114 地方特考三等 建築工程類科 建築營造與結構系統 考古題詳解

核心觀念

翼牆補強是在既有鋼筋混凝土（RC）柱的一側或兩側增設鋼筋混凝土牆體，並以植筋等方式與原柱、梁及下方支承構造連結，使翼牆能與原構架共同受力。翼牆與既有柱形成較大的有效斷面，可提高該方向的側向強度與剛度，並改善柱及梁柱接頭的耐震性能。

翼牆具有方向性，主要提升翼牆所在方向的耐震能力；其效果取決於翼牆、既有構架及基礎間能否有效傳力。因此，不能只將牆體附加在柱旁，還須檢核構架、接合部與基礎的整體受力。

適用時機

1. 耐震評估顯示建築物某一方向的側向強度不足，且適合在該方向增設牆體。
2. 既有柱的強度或剛度不足，或柱的耐震性能不佳，需要增加斷面及側向承載能力。
3. 梁柱接頭抗剪能力不足，或希望降低接頭及柱過早發生脆性破壞的風險。
4. 現場可在柱旁安排翼牆，且牆體能可靠連接梁、柱及基礎；若基礎承載能力不足，也能配合補強。
5. 需要局部補強特定構架或樓層時，可將翼牆配置在經結構分析確認有效的位置。

若建築物的弱向與翼牆配置方向不符，或翼牆位置造成平面剛度分布不均，單獨增設翼牆便不能視為完整補強方案。

目的與功效

1. **提高側向強度：**增加構架抵抗水平地震力的能力。
2. **增加側向剛度：**降低補強方向的層間位移及柱的側向變形。
3. **改善柱及梁柱接頭性能：**增加柱有效斷面與接頭周邊的受力能力，降低局部脆性破壞的風險。
4. **改善結構破壞模式：**透過適當設計，使構架避免脆弱柱或接頭過早破壞，並提升整體耐震表現。
5. **具有方向性與局部性：**翼牆主要影響配置方向及所在構架，需以整體結構分析確認補強後的受力分配。

施工方法

1. **調查及放樣：**確認原柱、梁、樓板、基礎的位置與尺寸，查明既有鋼筋、混凝土狀況及管線配置，依補強設計定位翼牆。
2. **表面處理：**移除補強範圍內的裝修層及鬆動混凝土；將新舊混凝土接觸面打毛、清理，以利界面結合。
3. **鑽孔植筋：**依設計在既有柱、梁及必要的基礎或支承構件鑽孔，清孔後植入錨筋或連接鋼筋。孔徑、埋置深度、間距及植筋膠施工須符合設計與產品施工規範。
4. **組立鋼筋：**綁紮翼牆水平筋、垂直筋及邊界補強筋，並確認鋼筋與植筋的搭接、錨定、保護層及間距符合設計。
5. **模板與混凝土施工：**支設模板並確保接縫密實；澆置混凝土時適當振實，避免蜂窩、孔洞及冷縫。翼牆頂部與梁底等不易密實的位置，應依設計採適當灌漿及收頭方式。
6. **養護與檢查：**完成混凝土養護後，檢查外觀、接合界面及施工品質，並依規定辦理必要的材料與植筋品質查驗。

核心觀念

高拉力螺栓又稱高強度螺栓，施工時須施加規定的預拉力，使接合板件緊密貼合。摩擦型接合主要靠板件接觸面間的摩擦力傳遞剪力；承壓型接合則由螺栓與孔壁承壓傳力。預拉力、接合面狀況與施工品質，會直接影響接頭的承載與使用性能。

命題當年（民國 114 年）相關施工要求，可參照《鋼構造建築物鋼結構施工規範》及公共工程鋼結構施工規範。此題屬施工與檢驗題，重點是說明施工原則與檢查方式，不需計算。

優缺點

優點

• 施工速度快，通常不需現場加熱或銲接，較不受天候及銲工技術影響。
• 接合品質較容易標準化，使用適當的鎖緊工具與檢查方法即可控制預拉力。
• 接頭可拆卸，便於運輸、安裝、維修及更換構件。
• 相較現場銲接，熱影響區與焊接變形較少。
• 高預拉力可使接合面緊密貼合，摩擦型接合在正常使用下可減少滑移。

缺點

• 螺栓、螺帽及墊圈成本較高，接合板通常也須配置螺栓孔與接合空間。
• 鑽孔或開孔會削弱構件淨斷面，孔位精度亦影響安裝。
• 預拉力品質受施工程序、工具校正及接合面狀況影響，必須管理與檢驗。
• 螺栓頭、螺帽及墊圈需要操作與檢查空間；狹窄位置施工較不便。
• 摩擦型接合若摩擦面受油污、漆膜或鬆動鏽皮影響，可能降低接合性能。

施工注意事項

1. **材料與保管：**依設計規定使用配套的螺栓、螺帽及墊圈；螺牙受損、鏽蝕或已使用過的螺栓不得再用。避免螺栓受潮、沾油或混料。
2. **接合面處理：**清除接合面及螺栓頭、螺帽接觸處的油垢、污泥、鬆動鏽皮及其他雜物，使板件能緊密貼合並維持所需摩擦性能。螺栓與鋼材間不得夾入墊料或壓縮性材料。
3. **孔位與穿栓：**先校正構件，使螺栓孔對正；螺栓應能順利穿入，不得以鐵鎚強敲。孔位不合時依施工規範及核可程序修整，不得任意擴孔或切割。
4. **工具與預拉力：**使用經校正的動力鎖緊器或適用的螺栓板手，依核定施工方法達到規定預拉力。若採特殊鎖緊方法，須依規定取得工程司書面同意。

核心觀念

本題考查含內鉸的剛構架靜力分析。內鉸 $C$ 可傳遞水平力與垂直力，但不傳遞彎矩，所以 $M_C=0$。將構架在 $C$ 點切開，分別對左右兩部分列平衡式，即可求出支承反力及各桿件內力。

左柱承受均布水平載重 $q=5\,\mathrm{t/m}$，長度為 $4\,\mathrm m$，等效合力為

作用於左柱中點，距 $A$ 點 $2\,\mathrm m$。

解題方法與反力計算

以向右、向上為正，令左半構架在鉸點 $C$ 受力為 $(C_x,C_y)$；右半構架所受鉸力方向相反。

左半構架對 $A$ 點取矩：

右半構架對 $E$ 點取矩：

聯立得

再由左右兩部分的水平、垂直力平衡，得到支承反力：

負號表示方向與正向假設相反。因此，$A_x$、$E_x$ 均向左，$A_y$ 向下，$E_y$ 向上。

軸力圖、剪力圖與彎矩圖

取軸力拉力為正、壓力為負。各桿件座標方向如下：$AB$ 自 $A$ 向上，$BC$、$CD$ 自左向右，$DE$ 自 $E$ 向上。以下剪力、彎矩正負依各桿件的局部座標與剖面正向表示。

核心觀念

本題考查平面桁架的支承反力與節點法。桁架各桿件視為二力桿，桿件內力沿桿軸方向；假設拉力為正，計算結果為負則代表壓力。使用整體平衡式：

再於適當節點列出 $\sum F_x=0$、$\sum F_y=0$，逐步求出 $a$、$b$。

解題方法

以下以圖中 $A$ 為水平滾支承、$B$ 為鉸支承，並以桿件拉力為正。

先對整座桁架列平衡式。$A$ 與 $B$ 的水平距離為 $6\,\mathrm{m}$，$B$ 至右端載重作用線的水平距離為 $9\,\mathrm{m}$；$A$ 高於 $B$ $6\,\mathrm{m}$。取 $B$ 點矩：

負號表示 $A$ 的水平反力向左。再由整體平衡得：

在 $A$ 點，支承反力只有水平分量；斜桿 $A$ 至其右下方節點的垂直分量沒有其他力量平衡，因此該斜桿為零力桿。水平方向則得到 $A$ 至右方的上弦桿受拉 $15\,\mathrm{t}$。接著在第一個上弦節點列平衡，該節點的豎桿也為零力桿。