| □林瑞棋 |
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日本有一座千年古剎，在晴空萬里的黑夜中，有一個小和尚舉著一支竹篙在廟埕揮來揮去，想要摘下天頂的小星星；坐在埕中秋凊的方丈老和尚出聲喝道：蠢貨！怎麼不爬上屋頂呢！ 據技師報第508期，陳正平技師論述〝梁上柱〞之設計要點大作，方知台灣省土木技師公會曾於2006(95)年8月26日舉辦〝結構分析及設計軟體ETABS使用課程研討會〞，余烈理事長在致詞中特別強調〝梁上柱〞現象，其對結構分析模式及設計方法是否正確，對建築物結構安全的影響甚為重大，設計時必須慎重處理，並為此事要求公會技師同仁撰文探討；余理事長對〝專業技術與建築物結構安全〞的重視，令人肅然起敬，並十分後悔未報名參與研討會聆教，而深深感到心神不安。對陳正平技師的精緻論述與默默研究精神深深致敬。 〝梁上柱〞構架的結構分析設計，筆者曾在1960年代遇到，而翻遍台北市街頭盜版英文書局，終找到〝Statically Indeterminate Structures〞by L.C.Maugh,February,1946；與〝Distribution of Deformation〞by C.V.kloucek，因係盜版書籍致未刊載出版年月與版權頁；所以筆者的〝梁上柱〞構架分析知識是〝贓貨〞，但相信是〝真品〞，而非〝贗品〞，更不是〝蠢貨〞。 為響應余烈理事長的指令，茲以原文圖解與分析計算例題〝Continuous Frames With Joints Having Different Linear Displacements〞呈現，如Fig.59a.b.c and d，及Example 21，供各位技師前輩參考，尚祈不可檢舉贓貨，在此，特別拜託； 〝梁上柱〞構架係屬立面不規則性構造物，是結構配置不良的構造物，為一般從事分析設計者所忌諱採用，大致出現此類構造物係出於建築平面與立面規劃設計者主意，構造分析設計者為生存而遷就的產物；雖然，建築物耐震規範並未規定不得使用，但在規範中仍列甚多限制，以迎合建築規劃設計者之需求；耐震規範限制詳細請參閱內政部〝建築物耐震規範及解說〞。 對於建築物之〝美觀、經濟與安全〞，在往昔使用計算尺或計算機年代的土木技師就一直質疑將〝美觀與經濟〞超越〝安全〞是錯誤的；如今，建設公司注重的是美觀與經濟；建築師注重的是美觀；營造業者注重的是額外經濟；土木技師注重的安全，竟然未受到重視；最可憐的是建築物的消費者；對土木技師執業而言，不但結構設計權被排擠，連建築物監造權也已不保；最可憐的土木技師應為營造業法之通過實施，立即由營造業的〝主任技師〞瞬間失格變為〝專任工程人員〞，連〝工地主任〞都不如；土木技師公會雖然竭力催生營造業法，但對會員帶來什麼權益？確實值得檢討；執業土木技師，如今亦已淪落為鄰房鑑定或水土保持為正業的執業項目，誠屬悲哀。
對於〝梁上柱〞之支承梁無論使用單向梁或格子梁(雙向梁)，為防止梁斷面發生扭曲，故在柱腳與柱頭交接梁，不可缺少勁度足夠之側支撐(Lateral Support)；Fig.a之虛構支承點c.b.e，僅為提供分析在承受垂直作用力後求解反力Fc、Fb、Fe，而未考慮地震作用水平力，該反力到底仍是虛構的反力；至於承受柱之梁受柱作用力後產生之撓度或位移，無論採用單向梁或格子梁(雙向梁)均難避免發生撓度或位移，且可能導致鄰跨連續梁產生反向撓度或位移；至於建築物受到地震水平作用力時，該柱可能產生之上舉力(uplift)，而有可能促使梁之撓度或位移完全改變方向；至於其他各種外力陳正平技師已詳細指明，在此不加贅述。 據陳正平技師大作指出〝梁上柱〞使用ETABS軟體分析時，上部結構物的載重組合至少19種，若加上其他特殊規定及垂直地震力之效應，則可能超過50種以上，導致載重輸入量太大而有困難，因此一般設計者只輸入垂直載重及活載重二種而已，另外由上部結構之水平力(地震力或風力)，對上部結構所產生之柱底(腳)固定彎矩及上舉力及(或)下壓力，因數量龐大均未輸入，此部分未輸入之載重，對支承點附近之梁、柱之影響甚大，有影響結構安全之疑慮。 由陳正平技師的坦率論述，誠令以計算尺或計算機的筆者驚奇回憶：1999年921澀仔坑(九份二山)大地震的爆發走山震央，被政府命名為〝集集大地震〞，連一個命名也走精了；地震發生後，震害建築物之修復補強由建材商主導，如今高樓大廈之設計由廣告商以耐震或制震主導改變結構設計(在核照後私自改變)；又聞大量載重未輸入分析設計；筆者英文不通，北京語不會注音符號，致玩不起電腦，而自認跟不上時代的落伍工程專任人員；然而，時常仍在擔心，使用電腦軟體分析設計或者輸入資料有錯誤與疏忽等問題，如今竟然呈現電腦不能接受太大輸入量而加以放棄，確實是不可思議的大事，應如何補救，土木技師公會責無旁貸應向建築主管官署揭發，為人民〝住的安全〞效力。 〝梁上柱〞構架在外力作用下，以虛構鏈桿阻止構架節點，如Fig.58a之b，c，d節點產生水平位移△狀態，而應用力矩分配法(Moment-Distribution Method)，依據梁柱交接點個別勁度之分配因子(Distribution Factors)比例分配梁、柱端具位移△函數的固定端力矩(Fixed-end Moment)，然後自各構材固端力矩計算每一構材之剪力(Shears)，並自該剪力大小獲得各輔助力Fd，Fc，Fb，各輔助力必須等於各構材剪力的總數。 解除輔助力之程序如Fig.58b，c與d，令構架分為三種位移△1，△2，△3，並假設△或E△為一正數，以計算各構材之端力矩後，再以力矩分配法計算構材分配力矩，供為計算各構材之端剪力，該水平剪力之和，應與Fig.58a之Fb，Fc，Fd平衡，或以下列聯立方程式﹝47﹞表示：  上列求解方法英文稱為：The use of Auxiliary Force Systems to Control Transtation of the Joints。對於〝梁上柱〞構架之分析設計與分析計算例，請參閱拙文前段節。 筆者對〝梁上柱〞構架之處理方式，主要係將〝梁上柱〞之交接點Fig59a.之e點虛構支承點改變為實際支承點，而在Fig59a.中之.ec.ef.或ea.eh間使用或明或暗之足夠勁度之抗拉力或抗壓力斜支撐將〝梁上柱〞承受之壓力或上舉力直接傳遞至四周鄰柱上，以促使〝柱下梁〞不產生撓度或位移；對於多樓層建築物大跨距之梁，如禮堂或舞台等亦以相同模式處理，筆者雖曾從事土木、建築物之構造計算分析16、7年，且在1970年初接受〝電子計算機程式語言福傳(Fortran IV)〞專業訓練三個月；但因職務關係，雖未離開構造分析設計本行，然而，造成無法專精電腦應用專業；1976年起擔任營造業主任技師(Master Builder)，如今已降為〝專任工程人員〞，然而，在工地凡遇到上列〝梁上柱〞或〝大跨距梁〞時，均以構造安全說服建築師或營造業主，而達到個人認為最安全的構造物施工。 余烈理事長既已發出攻擊〝梁上柱〞構架分析設計目標指令，然而，似未提供攻擊戰略，後援策略，與獎勵全體會員投入辦法，請余理事長早日補充，俾可在卸任以前達到目標，不可只噴口水走路。 筆者如仿古剎老和尚，只能建議：爬上屋頂摘星，在此，仍必須提醒讀者〝屋頂是斜的應注意安全〞，雖然無法保證摘到星星，但至少可以更接近星星。￭ |
