下列那個結構系統最適合用於大型室內體育場館的屋頂結構？

本題考點

大跨度屋頂的結構系統選擇。關鍵在分辨「以軸向壓力傳力的形抗結構（拱）」與「以撓曲傳力的平面版系（無梁版、網格版、雙向版）」，前者才適合大型室內體育場館這種需要大面積無柱空間的屋頂。

正解理由

大型室內體育場館的屋頂有兩個硬條件：一是跨度很大，場地中間不能落柱；二是屋頂本身要輕，否則自重就吃掉大半承載力。拱結構把屋頂做成曲線形狀，讓垂直載重沿著拱軸線以「壓力」傳到兩端支承，構材斷面幾乎全斷面受壓、材料效率高，所以能用相對薄的斷面跨越很大的距離；代價是拱腳會產生向外的水平推力，必須以繫桿、基礎或扶壁承接。相對地，《建築物混凝土結構設計規範》第 6.2.4 節說明該章版系的設計原理適用於「承受垂直載重之平面結構系統」，具體列出平版系、片版系、雙向版系及雙向肋梁版系，這些版系是把載重經由撓曲彎矩、扭矩及剪力傳到柱系；

同規範第 6.2.1 節也界定雙向版系是各支承間含梁或無梁之「雙向受撓版」。撓曲構材的彎矩隨跨度快速放大，版厚與自重跟著增加，本質上是配合柱網使用的樓版系統，不是為大面積無柱屋頂設計的。因此在四個選項中，只有拱結構屬於適合大跨度屋頂的結構系統，故選 A。

逐項排除

1. (A)

   正確。拱以軸向壓力為主要傳力方式，形狀本身就在抵抗載重（形抗結構），能以輕薄斷面跨越大空間，正好符合體育場館需要無柱大空間的需求；設計時要處理的是拱腳水平推力與不對稱載重（如單側風壓）造成的彎矩。

2. (B)

   錯誤。無梁版是版直接支承在柱上、不設梁的平面版系，《建築物混凝土結構設計規範》第 6.2.4 節所列的平版系、片版系即屬此類，載重以撓曲、扭矩與剪力傳到柱，柱頭周邊的穿孔剪力是控制重點。它的優點是樓層淨高大、模板簡單，適用於柱網規則、跨度中等的樓層（如停車場、倉庫、辦公樓板），而不是大跨度無柱屋頂；要跨越體育場館的跨度，版厚與自重都會大到不合理。

3. (C)

   錯誤。網格版（雙向肋梁版系）是在版底以兩向肋梁形成格子，把不受力的混凝土挖空以減輕自重、提高斷面深度，因此比實心版可以跨得更遠一些；但它仍是《建築物混凝土結構設計規範》第 6.2.4 節所列、以撓曲傳力的平面版系，跨度一大，肋深與自重同樣隨之增加，屬於中大跨度的樓版或屋頂版，不是大型體育場館屋頂的首選系統。要真正把格子概念用到大跨度屋頂，應改成空間桁架（立體網架）或殼、拱等形抗結構。

4. (D)

   錯誤。雙向版依《建築物混凝土結構設計規範》第 6.2.1 節是支承間含梁或無梁之雙向受撓版，載重沿兩個方向以撓曲傳到四周的梁或柱，適合格間接近方形、四周有支承的一般樓層；它和無梁版一樣受撓曲控制，跨度受限，無法提供體育場館所需的大面積無柱空間。

記憶點