建築結構系列(II)建築結構系統

作者簡介

陳啟中

年齡：
1957年出生

學歷：
成功大學建築系
成功大學建築研究所碩士

考試：
1981年高考建築師及格

經歷：
王昭藩建築師事務所
宏國、宏福建設公司設計部建築師
東海大學、淡江大學建築系兼任講師
國立屏東商業技術學院不動產經營技術系兼任講師
國立高雄應用科技大學土木系兼任講師
九華、翰昇土木建築補習班建築科主任
高雄市建築師公會第六屆理事兼學術委員
高雄市建築師公會第七屆常務理事兼法規委員會主任委員
高雄市建築師公會第八屆常務監事、第九屆常務理事
建築師公會全國聯合會第六屆學術委員、第十一屆國際事務委員會顧問
建築師公會全國聯合會第七屆理事兼法規委員會副主任委員
建築師雜誌編輯委員、社務委員
內政部營建署節約能源建築物評審委員
內政部營建署建築物節約能源設計技術規範專案委員
內政部營建署建築技術規則、建築法解釋函令彙編專案委員
高雄市政府工務局建照預審、施工計劃書審查、建築爭議事件評審委員
高雄市政府工務局建築師懲戒委員
高雄市政府環保局環境影響評估審查委員
高雄市、高雄縣建築投資商業同業公會建築顧問
台灣高等法院高雄分院犯罪被害人申請補償覆審委員
台灣高等法院高雄分院調解委員
陳啟中建築師事務所負責人

第一章　緒論

1-1 結構系統目的
1-2 結構系統要求
　1.2.1 基本要求
　1.2.2 耐震設計要求
　1.2.3 耐風設計要求
1-3 結構設計方法
　1.3.1 彈性設計與塑性設計
　1.3.2 鋼筋混凝土結構物
　1.3.3 鋼骨結構物
1-4 結構分析設計程序
1-5 結構系統分類
　1.5.1 使用材料不同之分類
　1.5.2 力量傳遞不同之分類
　1.5.3 高層結構系統之分類
　1.5.4 構築方式不同之分類

第二章　建築物的載重

2-1 載重分類
2-2 靜載重
　2.2.1 材料重量
　2.2.2 屋面重量
　2.2.3 天花板重量
　2.2.4 地版面重量
　2.2.5 牆壁重量
2-3 活載重
　2.3.1 最低活載重
　2.3.2 斜屋頂之活載重
　2.3.3 其他活載重
　2.3.4 活載重之折減
2-4 風力載重
　2.4.1 風力特性
　2.4.2 風力階級
　2.4.3 風力計算
　2.4.4 風力之相關規定
2-5 地震力
　2.5.1 地震的起因
　2.5.2 地震波與地震紀錄
　2.5.3 地震規模與地震階級
　2.5.4 台灣的地震活動
　2.5.5 建築物對地震的反應
　2.5.6 地震力計算
　2.5.7 地震力之相關規定
2-6 其他載重
　2.6.1 土壓力與水壓力載重
　2.6.2 基礎不均勻沈陷載重
　2.6.3 溫度載重
　2.6.4 動力載重與共振載重
　2.6.5 火載重

第三章　基本應力

3-1 基本應力
　3.1.1 張應力
　3.1.2 壓應力
　3.1.3 撓曲應力
　3.1.4 剪應力
　3.1.5 扭應力
　3.1.6 溫度應力
3-2 應力的作用
　3.2.1 直接應力與撓曲應力
　3.2.2 二次應力
　3.2.3 主應力線
3-3 應力破壞行為
　3.3.1 張應力破壞
　3.3.2 壓應力破壞
　3.3.3 撓曲應力破壞
　3.3.4 剪應力破壞
　3.3.5 扭應力破壞

第四章　結構材料性質

4-1 材料基本性質
　4.1.1 彈性與塑性行為
　4.1.2 應變硬化與應變軟化
　4.1.3 安全係數
　4.1.4 載重速率與強度
　4.1.5 脆裂及疲乏
　4.1.6 殘留應力
　4.1.7 包辛吉效應
　4.1.8 等向性與非等向性
　4.1.9 乾縮與潛變
　4.1.10 鬆弛
4-2 材料的韌性
　4.2.1 延展比與韌度
　4.2.2 韌性的表示法
　4.2.3 恢復力環之性質
　4.2.4 韌性的意義
4-3 構架的韌性行為
　4.3.1 塑性鉸
　4.3.2 塑性流變
　4.3.3 崩塌機構
　4.3.4 樑柱的韌性
　4.3.5 鋼筋比與韌性
　4.3.6 韌性與耐震行為

第五章　纜索及拱系統

5-1 纜索系統
　5.1.1 纜索行為
　5.1.2 纜索應力分析
　5.1.3 纜所不穩定原因及安定方法
　5.1.4 纜索系統之應用空間
5-2 拱系統
　5.2.1 拱行為
　5.2.2 拱之分類
　5.2.3 拱應力分析
　5.2.4 三種拱之力學行為
　5.2.5 拱抵抗水平推力方法
　5.2.6 拱系統之應用空間

第六章　桁架系統

6-1 桁架行為
　6.1.1 桁架基本構成
　6.1.2 桁架應力分析
　6.1.3 桁架種類
6-2 桁架接合
　6.2.1 節點接合
　6.2.2 支承處接合
6-3 桁架系統之應用空間
　6.3.1 平面桁架系統
　6.3.2 曲面桁架系統
　6.3.3 空間桁架系統

第七章　樑柱及構架系統

7-1 樑柱及構架行為
　7.1.1 樑柱及構架之基本構成
　7.1.2 樑之力學行為
　7.1.3 柱之力學行為
7-2 樑系統
　7.2.1 懸臂樑
　7.2.2 簡支樑
　7.2.3 固定樑
　7.2.4 外伸樑
　7.2.5 連續樑
7-3 構架系統
　7.3.1 連樑柱構架
　7.3.2 簡單剛構架
　7.3.3 多層及多間剛構架
　7.3.4 超構架

第八章　格子樑及版系統

8-1 格子樑系統
　8.1.1 載重傳遞方式
　8.1.2 格子樑之力學行為
　8.1.3 格子樑設計原則
　8.1.4 格子樑系統之種類及應用
8-2 平版系統
　8.2.1 平版基本構成
　8.2.2 平版之力學行為
　8.2.3 鋼筋混凝土版之應力與配筋
　8.2.4 平版系統之種類與應用
8-3 摺板系統
　8.3.1 摺版基本構成
　8.3.2 摺板之力學行為
　8.3.3 摺板系統之種類與應用

第九章　膜及薄殼系統

9-1 膜系統
　9.1.1 膜基本構成
　9.1.2 膜之力學行為
　9.1.3 膜系統之種類及應用
9-2 薄殼系統
　9.2.1 薄殼之力學行為
　9.2.2 薄殼之基本形態
　9.2.3 圓筒殼
　9.2.4 圓頂殼
　9.2.5 雙曲拋物面殼

第十章　高層結構系統

10-1 載重傳遞
　10.1.1 垂直載重傳遞
　10.1.2 水平載重傳遞
10-2 剪力牆
　10.2.1 剪力牆型式
　10.2.2 剪力牆配置
　10.2.3 鋼筋混凝土剪力牆
　10.2.4 鋼骨斜撐
10-3 高層結構立面型式
　10.3.1 立面剪力牆之型式
　10.3.2 地面層設計
10-4 高層結構系統之種類
　10.4.1 高層建築之結構型式
　10.4.2 承重牆系統
　10.4.3 箱匣式系統
　10.4.4 無樑板系統
　10.4.5 核心式系統
　10.4.6 錯列桁架系統
　10.4.7 樑柱剛構架系統
　10.4.8 剪力牆剛構架系統
　10.4.9 核心共用系統
　10.4.10 管式結構系統
　10.4.11 高層結構系統之比較

第十一章　隔震消能系統

11-1 結構設計觀念之演變
11-2 制震裝置
　11.2.1 主動控制
　11.2.2 被動控制
11-3 隔震消能系統之相關規定

第十二章　結構修復補強

12-1 結構破壞及評估
　12.1.1 結構安全評估
　12.1.2 結構破壞
12-2 結構修復補強
　12.2.1 修復補強之定義
　12.2.2 修復補強實施程序
　12.2.3 修復補強材料
　12.2.4 修復補強工法
12-3 修復補強之相關規定

第十三章　新建築結構

13-1 超高層建築
　13.1.1 超高層建築之發展
　13.1.2 全世界超高層建築
　13.1.3 未來的超高層建築
13-2 特殊建築結構
13-3 建築發展趨勢之隱

附錄A 圖目錄

附錄B 表目錄

附錄C 參考書目及文獻

自序

　　一般建築科系學生所必須研讀的「建築結構系統」學科，其內容幾乎涵蓋土木建築之所有領域，但因為相關土木學的結構理論過於艱澀，而且都是以數學的模式來呈現，為了與土木學做必要的區隔，本學科係以其結構理論為基礎，利用簡單清晰的觀念並結合實際的應用，以及建築美學的方式來闡述，此種闡述方式，除了提供較簡易的學習途徑外，還可使土木學與建築學互相結合印證，使建築習者日後得以將此學科充分落實在建築設計上。

　　本書之前身為筆者於1987 年所編著之「結構系統概論」，該書迄今（2008 年）已銷售17 刷達2 萬冊，因原書之內容已陳舊且不合時宜，而且原書名已不能全部涵蓋所有相關建築結構之範疇，因此除了配合新資料加以修正改編外，另外再將本書易名為「建築結構系統」，以符實際。本書亦大多引用數十本中、英、日文及網路之書籍文獻及資料，將其做局部修正再配合台灣本土法令，並以筆者任教本學科二十餘年，以及開業建築師之執業經驗加以改編而成。本書之編寫亦採循序漸近之方式，條理簡潔分明並避免繁雜之贅述，倘若習者欲更進一步了解本書之相關內容，則可自行參閱本書所附之參考書目及文獻。另外，本書的最大特色為結合「理論」、「實務」、「現代」以及「本土」四者間之基本教材，又目前許多專有名詞因台灣尚無統一之翻譯，因此編寫時均以中英文互相對照，而且為了與國際接軌，所有的記年均以西元來表示之。

　　本書共分十三章，第一章為「緒論」，第二章為「建築物的載重」，第三章為「基本應力」，第四章為「結構材料性質」，第五章為「纜索及拱系統」，第六章為「桁架系統」，第七章為「樑柱及構架系統」，第八章為「格子樑及版系統」，第九章為「膜及薄殼系統」，第十章為「高層結構系統」第十一章為「隔震消能系統」，第十二章為「結構修復補強」，第十三章為「新建築結構」。其中第一章至第十章為原有之章節，此部分除將原有不合時宜之內容修正或刪除外，另外還增加新的論述。第十一章係為因應新一代隔減震結構設計觀念所增加的章節；第十二章係因台灣921 大地震所增列之修復補強章節；第十三章則為因應全球新一代建築物所增加的章節。

　　筆者於就讀大二時（1976 年）開始接觸本學科並受教於成功大學許茂雄恩師，自1976 年開始至1982 年研究所畢業為止，所有的結構觀念包括碩士論文等均由許茂雄恩師啟蒙開導，就學期間並以跨系方式修讀了土木系所相關的主要學科，因此奠定了筆者對本學科的理論基礎。爾後，筆者自1984 年自行開業建築師亦同時從事相關結構設計及特殊案件之鑑定工作，二十餘年來的工作經驗，再度奠定了筆者對本學科的實務基礎。自1983 年起迄今，筆者均鑽研於此學科之資料收集及做整理研究之工作，於1987 年出版「結構系統概論」一書後，再於2008 年一整年之時間重新改寫成本書，而且本書之所有圖表均經本事務所員工全部重新修正繪製，但因筆者並非學者，因此書中之所有資料大多引用他人之文獻，再結合台灣本土資料及筆者之實務經驗所編寫而成，在此謹向所引用資料之學者致謝。另外，對於本書之改編出版，希望能對台灣這塊土地略盡薄力，若書中有疏漏錯誤之處，尚請各位先進不吝來電或來信指教，不勝感激！