地特三等申論題 105年 [建築工程] 建築結構系統

第一題

📖 題組：
四、回答下列問題：

📝 此題為申論題，共 3 小題

小題 (一)

說明結構韌性比（ductility ratio）之定義。（5 分）

看到「韌性比」，應立即聯想到建築物在耐震設計中吸收地震能量的「變形能力」指標。作答時必須寫出文字定義（極限變形與降伏變形之比）、數學公式，並簡述其在耐震工程上的物理意義以確保完整得分。

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「結構韌性比」（Ductility Ratio，符號通常為 μ）是指結構、構件或材料在受力產生降伏後，強度未發生明顯衰退的情況下，所能發展之最大非彈性變形能力的量化指標。定義與公式：韌性比定義為結構的「最大極限變形量（Δ_u）」與「降伏變形量（Δ_y）」之比值。數學公式表示為：

韌性對於結構物之耐震有何影響？（10 分）

看到「韌性」與「耐震」，應立刻聯想到結構物在降伏後進入非彈性階段的「能量吸收能力」。作答時應從「消能機制」、「防止脆性破壞（預警作用）」、「設計地震力之折減（經濟性）」及「耐震設計原則（如強柱弱梁）」等四大面向進行論述。

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【破題】韌性（Ductility）是指結構物或構建在材料降伏後，能夠承受大幅度的非彈性變形，且不發生嚴重強度衰減及崩塌破壞的能力。韌性是現代建築耐震設計中最核心的防護機制。【論述】

在 RC 結構設計時，為確保結構韌性，對於結構和構件的破壞機制應採行那些設計準則？（10 分）

看到「RC結構韌性」與「破壞機制」，應立即聯想耐震設計中的核心原則「能力設計法（Capacity Design）」。解題時建議從整體結構（強柱弱梁）、構件受力（強剪弱彎、拉力控制）、接頭（強接頭）及細部構造（圍束效應）四個層次來條理分明地列舉設計準則。

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【破題】在鋼筋混凝土（RC）結構的耐震設計中，為確保結構具備充分的韌性以吸收地震能量，避免發生無預警的脆性破壞，設計上應遵循「能力設計法」（Capacity Design）的理念，導引結構產生穩定的塑性鉸破壞機制。【論述】