下列何者須考量材料異向性對結構力學特性的影響？

本題考點

材料「異向性」的意義，以及常見結構材料中，哪一種的力學性質會隨受力方向明顯改變，必須在結構分析中納入考量。

正解理由

異向性指材料的強度、彈性模數等力學性質隨方向而不同。木材由沿樹幹縱向排列的纖維構成，順著纖維方向（順紋）的抗拉、抗壓強度與勁度明顯高於垂直纖維方向（橫紋）；橫紋受壓容易壓陷，順紋方向又容易沿纖維劈裂，因此同一根木料在不同受力方向必須採用不同的強度與彈性性質。《木構造建築物設計及施工技術規範》第 3.3.1 節要求應力與變形之分析應依據結構體之力學特性，採用適當之分析及計算方法；

同規範第 3.1 節更明白指出，基於木質構造之木質材料特性及接合部之半剛性特點，應以適當之結構分析模式做變形與應力之結構力學計算。相對地，鋼材與混凝土在結構計算上都以各方向性質相同的等向性材料處理，鋼筋混凝土、鋼骨、鋼骨鋼筋混凝土三者都不以材料異向性作為設計前提。故選 D。

逐項排除

1. (A)

   不符合。鋼筋混凝土由混凝土與鋼筋組成，兩者在材料層次都以等向性處理。鋼筋只沿特定方向配置，使斷面在某些方向較強，但那是配筋造成的斷面差異，不是材料本身的方向性；混凝土抗壓強、抗拉弱，屬於「拉壓不對稱」，也不是異向性。考生常把這兩點誤當成異向性。

2. (B)

   不符合。鋼材是經軋製的均質金屬，結構設計中其彈性模數與降伏強度視為各方向相同，是典型的等向性材料。鋼骨結構要特別處理的是局部挫屈、側向扭轉挫屈與接合，而不是材料方向性。

3. (C)

   不符合。鋼骨鋼筋混凝土是鋼骨與鋼筋混凝土的合成構造，組成材料仍是鋼材與混凝土，都以等向性處理。依《建築物混凝土結構設計規範》第 3.16.2 節，合成受壓構材之強度計算可按一般鋼筋混凝土之限制條件，載重與彎矩交互影響規則亦可應用於合成斷面；這類構造的設計重點是兩種材料如何共同作用與傳遞載重，不是材料異向性。

4. (D)

   符合。木材是天然生長的纖維材料，順紋與橫紋的性質差異大，結構分析必須依受力方向取用不同性質，並一併考量接合部的半剛性，見《木構造建築物設計及施工技術規範》第 3.1 節。題目所問正是木造結構。

記憶點