關於結構韌性（ductility）之敘述，下列何者正確？

本題考點

結構韌性的定義與韌性比的意義，區分韌性與潛變；並理解鋼筋混凝土如何以脆性材料搭配韌性材料，組成韌性構件。

正解理由

韌性是材料或構件在降伏之後，仍能承受大量非彈性變形、而不突然喪失承載力的能力，衡量的是「變形能力」，不是「強度高低」。結構法規把韌性與強度、勁度並列為設計需求：《建築技術規則建築構造編》第 501 條要求鋼骨鋼筋混凝土構造設計須考慮強度、勁度及韌性之需求；同編第 332 條之 1 要求結構混凝土構材與其他材料構材組合之構體，應考慮構材之剛性及韌性、材料的特性等。混凝土抗壓尚可、受拉即脆裂，屬脆性材料；

鋼筋降伏後仍可大幅伸長，屬韌性材料。把鋼筋適量配置在混凝土的受拉側，再以箍筋圍束混凝土，構件破壞時會先由鋼筋降伏、變形持續發展，而不是混凝土突然壓碎，整體表現就是韌性構件。《建築物混凝土結構設計規範》第 2.3.4 節的解說也指出，螺箍柱因圍束較佳而比橫箍柱更具韌性，說明同樣是混凝土構件，配筋方式就能改變韌性。選項(D)所述與此相符，故選 D。

逐項排除

1. (A)

   錯誤。韌性比是「變形」的比值：構件達到極限（破壞）時的變形量與降伏時變形量之比，可用位移、轉角、曲率或應變表示。選項寫成「破壞時之強度與降伏強度之比」，把變形量換成了強度，描述的其實是降伏後強度還能提高多少，屬於強度提升（超強）的概念，與韌性不同。一個構件降伏後強度幾乎不再增加，卻能維持很大的變形，正是韌性好的表現；反過來，強度比高、但一過峰值就崩落的構件，韌性並不好。改成「極限變形與降伏變形之比」才對。

2. (B)

   錯誤。依定義，分子是破壞時的變形、分母是降伏時的變形；構件要先降伏，才談得上降伏後的變形，破壞時的變形至少等於降伏時的變形，所以韌性比最小就是 1，不可能小於 1。脆性材料（如玻璃、鑄鐵、受拉的素混凝土）幾乎沒有明顯的降伏段，一達到強度就斷裂，韌性比「接近 1」；韌性材料（如鋼材）則遠大於 1。改成「脆性材料之韌性比接近 1」才對。

3. (C)

   錯誤。「載重未增加，變形卻隨時間不斷增加」是潛變（creep）的定義，混凝土、木材在長期持續載重下都會出現。潛變是與「時間」相關的長期變形行為；韌性則是「降伏後非彈性變形能力」，兩者分屬不同概念。此外潛變也不限於非金屬材料，金屬在高溫環境下同樣會發生。此敘述應歸為潛變，不是韌性。

4. (D)

   正確。鋼筋混凝土以脆性的混凝土搭配韌性的鋼筋，透過適當配筋與圍束，使破壞由鋼筋降伏控制，構件整體呈現韌性。關鍵字是「適當」：若受拉鋼筋配置過多，混凝土會在鋼筋降伏前先壓碎，構件仍呈脆性破壞；箍筋不足時，也可能在撓曲降伏前先發生剪力破壞。組合得當，才能得到韌性構件。

記憶點