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鋼結構設計應考策略

跟鋼筋混凝土學同屬結構設計科目,想要弄清楚鋼結構設計,同樣必須了解到該科目的內涵分成兩個部份:理論部分與規範部分。理論部分還是源自於材料力學,但著重在挫曲與塑性分析部分,搭配上規範為了反映現實設計不確定性的調整係數,即構成鋼結構設計的主要理論。是故,在開始研讀鋼結構設計之前,筆者建議考生應加強材料力學中柱之挫曲問題與梁之塑性分析,如此一來,才不會被裡論部分搞得暈頭轉向。根據筆者備考時期的經驗,很多表示不熟悉鋼結構設計的考生,其實同樣是不熟悉材料力學。法規部分,壞消息是比鋼筋混凝土囉嗦,鋼結構設計有兩套規範,即各位熟知的LRFD與ASD,且兩種都會考!好消息是大部份的考試都會提供參考公式,考生僅需背誦較基本的幾條判斷式即可,而鋼結構設計的公式大部分都有其理論基礎,較少純粹的經驗公式,相對於RC而言其實是較好準備的。由筆者準備考試之經驗,鋼結構設計之重點章節如下:

  • 梁柱
  • 拉力構件
  • 螺栓與銲接

柱部分其實通篇是材料力學的挫曲部分,只是偏重的為實務部分,因此公式會被規範給包裝過,但本質上還是各位在材料力學中學到的那套,此章節需特別注意彈性挫曲與非彈性挫曲的判斷式,以及彈性挫曲與非彈性挫曲的設計軸力強度公式,不論是ASD規範或LRFD規範都一定要背,六大基本邊界條件的柱有效長度K也一定要背,進階考生尚須學會連線圖解法求有效長度K值,以應付柱邊界條件與六大基本柱不同之情況,而再進階者(結構技師),還需了解連線圖解法要修正的情況,以及靠桿分析。梁章節有一半屬於梁的塑性分析,在材料力學已經學過了,因此材力強者在這章節是事半功倍的;另一部份為梁的側向扭轉挫曲,由於鋼構肢材較單薄且強度較高的緣故,使得鋼構梁在塑性破壞前常常在受壓應力部分產生側向扭轉挫曲破壞,其理論在較高階的分析課程會介紹,但就實際運用而言,只要依照規範給定的判斷流程判定梁是否發生側向扭轉挫曲以及側向扭轉挫曲型態為彈性或非彈性後,依照對應的公式求取對應的彎矩強度即可,而公式在考試時是會給的。梁柱部分就是柱章節跟梁章節的綜合體,需另外學習的部分是因為二階效應使得彎矩放大的放大係數,其理論同樣在材料力學已有學過,而在鋼構裡同樣也被規範包裝過。拉力構件跟螺栓與銲接接合是一個體系,建議各位考生一網打盡,這裡要注意計算的對象究竟是外力造成的應力,還是構件與螺栓銲接本身的強度。最後老話提醒,結構設計類科目,在搞清楚關鍵的判斷邏輯之後,各題目的解題步驟皆大同小異,所以重點應該擺在熟悉「流程」跟整理出「體系」。所謂「流程」就是解題步驟,鋼結構設計解題都有一定的步驟,題目寫多了就會有所體會,建議把這個流程寫在A4或活頁紙上,想一次流程幾乎算是寫了一遍題目。而「體系」主要是針對各章節的整理,例如鋼構我會分成梁、柱、梁柱、拉力構件與螺栓銲接等,建立體系更方便記憶。

歷屆考試配分

土木技師

 

梁柱

拉力構件

螺栓與銲接

其他

104

--

--

25

--

--

25

103

30

--

--

--

--

20

102

--

--

25

--

--

25

101

25

25

--

--

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--

100

--

25

--

--

18

7

結構技師

 

梁柱

拉力構件

螺栓與銲接

其他

104

25

25

--

30

--

20

103

25

25

25

--

--

25

102

25

50

25

--

--

--

101

25

--

25

--

25

25

100

25

50

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25

 

各科準備要領

土壤力學、基礎工程準備要領

材料力學應考策略 結構學準備要領
鋼筋混凝土應考策略 鋼結構設計應考策略 營建管理準備要領
施工法準備要領    

 

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