有鑑於臺灣未曾自行建立《工程結構荷載規範》,筆者認為有必要在此重述先前《全概率結構設計》一文中,所提及之《工程結構荷載規範》提供之意見,以供相關產官學界人士參考。
臺灣之鋼結構設計規範和鋼筋混凝土規範,兩者皆是源自於美國,即使型鋼、鋼筋或混凝土之生產及製造皆自美國進口,但荷載之不確定性仍是因應不同屬地而有不同之結果,至少也應該進行全面性之結構荷載收集、分析及統計,方能建立屬地標準之《工程結構荷載規範》。臺灣之荷載標準建立於《建築技術規則建築構造編》之中,但是並無任何文獻可以證明臺灣曾經做過完善之荷載統計。此外,隨著屬地外界環境之演變,荷載是必須每隔一段時間重新進行統計,而非是一成不變之國外資料,例如:近年氣候暖化衍生出暴雨侵襲,造成建築物屋頂排水不及而有需要增大積水標準之考慮。再者,部份荷載沿用國外標準,乃有過量考慮之問題,因為不同國家之荷載皆有所不同,並非總能以保守值模式取捨作為自身需求之採用。
對於型鋼、鋼筋和混凝土之強度平均值和方差,以及機械加工廠之幾何尺寸裁切平均值和方差,也應該一併建立起完善之統計資料,以提供結構工程師一組完善之結構設計依據。以結構用鋼材A36為例,其標稱降伏強度為250MPa,中國鋼鐵和東和鋼鐵生產之A36鋼材,其實測降伏強度多在270MPa以上,顯示臺灣鋼材生產水準已可滿足美國標準。筆者再舉中國大陸鋼結構設計規範下,以極限狀態設計法所訂定之數據為例。中國大陸常用結構用鋼材為Q235,其標稱降伏強度為235MPa,規範內不以材料強度折減係數作定義,而是直接以215MPa進行其標稱強度之計算,該數值之折減係數相當於0.915,同比美國折減係數0.9之差異不大。
有關於材料強度折減係數之訂定,尚包括尺寸和幾何不確定性所衍伸之材料強度偏差,涉及產業結構內之機械加工精確度,在綜合評比下訂定出該數值。換言之,工程施工之良莠與否,亦屬於該係數訂定之根據。在工程設計上,鋼結構比鋼筋混凝土結構之尺寸和幾何精度高,因為鋼結構之精度能達mm,而鋼筋混凝土之精度僅能達cm,此乃是因為機械產業之製造精度較高所致。在考量材料強度折減係數上,材料強度、尺寸及幾何精度皆是標稱強度之影響因素,其中以材料強度所佔成分較高,是具有指標性之標稱強度參考依據。
筆者認為臺灣有必要建立《工程結構荷載規範》,不僅僅是建立一次性之荷載規範,而是應該每隔10年重新修正一次荷載規範,因為荷載是隨著環境之變遷而需要跟進修正,其數據並非一成不變之結果,例如:10年前並無氣候暖化導致之暴雨。《建築技術規則建築構造編》之荷載數據,自立法院通過以來數十年來未曾修改過,而且並無任何文獻指出該荷載數據來源,其規定之荷載數據是否正確和符合臺灣之當下環境需求,仍有待進一步進行荷載規範之建立以作商榷。此外,臺灣應該對型鋼、鋼筋和混凝土製造商,要求定期定額檢驗其生產材料之強度實測數據,並且規定其「標準差」需在法定控制範圍內,否則結構設計規範所訂定之材料折減係數將失去意義,因為結構工程師將無法掌握其設計之偏差值大小。筆者淺見,期能獲得相關產官學界人士之參考。
臺灣之鋼結構設計規範和鋼筋混凝土規範,兩者皆是源自於美國,即使型鋼、鋼筋或混凝土之生產及製造皆自美國進口,但荷載之不確定性仍是因應不同屬地而有不同之結果,至少也應該進行全面性之結構荷載收集、分析及統計,方能建立屬地標準之《工程結構荷載規範》。臺灣之荷載標準建立於《建築技術規則建築構造編》之中,但是並無任何文獻可以證明臺灣曾經做過完善之荷載統計。此外,隨著屬地外界環境之演變,荷載是必須每隔一段時間重新進行統計,而非是一成不變之國外資料,例如:近年氣候暖化衍生出暴雨侵襲,造成建築物屋頂排水不及而有需要增大積水標準之考慮。再者,部份荷載沿用國外標準,乃有過量考慮之問題,因為不同國家之荷載皆有所不同,並非總能以保守值模式取捨作為自身需求之採用。
對於型鋼、鋼筋和混凝土之強度平均值和方差,以及機械加工廠之幾何尺寸裁切平均值和方差,也應該一併建立起完善之統計資料,以提供結構工程師一組完善之結構設計依據。以結構用鋼材A36為例,其標稱降伏強度為250MPa,中國鋼鐵和東和鋼鐵生產之A36鋼材,其實測降伏強度多在270MPa以上,顯示臺灣鋼材生產水準已可滿足美國標準。筆者再舉中國大陸鋼結構設計規範下,以極限狀態設計法所訂定之數據為例。中國大陸常用結構用鋼材為Q235,其標稱降伏強度為235MPa,規範內不以材料強度折減係數作定義,而是直接以215MPa進行其標稱強度之計算,該數值之折減係數相當於0.915,同比美國折減係數0.9之差異不大。
有關於材料強度折減係數之訂定,尚包括尺寸和幾何不確定性所衍伸之材料強度偏差,涉及產業結構內之機械加工精確度,在綜合評比下訂定出該數值。換言之,工程施工之良莠與否,亦屬於該係數訂定之根據。在工程設計上,鋼結構比鋼筋混凝土結構之尺寸和幾何精度高,因為鋼結構之精度能達mm,而鋼筋混凝土之精度僅能達cm,此乃是因為機械產業之製造精度較高所致。在考量材料強度折減係數上,材料強度、尺寸及幾何精度皆是標稱強度之影響因素,其中以材料強度所佔成分較高,是具有指標性之標稱強度參考依據。
筆者認為臺灣有必要建立《工程結構荷載規範》,不僅僅是建立一次性之荷載規範,而是應該每隔10年重新修正一次荷載規範,因為荷載是隨著環境之變遷而需要跟進修正,其數據並非一成不變之結果,例如:10年前並無氣候暖化導致之暴雨。《建築技術規則建築構造編》之荷載數據,自立法院通過以來數十年來未曾修改過,而且並無任何文獻指出該荷載數據來源,其規定之荷載數據是否正確和符合臺灣之當下環境需求,仍有待進一步進行荷載規範之建立以作商榷。此外,臺灣應該對型鋼、鋼筋和混凝土製造商,要求定期定額檢驗其生產材料之強度實測數據,並且規定其「標準差」需在法定控制範圍內,否則結構設計規範所訂定之材料折減係數將失去意義,因為結構工程師將無法掌握其設計之偏差值大小。筆者淺見,期能獲得相關產官學界人士之參考。