1120528-結構耐震設計：高韌性短梁、短柱-鍾立來

建築結構耐震設計、評估與補強
2023.5.28 (日)
結構耐震設計：高韌性短梁、短柱
林敏郎、鍾立來、林敏沁

臺灣位處地震帶，減緩地震的災害乃吾人首要的目標。從歷次地震之勘察發現，95%以上之傷亡來自建築結構的倒塌。因此，提升建築結構之耐震能力，即可大幅降低人員的傷亡，實乃最佳之策略。
建築結構之耐震能力取決於其強度及韌性(變形能力)，缺一不可。玻璃縱然強度高，但脆性(不具韌性)，當強度超越時，立即劇烈破壞，毫無預警，故不會成為耐震材料。建築結構由梁、柱組成，而具有良好韌性的梁、柱，是韌性建築結構之先決條件。梁、柱之彎矩破壞屬韌性，剪力破壞屬脆性，所以剪力破壞必須排除之。
一般長度之梁、柱傾向彎矩破壞，耐震(韌性)設計容易達成。短梁、短柱傾向剪力破壞，耐震(韌性)設計相當挑戰。建築結構因其功能配置，必須開門、開窗，短梁、短柱無可避免。經一系列理論分析及試驗驗證之研究，本團隊成功發展出易於設計，易於施工之高韌性短梁、短柱。本文旨在介紹高韌性短梁、短柱之效益，供工程界參考，共同提升建築結構之耐震(韌性)能力，減緩地震之災害。

配合建築功能之配置(隔間、開門、開窗)，梁之跨度受到束制，而形成短梁。跨深比小於4之短梁，傾向剪力脆性破壞，不利於建築結構之耐震能力。本研究採用鋼筋混凝土包圍短梁，包圍之縱向鋼筋止於兩端之柱面前或牆面前，不提供彎矩強度，僅提升剪力強度。經理論及實驗之驗證，成功排除原有短梁之剪力脆性破壞，確保彎矩破壞，大幅提升其變形能力，使之成為高韌性之短梁。
只要能夠排除剪力脆性破壞，高韌性短梁之兩端可留凹槽，亦可不留。除了四側擴大斷面，亦可三側、二側、甚至單側。擴大斷面的目標是提高斷面之剪力強度，而不增加彎矩強度，排除剪力脆性破壞。短梁為鋼筋混凝土構造，斷面擴大之部分亦為鋼筋混凝土，單一工種，沒有介面的問題，施工容易，責任清楚。
本研究之成果已取得專利，樂於授權工程界，共同確保短梁之韌性，進而減緩地震之災害。