鋼筋混凝土構造的原理－材料特性
發布於 2016-02-12 • 更新於 2017-11-22
921集集地震中，許多鋼筋混凝土建築倒塌，造成民眾對鋼筋混凝土建築產生疑懼。但根據結構專家災後調 查發現，多數倒塌的鋼筋混凝土建築，其實是設計及施工不良，或人為不當使用所造成的。集集地震驗證了工程 師長久以來的論說：鋼筋混凝土建築物只要符合現行的耐震設計，並確實做好施工過程的每一個環節，就足以抵擋絕大多數的地震。(註：座落在斷層破裂帶、興建年代久遠耐震標準不足，這類建築不在此限)
鋼筋混凝土構造是臺灣現今最主要的建築型態，大多數人每天生活於其間，對於和生活息息相關的鋼筋混凝土構造，宜有基本的了解。以下就鋼筋混凝土構造的原理及施工細節加以介紹。
■ 材料特性
鋼筋具有高度的延展性，受拉不容易斷裂，可藉由伸長變形而吸收能量。
但鋼筋受壓時容易發生挫屈，而且越長的鋼筋越容易挫屈，瞬間破壞。
混凝土是利用砂、小礫石、水泥和水，依適當比例混和而成的建築材料，具有良好的抗壓性與耐火性，但抗 拉性很差，容易開裂破壞。
所以將抗拉性佳但抗壓性差的鋼筋，與抗壓性佳但抗拉性差的混凝土結合，正好使兩種材料互補長短。以下 取一根橫梁為例，說明鋼筋與混凝土如何互補長短。
梁承受重量後，局部形狀由方形變成扇形。
梁的局部形狀，由方形變成扇形，可以推知，梁的上緣側受到兩邊的壓力，使長度縮短；梁的下緣側受到兩邊的拉力，使長度拉長。
由於混凝土的抗拉性不佳，梁如果完全以混凝土為建材，一旦承重稍大時，梁的下緣側很容易開裂，進而毫無預警地瞬間崩斷，相當危險。
為了避免梁瞬間斷裂，工程師發現只要在混凝土受拉處配置鋼筋，就可以彌補混凝土不抗拉的缺點，當梁承重過大時，混凝土雖然仍會開裂，但鋼筋可以串起開裂的混凝土，同時發揮高延展性，使梁具有較大的變形能力，雖然變形且開裂，但不會突然坍塌。人們發現梁有明顯變形時，仍有充裕的時間逃離現場。
