詞顛倒。
為什麼答案是 A、C
圓頂自重會使底部緯向纖維向外張開,此處承受的是『張應力』,故應加設『張力環(拉力環)』束制,而非壓力環。A 把拉/壓顛倒,為錯誤敘述,即本題要選的答案。
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完整詳解
Pro · 無限重點 圓頂底部外張開裂時需加設「拉力環 (張力環)」而非「壓力環」,A 名詞顛倒。
底部向外變形 = 緯向受拉 → 要用『張力環』箍住;頂部才是壓力環。
逐選項分析
A✓ 正確
圓頂自重會使底部緯向纖維向外張開,此處承受的是『張應力』,故應加設『張力環(拉力環)』束制,而非壓力環。A 把拉/壓顛倒,為錯誤敘述,即本題要選的答案。
B✕
對稱自重下,經度(子午線)方向纖維自頂到底都承受壓應力,用以傳遞重量至基礎,敘述正確。
C✕
薄殼理論中,天頂角約 51°49′(近 52°)為分界:小於此角緯向受壓,大於此角緯向轉為張應力,故底部需張力環。敘述正確。
D✕
球面為雙曲率曲面(高斯曲率非零),屬於不可展開曲面,無法展平成平面,敘述正確。
圓頂薄殼應力分布
| 位置 | 經向(子午) | 緯向(環向) | 加勁構件 |
|---|
| 頂部 (0°~52°) | 受壓 | 受壓 | — |
| 分界角 ≈52° | 受壓 | 應力=0 | — |
| 底部 (>52°) | 受壓 | 受張 | 張力環(拉力環) |
A 選項前半段『底部向外變形過大而開裂』描述正確,但尾巴偷換成『壓力環』。底部張開屬張應力,必須用『張力環』束制;壓力環是設在頂部開口處。考選部最愛這種前對後錯的偷換。