110 公務人員升官等薦任 建築工程 建築結構系統 考古題詳解

核心觀念

本題考《建築物耐震設計規範及解說》第八章「既有建築物之耐震能力評估與耐震補強」，重點有二：詳細評估後，建築物須達到規定的耐震基準；街屋補強則須針對其弱向與弱層特性選擇合適工法。

以下依命題當年（民國 110 年）法規作答。後續規範曾修正第八章相關規定；本題仍以民國 110 年適用版本為準。

解題方法

街屋常見沿街方向牆量較少、底層開放或有騎樓，容易形成沿街方向的弱向及軟弱底層。因此，補強須同時考量提升抗側力能力、改善構件韌性，以及施工空間與使用機能的限制。

（一）詳細評估後應達到的耐震基準

依第八章規定，實施耐震能力詳細評估之建築物，其不需補強或整體結構補強後，應達下列基準之一：

1. 最大地表加速度峰值基準 建築物以可抵抗的最大地表加速度峰值表示其耐震能力時，應達工址 475 年回歸期設計地震之等效地表加速度峰值乘以用途係數 $I$。規範所採等效地表加速度峰值為：

$EPA = 0.4S_{DS}g$

因此，耐震能力應達：

$0.4S_{DS}I\,g$

其中 $S_{DS}$ 為工址短週期設計譜加速度係數，$I$ 為用途係數，$g$ 為重力加速度。

2. 性能目標基準 亦得以性能目標作為檢核標準，確認建築物在工址 475 年回歸期設計地震作用下，達到該建築物所要求的性能水準。

兩項基準擇一檢核；不是要求同時符合兩者。採性能目標法時，須依性能要求檢核相關結構反應，例如基底剪力、層間變位角與垂直承載能力。

（二）街屋補強方式三種及優缺點

核心觀念

本題考查「地震震度」的定義、舊制與新制的分級，以及新制調整分級和演算程序的目的。震度表示某地地表實際振動的強弱及其對人、建築物與環境造成的影響；同一地震在不同地點可有不同震度。

新制自民國 109 年 1 月 1 日實施，將舊制 5 級、6 級各細分為弱、強兩級，並調整 5 級以上的震度判定方式，以提升震度與實際災情的關聯性。

解題方法

作答宜先畫出新舊制分級對照，再分別說明：

1. 分級數量與名稱：舊制 0 至 7 級共 8 級；新制仍以 0 至 7 為範圍，但細分為 10 個等級。
2. 判定依據與演算方式：舊制以地動加速度 PGA 作為分級依據；新制低震度主要以 PGA 判定，5 級以上則納入地動速度 PGV 判定。
3. 調整目的：細分較高震度，讓測得的強烈地動能更清楚反映可能的災損差異，利於震後應變與救災。

PGA 為最大地動加速度，單位常用 gal；PGV 為最大地動速度，單位常用 cm/s。

新舊制震度分級表

核心觀念

本題考查無梁版的定義、樓版與柱間的重力傳力方式，以及無梁版柱接頭在地震反覆變形下的耐震弱點。作答時要同時說明「垂直荷重如何傳到柱」及「水平地震力由何種構材承擔」。

無梁版（flat slab／flat plate）是樓版直接支承於柱、樓版與柱之間沒有一般梁構件的樓板系統。樓版通常以雙向作用將垂直荷重傳至柱。若柱頂設有柱帽、柱冠或加厚板帶，常稱無梁板；若樓版直接平整地支承於柱，則常稱平板。兩者的共同特徵都是沒有一般梁深的梁連接各柱。

以命題當年（民國 110 年）法規及規範為準。此題重點在結構概念與耐震設計原則，無須引用特定法條或進行數值計算。

解題方法與結構行為

可依「荷重路徑—控制破壞—耐震配置」三個層次作答。

一、垂直荷重與樓版受力

樓版承受自重、隔間與使用活載重後，以雙向板作用傳至支承柱。樓版跨中以正彎矩為主，柱附近則有較大的負彎矩；柱周圍同時承受較大的剪力需求。

無梁版省去梁深，樓層淨高與管線配置較有利，模板形式也較簡單。但因荷重集中由樓版直接傳給柱，柱周圍容易發生沖切剪力破壞：柱可能像沖頭一樣穿過樓版，形成沿柱周邊的斜向破壞面。設計時須檢核柱周圍的沖切剪力強度，並依需求採用加厚板、柱帽、剪力筋或其他適當補強。

此外，柱附近需傳遞樓版與柱間的彎矩。柱與樓版間的不平衡彎矩會增加局部剪力與彎曲需求；若僅著重沖切檢核而忽略彎矩傳遞，仍可能造成接頭脆性破壞。樓版跨距較大或荷重較高時，也應注意撓度與裂縫控制。

二、水平力與地震行為

無梁版沒有梁柱構架常見的梁構件，因此其樓版與柱所形成的側向抵抗系統，通常較缺乏明確的彎矩抵抗構架機制，側向勁度與延性也受限制。地震時，樓版和柱的接合處會承受反覆側向變形；柱周圍的沖切剪力需求可能隨層間位移增加。若接頭在樓版或柱尚未形成穩定延性變形前發生沖切，將導致樓版支承能力迅速下降，甚至引發連鎖破壞。

核心觀念

本題考查帶有內鉸的靜定梁分析。內鉸可傳遞水平力與垂直力，但不能傳遞彎矩，因此 $C$ 點彎矩為零。將梁在 $C$ 點分成左右兩段，分別列平衡方程，可求出支承反力，再由剪力與彎矩的關係繪圖。

採用剪力正號為左截面向上、彎矩正號為下緣受拉（正彎矩）；圖示 $D$ 點集中彎矩方向為逆時針。

解題方法

先取右段 $CD$，以 $C$ 點取矩。$D$ 點逆時針集中彎矩為 $5\ \mathrm{kN\cdot m}$，$CD=5\ \mathrm m$：

因此 $D$ 點垂直反力為 $1\ \mathrm{kN}$ 向下。由右段垂直力平衡：

依作用與反作用，左段在 $C$ 點受 $1\ \mathrm{kN}$ 向下。$AB$ 均布載重的合力為 $20\times10=200\ \mathrm{kN}$，作用於距 $A$ 點 $5\ \mathrm m$ 處。對左段列平衡式：

解得：

水平方向沒有外力，故 $D_x=0$。

剪力圖與彎矩圖

令 $x$ 自 $A$ 點起算，單位分別為 $\mathrm{kN}$ 與 $\mathrm{kN\cdot m}$。

剪力 $V$：

在 $AB$ 段，均布載重使剪力以斜率 $-20\ \mathrm{kN/m}$ 線性變化：

因此 $V_{A^+}=+99.5$，$V_{B^-}=-100.5$。在 $B$ 點因支承反力向上 $101.5\ \mathrm{kN}$，剪力跳升至 $V_{B^+}=+1$。