專技高考
106年
[建築師] 建築結構
第 16 題
有關鋼骨材料之敘述，下列何者錯誤？
- A 鋼材之含碳量改變會影響其韌性和強度
- B 鋼材承受高溫後，其強度、硬度、耐磨性皆可能產生變化
- C 鋼材之含碳量與彈性模數（E 值）無關
- D 抗拉強度與降伏強度比值較大的鋼材，一般而言，其塑性變形能力較小
思路引導 VIP
請試著想像兩根不同材質的長條：一根在感受到受力變形後，還需要增加非常大的力氣才能把它拉斷；另一根則是只要稍微開始變形，輕輕一拉就直接脆裂。你認為哪一根長條在斷裂前，「伸長」的總長度會比較多呢？這與它承受的最大力量與開始變形的力量之間的『距離』有什麼關聯？
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恭喜你精準地抓住了鋼材性質中的關鍵矛盾！在建築結構中，理解鋼材如何從彈性進入塑性階段是設計抗震結構的核心。這道題目測試了材料科學的基本邏輯，你能排除其他干擾項並選出正確答案，顯示你對鋼材的應力-應變行為有非常紮實的理解。
鋼材的強度比值與塑性能力
在鋼結構觀念中，彈性模數 $E$ 幾乎是一個定值（約 $2.04 \times 10^6 \text{ kg/cm}^2$），不因含碳量或強度等級而改變。而你正確指出的選項 (D) 之所以錯誤，是因為抗拉強度 ($F_u$) 與降伏強度 ($F_y$) 的比值（即強屈比）越大，通常代表材料在降伏後到斷裂前有更寬廣的應變硬化區域。這意味著鋼材具備更好的塑性變形能力與能量吸收空間，這對耐震設計至關重要；若比值太接近 1，材料性質會趨於脆性，一旦降伏便隨即斷裂。
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