圖示管狀結構（Tubular Structure）的外管受側力作用時，若管面為完全剛性，則傾覆彎矩造成的底部應力會如圖示虛線的線性分布，但實際管狀結構會因剪力遲滯，而造成柱受力的不同，下列有關柱受力的敘述何者正確？

本題考點

框架管（外管）結構受側力時的「剪力遲滯」（shear lag）效應，也就是實際柱軸力分布如何偏離「管面完全剛性」時的線性分布。

正解理由

題圖為外周密柱、深梁組成格狀立面的高層管狀結構，側力作用於頂部，底部平面以虛線示意傾覆彎矩造成的應力分布，並標出「壓力管面」（垂直於側力方向、整面受壓的翼面）與「側向管面」（平行於側力方向的腹面）。若管面完全剛性，整個外管就像一根實心懸臂梁，平面保持平面，柱應力隨距中性軸的距離呈線性變化：翼面上每根柱應力相同，腹面上則由中性軸向兩端線性增大。實際上，外管柱之間靠窗裙梁（spandrel beam）以剪力傳力，而梁柱構架的剪力勁度有限，會產生剪力變形。

軸力從角柱沿翼面往中央傳遞時，每經過一跨就「落後」一些，越往翼面中央，柱分到的軸力越少；於是角柱分擔的力最大，翼面中央的邊柱反而偏小，這就是「正剪力遲滯」。腹面同理：角柱位於腹面與翼面交會處，翼面柱的力最後都要經角柱匯集，角柱的應力因此高於線性比例，而靠近中性軸的腹面中段柱則低於線性比例，腹面應力曲線呈兩端上翹、中段下凹的形狀。兩個管面合起來看，角柱都是應力最集中的地方。故選 A。

逐項排除

1. (A)

   正確。壓力管面（翼面）的軸力自角柱向中央遞減，角柱應力高於邊柱；側向管面（腹面）的角柱同樣承受集中後的軸力，應力高於線性比例。兩個分句都與剪力遲滯的分布相符。

2. (B)

   錯誤。後半句「側向管面角柱應力高於線性比例」正確，但前半句方向相反：剪力遲滯使翼面中央的邊柱分力不足，角柱應力才是較高的一方，要改成「角柱應力較邊柱高」才對。

3. (C)

   錯誤。前半句「壓力管面之角柱應力較邊柱高」正確，但後半句方向相反：腹面角柱因翼面力量匯集而應力增大，應是「高於線性比例」，低於線性比例的是腹面靠近中性軸的中段柱。

4. (D)

   錯誤。兩處都不符：翼面角柱應力應高於邊柱而非較低；腹面角柱應力應高於線性比例而非較低。這個選項把剪力遲滯的效果整個顛倒，描述的是角柱「卸載」、中央柱「加載」的情形，與一般框架管受側力時的受力型態相反。

記憶點