關於鋼筋混凝土結構之構材性能，下列何者錯誤？

本題考點

鋼筋混凝土構材的「強度」與「勁度」是兩個不同的量；剪力強度由混凝土與剪力鋼筋共同提供，彎曲勁度則取決於材料彈性模數與斷面慣性矩，與鋼筋的強度等級無關。

正解理由

構材的彎曲勁度可用 EI 表示：E 是材料彈性模數，I 是斷面慣性矩。鋼筋不論強度等級高低，彈性模數幾乎相同，提高鋼筋的降伏強度或抗拉強度，改變的是鋼筋「能承受多大應力才降伏、才斷裂」，不是「受同樣應力時伸長多少」。因此在斷面尺寸與主筋量不變的條件下，改用抗拉強度較高的主筋，柱的彎曲強度（標稱彎矩強度）會提高，但構材在使用載重下的彎曲變形與彎曲勁度基本上不變。選項 (C) 把「強度」與「勁度」混為一談，敘述錯誤；本題問「何者錯誤」，故選 C。

逐項排除

1. (A)

   正確。梁的標稱剪力強度由兩部分組成：混凝土提供的剪力強度 Vc 與剪力鋼筋（箍筋）提供的剪力強度 Vs，即 Vn = Vc + Vs。Vs 與箍筋斷面積 Av、箍筋降伏強度 fy、有效深度 d 成正比，與箍筋間距 s 成反比。增加箍筋量（加大箍筋斷面積或縮小間距）可直接提高 Vs，進而提高梁的剪力強度。《建築技術規則建築構造編》第 427 條之 1 也把剪力鋼筋的種類、強度、用量與配置列為剪力設計必須考慮的要件。要留意的是，剪力鋼筋提供的強度有上限，超過上限時斜壓桿的混凝土會先壓碎，再加箍筋也無效；但在一般範圍內，增加箍筋量確實提高剪力強度。

2. (B)

   正確。混凝土提供的剪力強度 Vc 隨混凝土抗壓強度提高而增加（與抗壓強度的平方根成正比），柱另外還有軸壓力讓 Vc 提高的效果。使用比設計強度高的混凝土，混凝土本身的抗剪能力上升，柱的剪力強度隨之提高。這裡要分清楚：混凝土強度提高，對剪力強度的貢獻是「遞減式」的增加（平方根關係），不是等比例增加，但方向仍是提高，所以敘述成立。

3. (C)

   錯誤，為本題答案。錯在把「抗拉強度」當成影響「彎曲勁度」的因素。彎曲勁度取決於 E 與 I：鋼筋強度等級提高，彈性模數不變；斷面尺寸與鋼筋量不變，慣性矩也不變，所以彎曲勁度不會因此提高。主筋抗拉強度較高，提高的是柱的彎曲強度（降伏彎矩與標稱彎矩強度）。要讓敘述成立，可改成「使用抗拉強度較高的主筋，可提高柱的彎曲強度」；若要提高彎曲勁度，則是加大柱斷面尺寸、增加主筋量，或使用彈性模數較高的混凝土（高強度混凝土的彈性模數通常也較高）。

4. (D)

   正確。柱主筋受壓時，像一根細長的壓桿，箍筋是它的側向支撐點。箍筋間距就是主筋在兩個支撐點之間的無支撐長度，間距縮小，主筋的挫屈長度變短、細長比下降，挫屈所需的臨界荷重隨挫屈長度平方成反比上升，主筋就不易向外挫屈。同時，密配箍筋對核心混凝土提供圍束，混凝土保護層剝落後，主筋仍被箍筋拉住。這正是地震後柱頭常見「箍筋間距過大、主筋向外挫屈成燈籠狀」破壞的反面教材。

記憶點