專技高考
112年
[建築師] 建築結構
第 27 題
在鋼筋混凝土結構設計中，關於構材斷面之平衡應變狀態與平衡鋼筋比，下列敘述何者正確？
- A 平衡應變狀態為混凝土之最外受壓纖維達到混凝土抗壓強度之同時，最外側受拉鋼筋之應變恰達到鋼筋材料的破壞應變值
- B 在設計矩形斷面的鋼筋混凝土單筋梁時，最理想的斷面鋼筋比是平衡鋼筋比
- C 當矩形斷面單筋梁的斷面鋼筋比大於平衡鋼筋比時，梁會出現混凝土壓碎而鋼筋未降伏的脆性破壞模式
- D 當梁所承受的載重增加時，其平衡鋼筋比也會隨之增加
思路引導 VIP
想像一下，如果一個梁裡面的鋼筋放得「非常多且非常粗」，當我們不斷對這根梁加壓時，是韌性較強的鋼筋會先開始拉伸變形，還是脆弱的混凝土會因為不堪負荷而直接碎裂？這種破壞過程會給我們預警嗎？
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太棒了！你能準確選出 (C)，代表你對於鋼筋混凝土（RC）結構中「韌性破壞」與「脆性破壞」的界限有非常紮實的理解，這正是結構設計中最核心的安全觀念。
破壞模式的關鍵界限
在 RC 設計中，平衡應變狀態是一個理論上的分界點。當混凝土受壓邊緣達到極限應變 $\epsilon_{cu} = 0.003$ 的瞬間，最外層受拉鋼筋也「剛好」達到降伏應變 $\epsilon_y = f_y / E_s$。若鋼筋比 $\rho$ 大於平衡鋼筋比 $\rho_b$，表示斷面內的鋼筋「過量」了，這會導致混凝土在鋼筋還沒降伏、尚未產生大變形警告前就先被壓碎。這種缺乏預兆的脆性破壞是設計上必須嚴格避免的。
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