土木工程 109 年結構設計 考古題

109年專門職業及技術人員高等考試建築師、32類科技師 （含第二次食品技師）、大地工程技師考試分階段考試 （第二階段考試）暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試、 109年第二次專門職業及技術人員特種考試驗光人員考試試題 等 別：高等考試 類 科：土木工程技師 科 目：結構設計（包括鋼筋混凝土設計與鋼結構設計） 考試時間：2小時 座號： 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。 簡支矩形梁，跨度10 m，其斷面寬為 30 cm b  ，深度 55 cm h  ，拉力側 鋼筋為5 根D25（ 2 25.34 cm sA  ， 2 4,200 kgf/cm yf  ，有效深度 45 cm d  ），忽略壓力側鋼筋，混凝土強度 2 280 kgf/cm cf  ，此梁承受 含自重之均佈靜載重 1.2 tf/m D w  與在梁中央之集中活載重 4.8 tf LP  。 若此梁是位於一般樓層，且該梁上下方無隔間牆或天花板，試檢核該梁 是否可符合結構混凝土設計規範對撓度之控制（可參考規範表2.11.2 之 規定）？（25 分） 參考公式： 3 3 ( ) [1 ( ) ] cr cr e g cr g a a M M I I I I M M     2.0 c r f f   15,000 c c f E   表2.11.2 容許計算撓度 構 材 形 式 考慮之撓度 撓度值限制 平屋頂，不支承或不連繫於因其較 大撓度而易遭破壞之非結構體者。因活載重所產生之即時撓度。 /180* 樓版，不支承或不連繫於因其較大 撓度而易遭破壞之非結構體者。 因活載重所產生之即時撓度。 /360 屋頂或樓版，支承或連繫於因其較 大撓度而易遭破壞之非結構體者。 與因其較大撓度而易遭破壞之非 結構體連繫後所增之撓度（持續 載重之長時撓度與任何增加活載 重之即時撓度之和+）。 /480++ 屋頂或樓版，支承或連繫於不因其較 大撓度而易遭破壞之非結構體者。 /240& 臺灣位處地震帶，建築物結構設計時皆需考量耐震設計，一般RC 建築 物先經基本結構設計後，梁柱仍需再符合結構混凝土設計規範「第十五 章耐震設計之特別規定」之耐震細部設計要求。 有一矩形截面柱，若地震引致之柱剪力超過設計剪力之半且此柱設計軸 力小於0.05 g c A f ，依規範耐震細部設計要求，配置柱全長所需箍筋及繫 筋間距值，請說明柱頭圍束區及柱中央非圍束區之設計，所需箍筋及繫 筋有何特別要求？並比較柱頭圍束區及柱中央非圍束區所需箍筋及繫 筋間距值計算時，依規範要求考量上之相同及不同處為何？(說明即可！ 不必計算！)（25 分） 參考公式： 0.3 ( 1) c g sh c yt ch A A s f A f b    0.09 sh c yt c A s f b f   0 35 10 ( ) 3 xh s    有一長度2438.4 mm ASTM A36 材質（降伏強度與拉力強度之標稱 值分別為248 MPa 與400 MPa）鋼構件兩端為鉸接，其斷面由1 對 L-127x76.2x6.35（mm）角鋼銲接所組成；此2 個角鋼長邊背對 （ 0.5 i K  ）相距19 mm，並在構件軸向等距加2 個銲接（接合距離 a=2438.4/3=812.8 mm）連結。上述單一角鋼最小 16.6 mm ir  ，而組合 斷面兩軸 41mm xr  與 33.8 mm yr  。經分析得知，該組合斷面受壓發 生撓曲–扭轉挫屈之應力強度為185 MPa，而考慮細長肢影響修正後 之有效斷面（Ae）為2361 mm2。試分析決定該構材有效長細比（KL/r）， 並依照載重強度係數設計法（LRFD）計算其受壓強度。（30 分） 參考公式： 40,( ) ( ) m o i a KL KL r r r   ； 2 2 40,( ) i m i o i K a a KL KL r r r r               ； 2.25 y e F F  , 0.658 y e F F cr y F F         ； 2.25, 0.877 y cr e e F F F F   ； , 0.9 n cr e P F A      試分析比較A992 鋼材與A572 Grade 50 鋼材之特性差異。（20 分）