下列何者有利於鋼筋混凝土梁受彎之韌性行為？

本題考點

鋼筋混凝土梁撓曲韌性的影響因素——拉力鋼筋比、壓力鋼筋比、鋼筋降伏強度與平衡鋼筋比之間的關係。

正解理由

梁受彎的韌性，是指拉力鋼筋降伏之後到混凝土壓碎之前，斷面還能繼續轉動、變形的能力，常以極限曲率與降伏曲率的比值（曲率韌性）來衡量。極限曲率等於混凝土極限壓應變除以中性軸深度，因此凡是能讓破壞時中性軸變淺的措施，都能提高韌性。配置壓力鋼筋後，壓力區的壓力由混凝土與壓力鋼筋共同承擔，混凝土所需的受壓區深度變小，中性軸上移，極限曲率變大；在反覆彎矩下，壓力鋼筋於彎矩反向時也能充當拉力鋼筋。

《建築物混凝土結構設計規範》第 15.4.2.4 節指出，影響梁斷面韌性主要之因素有鋼筋降伏強度 fy、混凝土抗壓強度 fc′、拉力鋼筋比 ρ 與壓力鋼筋比 ρ′，並引述建議梁在塑性鉸區域內 ρ′ / ρ ≥ 0.5，也就是以足量的壓力鋼筋確保韌性。增加壓力鋼筋有利於梁受彎的韌性行為，故選 B。

逐項排除

1. (A)

   不符合。提高拉力鋼筋降伏強度，在鋼筋量相同時，鋼筋降伏時的拉力變大，混凝土需要更深的受壓區來平衡，中性軸下移、極限曲率變小；同時鋼筋降伏應變變大，降伏曲率提高，兩者相除，曲率韌性下降。《建築物混凝土結構設計規範》第 15.4.2.4 節的最大拉力鋼筋比表正反映這點：fc′ 為 210 kgf/cm2 時，fy 為 2,800 kgf/cm2 的 ρmax 是 0.025，fy 為 4,200 kgf/cm2 時降為 0.018——降伏強度越高，容許的拉力鋼筋比越低，才能維持足夠韌性。對韌性有利的方向是控制拉力鋼筋的強度與用量，而不是提高降伏強度。

2. (B)

   符合。壓力鋼筋分擔壓力、使中性軸變淺、極限曲率變大，並在反覆彎矩下提供另一側的拉力鋼筋，有利於受彎韌性。

3. (C)

   不符合。鋼筋比大於平衡鋼筋比屬於「過量配筋」：混凝土在拉力鋼筋降伏之前就先達到極限壓應變而壓碎，破壞突然、沒有明顯的變形預兆，是脆性的壓力破壞。《建築物混凝土結構設計規範》第 15.4.2.4 節也說明，限制淨拉應變，等於間接限制拉力鋼筋比不得超過平衡鋼筋比的某個百分比。對韌性有利的應是鋼筋比明顯低於平衡鋼筋比，讓拉力鋼筋先降伏（拉力控制）。

4. (D)

   不符合。拉力鋼筋越多，降伏時的拉力越大，受壓區越深、中性軸下移，極限曲率變小，斷面逐漸接近平衡破壞，韌性下降。所以《建築物混凝土結構設計規範》第 15.4.2.1 節對構材的拉力鋼筋比訂有上限，其中之一是不得大於 0.025；同規範第 15.4.2.4 節也把拉力鋼筋比列為影響韌性的主要因素。要兼顧強度與韌性，應是同步配置足量的壓力鋼筋，而不是單獨增加拉力鋼筋。

記憶點