科技架構

第十一章最佳結構系統設計厚度，薄殼的最大拱高……等。
　　結構材料力學行爲上的束制條件這種束制條件主要是由於材料的力學性質，如材料的最大容許應力、最大撓度、構件屈 曲強度……等。

第十一章最佳結構系統設計作爲規畫之變數，由這些變數組合而成之平衡方程式、應力方程式、變形方程式等作爲束制 式，而由相關變數乘積所得之總工程費用方程式如何在這些束制方程式限制下達到最經濟的 目標？這些規畫方程式應如何建立，應使用那一種數學規畫的方法，請見下列各節詳細之說 明°囝選擇規晝方法亜求解利用前述最佳設計之規畫式，選擇適當之規畫方法才能求其最佳解。數學規畫的種類很 多，如動態規畫（dynamic programming )、線性規畫（linear programming )、非線性 規畫（nonlinear programmin g)等，各種規畫式之適用範圍及求解之方法請參照表所示   262 結構系統規畫第三節數學規晝在結搆設計上之應用結構設計利用數學規畫的技巧，從事於最佳設計的應用範圍相當廣泛，早在1956年 J. Heyman就運用線性規畫方法，作塑性設計條件下梁及構架之最佳設計，1960年L.A Schmit首度運用非線性規畫方法求彈性結構之最佳設計，從此最佳設計的應用逐漸普及於 結構設計中。目前最常用之結構分析法爲有限元素法（finite element method )。利用此 法分析結構時，將結構分割成許多元素，但分割越細則變數越多，而規畫變數與束制條件方 程式的增加，構成結構最佳設計最大的困難，因此如何妥善運用數學規畫方法於大型結構設 計中，實爲目前極待硏究的課題，本節僅就常見之結構設計實例，簡單說明其應用及數學規 畫式之推導。
　　§ 11.3.1結構最佳設計的規晝變數數學規畫模式建立後，最重要的步驟就是建立規畫的變數，一般規畫的變數可分爲下述 4種：

結構系統規畫第二節數學規晝數學規畫（mathematical programming )泛指將單一變數或多變數組合而成之數學方 程式，求其最佳之解而言。在工程規畫問題中旨在如何求得這些規畫方程式。數學規畫應用 於結構設計的目的在求得跨度的安排、構件的配置、構件的斷面尺寸、不同結構系統的材料 用量，如鋼筋混凝土結構的鋼筋量、預力混凝土結構的預力量、鋼腱偏心距離等。若將這些 欲求之項目視爲變數，再由這些變數依結構分析埋論組合成平衡方程式、應力方程式、應變 諧合方程式，並加入設計規範之應力限制方程式、變形限制方程式等。這些方程式之中有一 部分爲等式，也有一部分爲不等式；由變數的組合情形不同而使方程式可能爲線性，也可能 爲非線性，針對這些方程式求取最合理解之過程，卽稱爲數學規畫。解此方程式的方法稱爲 數學規畫法（method of mathematical programming ) °§ 11.2.1最佳設計的歩驟最佳設計之求解過程可分下列4個步驟： m建立數學規畫模式最佳設計之規畫模式卽在確立規畫之對象，在此階段必須運用系統分析的技巧。譬如就 資源的經濟性利用而言：我們必須先分析有關資源包括的內容爲何？指的是人力資源或財力 資源或材料資源，先將規畫對象分析淸楚，然後再討論這些資源的市場價値如何？如何對這 些資源的購入或售出作最大之運用；有關財力資源又如何運轉？對於長期資金或短期資金的 籌措，應如何運用等。經由以上之分析才能進一步導出數學規畫的模式。例如於橋梁規畫時 首先應考慮規畫爲幾個車道？廠房擴充時應規畫多大的空間？是集中於一處？或分散配置？ 這些在規畫前卽應事先使用系統分析的觀念予以明確定義° m建立規畫變數及最佳設計之規晝式設計者在選擇規畫變數時通常需配合其經驗作取捨，因爲設計變數的選擇不當，不但無 法獲得規畫的結果，有時更會因不良的規畫式導致錯誤的規畫結果。如結構系統的選擇，結 構材料的選用都應在規畫式建立前卽作一最適當的考慮，再以選定的結構系統與材料進一步 推導數學規畫式。如某一建築物之大跨度屋頂擬選定桁架結構系統及使用鋼骨材料。但所選 定之桁架結構系統是以平行弦系統較佳還是山型系統較佳？各垂直桿之間距大小應多少才最 經濟？斜桿是以拉力桿型態或壓力桿型態設計較好？各捍之斷面尺寸又如何？鋼骨材料之強 度；甚至其含碳量之高低，諸如以上所談的系統、間距、斜桿斜率、斷面尺寸……等，均可

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第十一章最佳結構糸統設計第一節 緒 論最佳結構系統設計的目的，在於符合法規標準範圍內，使構造物之總工程費達致最經濟 的目標。對於選擇一優良及適用之結構系統，須仰賴於經驗的判斷，但是如何尋求各種結構 系統中使用最節省之材料斷面，進而對所使用材料在承受載重後，產生之應力及應變，如何 完全符合設計規範之要求等問題，則不能僅依靠經驗及圖表就能解決，必須經由系統分析的 技巧建立數學模式，再以數學規畫的方法求得結構構件及結構系統的最佳組合。
　　系統工程學（system engineering )在1950年代中期創造了管理科學的新境界，其 中系統分析（system analysis )、作業硏究（operation research )促使最佳設計（ optimum design)的觀念普遍應用於工程規畫中。其罔的在獲得一最佳系統，使問題目標 化、程序化，進而使目標獲得最佳之設計結果。

第十章建築物特徵及耐震設計圖圖第九節車庫建築物之特徴及耐震設計消防隊、車輛保養廠建築特徴㈠一般正面均採大開口，側、背面則爲封閉式牆。（如圖㈡都市消防隊建築，常將第一層設爲車庫，第二層則爲寢室或辦公室，並作成挑空式。 (如圖圖 10-53圖 10-54圖耐震應考慮事項㈠正面之大開口會影響至四周應力及勁度之均衡。
　　㈡因上下層隔間配置小同，下層挑空大梁載重增加，致使第一層支柱或承重牆形成應力 集中，剛性減弱。 m解決耐震設計之方法㈠應注意四周應力及勁度之均衡，正面大開口部份應採用強勁剛性之剛構架承受彎矩作 用並減低變形。

第九章混凝土試驗以貫入針測定混凝土強度穩得實貫入針（Windsor Probe )如圖9.14所示，爲一種適用於工地以非破壞方法測定混凝土抗壓強度之専利方法。其原理爲混 凝土之抗壓強度與貫入針貫入之深度成反比。其測定係將貫入針三支圜 9, 14.1 Windsor 貫入針以動力推進器使貫入混凝土中，詳細可參考ASTM C803- 75 T硬 固混凝土之貫入抵抗性測定方法暫行規範。
　　混凝土之抗壓強度可由其與勤能之關係決定，測針貫入與抗壓強 度之關係，製造商可提供其關係表。

混凝土品質控制有些試錘備有反彈數與抗壓強度之關係表（Correlation chart )可按其角度在對應之曲線上求出其試驗之抗壓強度。有一種試錘可 直接敏字顯示其抗壓強度。
　　試錘之使用方法：首先應將欲測試之表面以所附之金礎砂磨平。 磨得越平其試驗結果越可靠，其打擊之位置應避開粗骨材及已產生龜 裂之處。其打擊次數應盡量多以減少誤差。詳細可參考ASTM C805 -75T (硬固混凝土反彈數測定方法暫行規範）之規定。

混凝土品質控制圓柱試體長與直徑比（強度修正因數鑽心殘孔應按施工規範第九童之規定以>眩坍度之2昆凝d匕或砂漿填實之。
　　§ 9.12混凝土成熟度測定儀強度試驗法混凝土之強度隨其水化作用之程度而定，而其水化之程度可用混 凝土之成熟度（Maturity )表示之，所謂成熟度乃混凝土溫度之累 積値，水化作用越多其產生之水化熱越多混凝土之溫度可升得越高並 保持越久，故以混凝土之溫度與時間累積値之成熟度測其強度在原理 上應甚切合實際。

笫九章混凝土試栩：潮濕狀況：
　　施工規範第17.3. 2.3節規定構造物S凝土經常乾燥者，鑽心 試體應於試驗前置於15至27 X：及相圉濕度在60 %以下經7 曰後在乾燥狀沢下試驗；構造物混凝土經常潮濕者其試體嘈在 試驗前40至48小時，試體須全部浸入保持室溫之水中。試體 自水中取出後須彳;行試驗，自水中取出至試驗之一段時間內， 試體須覆以潮濕之麻布或棉毯，試象須在試體爲潮濕狀況下進 行。

笫九章浞凝土試驗圖9.11。2 銷筋偵測器（取圓柱試體：在垂直於一水平面取圓柱試體時，鑛軸宜垂直於 混凝土之底面，在垂直於一直立面或傾斜面取樣時，其位置宜 近該面之中心。並且勿靠近施工縫或澆置時顯然之邊緣處。
　　取版狀試體：取版狀試體時宜稍大，使在切割試體時，試體內 不致含有裂痕、破碎等破損之混凝土。