在國外有不少土木界人士在使用鋁合金結構,所以國外非常早就已經制訂了鋁合金結構設計規範。以臺灣土木界現況來說,幾乎沒有在使用鋁合金材料,但是我認為鋁合金結構設計規範,仍然應該由臺灣土木界控制。鋁合金結構設計在土木的用途上,其實主要的用途是在雜項工程,而臺灣都以鋼結構設計雜項工程,此乃是設計材料選用的替換性選擇項目。臺灣的雜項工程要申請使用執照,仍然相同於一般建築物的請照過程,所以雜項工程若要採用鋁合金結構,臺灣土木界就不得不控制此一規範。事實上,國外是土木界在控制鋁合金結構設計規範,但國外的機械界卻拿土木界的規範來使用,就連鋼結構設計規範也有類似的情形。我以前在從事機械設計時,除使用耐震規範和耐風規範以外,尚有使用過中國大陸的幾項規範,其中就包括鋁合金結構設計規範。
中國大陸的規範採用歐盟規範,因為歐盟規範體系相當的完整。我曾讀過美國鋁合金結構設計規範,其發展並不會輸給歐盟鋁合金結構設計規範,臺灣土木界在選擇上仍得考慮美國規範。美國鋁合金結構設計規範的控制權,並「不是」美國機械工程師學會ASME,在請求美國鋁合金結構設計規範的授權要清楚其來源。我認為,臺灣土木界不能忽視規範的驗證工作,其中以T6061-T6和T6063-T5為主要的鋁合金材料,另有特殊的高強度鋁合金材料T7075-T6,都是屬於臺灣機械業界常用的鋁合金材料。鋁合金結構的主要特性,在於其彈性模數約鋼結構的3倍,所以彈性位移量約為鋼結構的3倍。我有設計過懸吊式曲面鋁合金結構,並且含有上升熱源的轉動機械於其下方運轉,其關鍵在於控制懸吊撓度和轉動晃動的振幅,並需考慮到T6063-T5的疲勞高低應力幅問題。也就是說,鋁合金結構設計的重點,在於控制結構撓度和位移量。
臺灣已經有制訂有木結構設計規範,但是遲遲未被拿來作為學校教學的科目,以致於木結構並未成為臺灣的結構設計項目。事實上,在日本和東南亞國家裡都大量的使用木結構,而臺灣向來將木結構當做是高級休閒住宅,所以並不能忽視木結構設計的重要性。臺灣的木結構設計規範並沒有驗證,而且臺灣的木材不完全相同於國外,必須考慮到本地木材的取材便利性問題,所以驗證工作上要考慮到臺灣的木材。在石造結構設計規範上,臺灣和美國都無如此的規範,但歐盟已經有石造結構設計規範。因此,在石造結構設計規範的選擇上,僅能夠考慮歐盟規範EN 1996: Design of masonry structures。臺灣已經有磚造結構設計規範,但同木結構設計規範都是少有在使用的規範。木結構設計、石造結構設計、磚造結構設計及鋁合金結構設計,我認為應該是土木系四選二的專業選修課程,而建築系應該將前三者都列為必修的專業課程。
考試名稱:非主流結構設計預科考試
考試日期:每年8月29日 志願分發:①木鋁30%
考試科目:①微積分 09:30~10:40 ②木磚30%
②材料力學 11:00~12:10 ③鋁磚10%
③結構學 13:00~14:10 ④木石10%
④普通物理 14:30~15:40 ⑤鋁石10%
⑤計算機概論 16:00~17:10 ⑥磚石10%
備 註:未考取預期志願的專業課程者,得加選預期的結構設計課程。
在鋼結構設計規範的發展上,我推動的方向是以黃慶民力學發展理論公式,並且逐步地取代掉既有的純實驗公式。我發現歐盟鋼結構規範有不少公式,確實得用以參考替換掉美國純實驗公式,其規範編號為EN 1993: Design of steel structures。在混凝土結構設計規範的發展上,我已經告知美國混凝土學會ACI 318,預計於2020年要正式提出終版結構設計規範,也就是編號為ACI 318-20的混凝土結構設計規範。臺灣的混凝土結構設計規範,應該加緊驗證不足的幾個地方,並且更加專注於韌性接頭設計,可望於2021年相應地提出終版結構設計規範。歐盟混凝土結構設計規範不同於美國規範,主要差異在於採方塊混凝土試體做抗壓實驗,以致於美國圓柱抗壓試體僅約其83%(Wang et al., 2007)。我認為,在韌性接頭設計的理論和觀念上,得參酌EN 1998: Design of structures for earthquake resistance。
Arthur H. Nilson撰寫的書籍(Nilson et al., 2009),有提到不少版的降伏線理論相關計算範例,其中的版設計方法佔了4個章節的篇幅,並對於其他部份都有不少計算範例可供參考,算是所有的混凝土結構設計書籍裡最詳盡的一本。我在學生時代就已讀過曹瑞琪翻譯的早期版本,我認為臺灣土木界相當需要這本書籍SI Units的中譯本,應該得要有土木專業人士向A. H. Nilson請求翻譯授權。A. H. Nilson的書籍撰寫相當熟練和實用,其主要原因在於A. H. Nilson的工作經驗相當豐富,不僅僅是有博士學位的土木工程教授,所以臺灣土木界應該需要這樣的書籍。此外,臺灣需要翻譯Braja M. Das的書籍(Das & Ramana, 2010),因為臺灣土木界對於結構動力學並無障礙,就是對於土壤動力學比較缺乏相關專業知識。
臺灣的建築物基礎構造設計規範,需要學界和業界共同討論以制訂內容,並得參考唯一被制訂的歐盟規範,也就是EN 1997: Geotechnical design。此外,臺灣土木界的所有工程規範,應該統一採用中國土木水利學會的格式,也就是製作成類似混凝土結構設計規範的格式,並斟酌中文字體的選擇以便於閱讀和瀏覽。也就是說,臺灣的2種鋼結構設計規範,將不再會有被嫌棄的感覺。簡而言之,臺灣的鋼結構設計規範並非老舊,而是書面排版格式的閱覽舒適度不佳。在其他的工程規範方面,其實或多或少都有類似的問題,以致於工程規範乏人去閱讀和學習,也就無人想要使用工程規範。臺灣的工程規範,要排版漂亮,要裝訂精實,才會想要買。我在大陸留學期間,一口氣買了好幾本工程規範,這才發現我想要購買的動機,在於中國大陸的規範都很精實。
臺灣的鋼結構設計規範版本,採用AISC ASD 1989和AISC LRFD 1999,其實都不算是舊版的鋼結構設計規範,僅僅是公式的轉換格式有些許的差異性,但其公式相較於ANSI/AISC 360-10乃是完全相同的格式。此外,ANSI/AISC 360-10已非AISC ASD 1989公式,而是採用ASD的觀念在使用LRFD公式計算,所以臺灣保留AISC ASD 1989的版本,並無任何不恰當之處可言之。美國近年的幾版鋼結構設計規範,都不斷地在更換規範上的計算公式,然而公式計算得出的數據其實並無改變,似乎在爭搶公式被規範使用的貢獻。臺灣要變更公式必須是理論公式被找到,或者新版公式有大幅度簡化舊版公式,否則更換公式僅僅是無謂地在花錢做驗證。
References
中國大陸的規範採用歐盟規範,因為歐盟規範體系相當的完整。我曾讀過美國鋁合金結構設計規範,其發展並不會輸給歐盟鋁合金結構設計規範,臺灣土木界在選擇上仍得考慮美國規範。美國鋁合金結構設計規範的控制權,並「不是」美國機械工程師學會ASME,在請求美國鋁合金結構設計規範的授權要清楚其來源。我認為,臺灣土木界不能忽視規範的驗證工作,其中以T6061-T6和T6063-T5為主要的鋁合金材料,另有特殊的高強度鋁合金材料T7075-T6,都是屬於臺灣機械業界常用的鋁合金材料。鋁合金結構的主要特性,在於其彈性模數約鋼結構的3倍,所以彈性位移量約為鋼結構的3倍。我有設計過懸吊式曲面鋁合金結構,並且含有上升熱源的轉動機械於其下方運轉,其關鍵在於控制懸吊撓度和轉動晃動的振幅,並需考慮到T6063-T5的疲勞高低應力幅問題。也就是說,鋁合金結構設計的重點,在於控制結構撓度和位移量。
臺灣已經有制訂有木結構設計規範,但是遲遲未被拿來作為學校教學的科目,以致於木結構並未成為臺灣的結構設計項目。事實上,在日本和東南亞國家裡都大量的使用木結構,而臺灣向來將木結構當做是高級休閒住宅,所以並不能忽視木結構設計的重要性。臺灣的木結構設計規範並沒有驗證,而且臺灣的木材不完全相同於國外,必須考慮到本地木材的取材便利性問題,所以驗證工作上要考慮到臺灣的木材。在石造結構設計規範上,臺灣和美國都無如此的規範,但歐盟已經有石造結構設計規範。因此,在石造結構設計規範的選擇上,僅能夠考慮歐盟規範EN 1996: Design of masonry structures。臺灣已經有磚造結構設計規範,但同木結構設計規範都是少有在使用的規範。木結構設計、石造結構設計、磚造結構設計及鋁合金結構設計,我認為應該是土木系四選二的專業選修課程,而建築系應該將前三者都列為必修的專業課程。
考試名稱:非主流結構設計預科考試
考試日期:每年8月29日 志願分發:①木鋁30%
考試科目:①微積分 09:30~10:40 ②木磚30%
②材料力學 11:00~12:10 ③鋁磚10%
③結構學 13:00~14:10 ④木石10%
④普通物理 14:30~15:40 ⑤鋁石10%
⑤計算機概論 16:00~17:10 ⑥磚石10%
備 註:未考取預期志願的專業課程者,得加選預期的結構設計課程。
在鋼結構設計規範的發展上,我推動的方向是以黃慶民力學發展理論公式,並且逐步地取代掉既有的純實驗公式。我發現歐盟鋼結構規範有不少公式,確實得用以參考替換掉美國純實驗公式,其規範編號為EN 1993: Design of steel structures。在混凝土結構設計規範的發展上,我已經告知美國混凝土學會ACI 318,預計於2020年要正式提出終版結構設計規範,也就是編號為ACI 318-20的混凝土結構設計規範。臺灣的混凝土結構設計規範,應該加緊驗證不足的幾個地方,並且更加專注於韌性接頭設計,可望於2021年相應地提出終版結構設計規範。歐盟混凝土結構設計規範不同於美國規範,主要差異在於採方塊混凝土試體做抗壓實驗,以致於美國圓柱抗壓試體僅約其83%(Wang et al., 2007)。我認為,在韌性接頭設計的理論和觀念上,得參酌EN 1998: Design of structures for earthquake resistance。
Arthur H. Nilson撰寫的書籍(Nilson et al., 2009),有提到不少版的降伏線理論相關計算範例,其中的版設計方法佔了4個章節的篇幅,並對於其他部份都有不少計算範例可供參考,算是所有的混凝土結構設計書籍裡最詳盡的一本。我在學生時代就已讀過曹瑞琪翻譯的早期版本,我認為臺灣土木界相當需要這本書籍SI Units的中譯本,應該得要有土木專業人士向A. H. Nilson請求翻譯授權。A. H. Nilson的書籍撰寫相當熟練和實用,其主要原因在於A. H. Nilson的工作經驗相當豐富,不僅僅是有博士學位的土木工程教授,所以臺灣土木界應該需要這樣的書籍。此外,臺灣需要翻譯Braja M. Das的書籍(Das & Ramana, 2010),因為臺灣土木界對於結構動力學並無障礙,就是對於土壤動力學比較缺乏相關專業知識。
臺灣的建築物基礎構造設計規範,需要學界和業界共同討論以制訂內容,並得參考唯一被制訂的歐盟規範,也就是EN 1997: Geotechnical design。此外,臺灣土木界的所有工程規範,應該統一採用中國土木水利學會的格式,也就是製作成類似混凝土結構設計規範的格式,並斟酌中文字體的選擇以便於閱讀和瀏覽。也就是說,臺灣的2種鋼結構設計規範,將不再會有被嫌棄的感覺。簡而言之,臺灣的鋼結構設計規範並非老舊,而是書面排版格式的閱覽舒適度不佳。在其他的工程規範方面,其實或多或少都有類似的問題,以致於工程規範乏人去閱讀和學習,也就無人想要使用工程規範。臺灣的工程規範,要排版漂亮,要裝訂精實,才會想要買。我在大陸留學期間,一口氣買了好幾本工程規範,這才發現我想要購買的動機,在於中國大陸的規範都很精實。
臺灣的鋼結構設計規範版本,採用AISC ASD 1989和AISC LRFD 1999,其實都不算是舊版的鋼結構設計規範,僅僅是公式的轉換格式有些許的差異性,但其公式相較於ANSI/AISC 360-10乃是完全相同的格式。此外,ANSI/AISC 360-10已非AISC ASD 1989公式,而是採用ASD的觀念在使用LRFD公式計算,所以臺灣保留AISC ASD 1989的版本,並無任何不恰當之處可言之。美國近年的幾版鋼結構設計規範,都不斷地在更換規範上的計算公式,然而公式計算得出的數據其實並無改變,似乎在爭搶公式被規範使用的貢獻。臺灣要變更公式必須是理論公式被找到,或者新版公式有大幅度簡化舊版公式,否則更換公式僅僅是無謂地在花錢做驗證。
References
- Chu-Kia Wang, Charles G. Salmon, and José A. Pincheira(2007)Reinforced Concrete Design, 7th Edition, John Wiley & Sons, Inc.
- Arthur H. Nilson, David Darwin, and Charles W. Dolan(2009)Design of Concrete Structures, 14th Edition in SI Units, McGraw-Hill Higher Education
- Braja M. Das, and Gunturi V. Ramana(2010)Principles of Soil Dynamics, 2nd Edition, Cengage Learning