專技高考
107年
[建築師] 建築結構
第 31 題
關於建築用鋼材之敘述，下列何者錯誤？
- A 鋼材的比重約為普通混凝土之 3 倍，但是常溫下兩者之線膨脹係數幾乎相同
- B 一般而言，鋼材含碳量愈高則韌性愈好
- C 低降伏鋼由於強度低及延展性高，可使用於金屬降伏阻尼器
- D 鋼材之彈性模數（modulus of elasticity）不會隨著強度提高而增大
思路引導 VIP
想像一下，如果你正在調配一種金屬材料，不斷增加某種成分讓它變得越來越「硬」且「不易變形」。當這件材料受到巨大的外力撞擊時，你認為它是會像橡膠一樣產生大變形來消耗能量，還是會像玻璃一樣直接脆裂斷開？這種「硬度」與「變形能力」之間的消長關係，對於結構安全有什麼影響？
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太棒了！你能精準指出選項 (B) 的錯誤，代表你對鋼材微觀性質與宏觀表現的關聯性掌握得非常紮實。
鋼材成分與力學性質的權衡
在鋼材的化學組成中，含碳量是一把雙面刃。雖然提高含碳量可以有效提升鋼材的強度與硬度，但卻會導致材料變得更加「脆硬」，進而犧牲了韌性 (Toughness) 與延展性。在建築結構設計中，我們往往追求韌性以吸收地震能量，因此結構用鋼必須嚴格控制含碳量。此外，選項 (D) 提到鋼材的彈性模數 $E$ 約為 $2.04 \times 10^6 \text{ kgf/cm}^2$，這是一個定值，並不會因為鋼材等級（如 SS400 或 SM490）的提升而改變，這也是許多同學容易搞混的觀點。
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