關於柱子的挫屈（buckling）破壞與臨界負載（critical load）之敘述，下列何者正確？

本題考點

柱子挫屈（buckling）的本質是「構件失去穩定」，而不是「材料強度不足」；臨界負載是柱子由穩定的直線平衡轉為不穩定平衡的那個軸壓力，取決於構件勁度、長度與端部束制條件。

正解理由

《建築技術規則建築構造編》第 533 條將壓力構材的檢討對象分列為局部挫屈、整體挫屈與降伏三種，說明挫屈與降伏是不同的極限狀態：降伏是材料應力到達強度上限，挫屈則是構件的幾何平衡失去穩定。細長柱承受軸壓時，只要軸力低於臨界負載，柱身受到微小側向擾動後仍會回到原本的直線位置；軸力一旦到達臨界負載，柱身稍有偏移就無法自行回復，側向變位急遽增加而失效，這時柱斷面上的平均壓應力可能還遠低於材料強度。因此挫屈是「構件本身不穩定」造成的結構失效，選項 (B) 的描述正確，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   錯誤。挫屈不是漸進式破壞，而是突發性的失穩：軸力接近臨界負載前，柱身外觀往往看不出明顯變化，一到臨界狀態側向變位就快速放大，來不及靠觀察裂縫預警；而且細長鋼柱這類構件在挫屈前根本不會出現裂縫。「裂縫逐步增生展延、可目視預警」描述的是鋼筋混凝土構件韌性良好的撓曲破壞行為，不是挫屈。改成「挫屈破壞通常突然發生、缺乏明顯預警」才對。

2. (B)

   正確。挫屈的成因是構件在軸壓下失去穩定平衡，屬於穩定性問題，而非強度問題；這正是《建築技術規則建築構造編》第 533 條把整體挫屈與降伏分開檢討的理由。

3. (C)

   錯誤。「軸壓應力超過材料強度而破壞時的負載」是短柱的壓碎負載（或降伏負載），屬於強度破壞；臨界負載則是柱子開始失穩的軸力，它由彈性模數與斷面慣性矩構成的撓曲勁度、柱長與端部束制條件決定，與材料強度沒有直接關係。細長柱的臨界負載可以遠低於壓碎負載，兩者不能混為一談。改成「柱子由穩定平衡轉為不穩定平衡時的軸壓力，稱為臨界負載」才對。

4. (D)

   錯誤。柱子上下兩端形成塑性鉸後，端部失去原有的轉動束制，等於邊界條件由接近固定端退化為接近鉸接，有效長度變長，臨界負載會大幅下降，而不是「不會產生太大變動」。橫向閉合箍筋的圍束作用能提高核心混凝土的抗壓能力與韌性、防止縱向主筋外撐，卻無法恢復已經形成塑性鉸的端部束制，因此不能保住原本的臨界負載。改成「柱端形成塑性鉸後端部束制降低、有效長度增加，臨界負載明顯下降；箍筋圍束改善的是韌性而非端部束制」才對。

記憶點