下列鋼結構斜撐構架中，地震時何種耐震性能最差？圖(a) 圖(b) 圖(c) 圖(d)

本題考點

鋼結構同心斜撐構架的四種斜撐配置（單斜撐、X 型、倒 V 型、K 型）在地震反覆作用下，受壓斜撐挫屈後內力如何重新分配，以及這股不平衡力最後落在梁上、柱上，還是梁柱接頭上。

正解理由

先看圖：圖(d)每一層的兩根斜撐都從右柱的上下兩端拉到左柱的中段，在柱高中段交會，是典型的 K 型斜撐。地震時同一層的兩根斜撐一根受拉、一根受壓；受壓斜撐一旦挫屈，承載力明顯下降，受拉斜撐卻仍持續出力，兩根斜撐的水平分力不再互相抵銷，差值以橫向力的形式直接推在柱的中段，使柱在高度中央承受側向彎曲。柱是承擔垂直載重的構材，依《建築物耐震設計規範及解說》第 1.7 節，構架系統在斜撐構架進入非彈性變形或破壞時，垂直載重可由承受垂直載重的完整立體構架承擔，這正是斜撐構架能「斜撐壞了房子不倒」的前提。

K 型斜撐把不平衡力引到柱上，等於直接攻擊這道最後防線：柱一旦挫屈或在中段形成塑鉸，整層可能失去垂直承載力而崩塌。四種配置中，只有圖(d)把破壞導向柱，耐震性能最差，故選 D。

逐項排除

1. (A)

   圖(a)為每層一根、方向相同的單斜撐。地震往一側推時斜撐受拉，反向時斜撐受壓，兩個方向的勁度與強度不對稱，受壓方向挫屈後側向強度會下降，這是它的缺點；但斜撐兩端都接在梁柱接頭，挫屈後不會在梁跨中或柱中段產生不平衡集中力，主要構材不受額外的橫向作用，因此不是四者中最差。單斜撐要消除方向不對稱，做法是把左右方向相反的斜撐成對配置。

2. (B)

   圖(b)為 X 型斜撐，每層兩根斜撐交叉，四個端點都落在梁柱接頭。不論地震往哪個方向，都同時有一根受拉、一根受壓，受壓斜撐挫屈後受拉斜撐仍能抵抗側力，兩個方向的行為對稱；不平衡力由梁柱接頭承接，不會落在柱中段或梁中央。這是四種配置中行為最穩定的一種，與「最差」相反。

3. (C)

   圖(c)為倒 V 型（人字型）斜撐，每層兩根斜撐由下方兩端往上交會於上層梁的跨中。受壓斜撐挫屈後，兩根斜撐的垂直分力不平衡，會在梁跨中形成一股集中力，梁若強度不足會先在跨中破壞，使斜撐構架的側向抵抗一起失效；它的弱點落在梁上。與圖(d)相比，梁局部受損不像柱受損那樣直接危及垂直載重的承擔，因此倒 V 型雖有缺點，仍不是最差，要改善它需把跨中的梁設計成足以承受這股不平衡力。

4. (D)

   圖(d)為 K 型斜撐，兩根斜撐交會於柱高中段。受壓斜撐挫屈後的不平衡水平力作用在柱中段，使承擔垂直載重的柱在中段受側向彎曲，柱一旦破壞可能引發整層崩塌，耐震性能最差，符合題目所問。

記憶點