近年結構工程領域除傳統耐震設計外,地盤液化防治、消能構件應用、長壽命設計,以及數位化與AI工具導入等議題,也逐漸成為工程實務的重要方向。本次由台北市結構工程技師公會舉辦之講習,內容涵蓋耐震系統、液化防治、百年使用期限設計與AI對營建產業之影響,主題橫跨結構、地工與工程管理等面向。各場講題除介紹相關技術觀念外,也反映目前工程實務與產業發展的幾項趨勢。
一、挫屈束制支撐與剪力降低型耐震間柱
首先由 蔡克銓教授 針對挫屈束制支撐(Buckling Restrained Brace, BRB)與剪力降低型耐震間柱進行介紹。相較於傳統斜撐構件容易因受壓產生挫屈而導致強度下降,BRB透過外部拘束機制,使核心鋼材於反覆拉壓作用下可穩定降伏,因此具備較佳之消能能力與遲滯行為。課程中針對其受力特性、塑性行為與結構配置方式進行說明,也提到BRB系統在中高層鋼構建築中的應用情形。
耐震設計逐漸重視「損傷控制」與「功能維持」概念,因此消能元件的配置不再只是提升強度,而是希望於地震作用下,將主要變形集中於可預期構件,以降低主體結構損傷與後續修復成本。剪力降低型耐震間柱的設計概念,也反映出現代耐震系統設計已不單純追求勁度提高,而是透過適當的受力分配與破壞機制控制,改善整體結構韌性。對實務設計而言,此類系統在新建工程與既有建築補強中皆具有一定應用潛力。
二、低矮建築物抗液化防治對策之探討
低矮建築因基礎形式較簡化、接地壓力較低,在液化潛勢地區往往更容易受到地盤沉陷、不均勻沉降與側向位移影響。 黃俊鴻教授 針對液化形成機制與常見工程對策進行整理,探討液化現象對低層建築之影響,以及相關防治方式。
液化主要發生於鬆散飽和砂土層,當地震造成孔隙水壓快速上升時,土壤有效應力下降,可能導致承載能力喪失。相較於大型建築物,低矮建築因自重較小,液化發生時更容易出現浮揚、傾斜或差異沉陷等問題。低矮建築之液化問題,往往不一定表現在結構體破壞,而是基礎沉陷後導致建築物失去正常使用功能。因此,評估重點除上部結構外,也需回到地盤條件與基礎系統整體檢討。
在防治對策方面,幾種常見方向包括地盤改良、增加地盤密實度、地下水控制,以及基礎型式調整等。由於低矮建築通常受限於工程經費與施工條件,因此實務上仍需在安全性、施工性與經濟性之間取得平衡。結合都市更新、小基地開發及既有住宅改善等議題,也反映近年結構設計與地工條件整合的重要性逐漸提高。
三、使用期限100年之結構耐震設計思維
傳統建築設計多以一般使用年限作為基礎,但對於重要公共工程、交通設施或防災建築而言,若使用期限提高至100年,則建築物於生命週期內遭遇強震之機率也會增加。鍾立來教授 從反應譜設計角度,探討使用期限100年之耐震設計思維。
當結構目標使用年限增加時,設計地震風險與超越機率亦需重新檢討。由於較長使用期間內遭遇強震的機率提高,因此耐震需求與設計基準也可能隨之調整。此類觀念與傳統僅滿足最低法規要求之設計方式有所不同,更接近以生命週期為基礎的性能設計概念。此外,長壽命結構並不只是提高構件尺寸或材料強度,更重要的是兼顧耐久性、維護性與功能持續性。例如構件細部設計、材料劣化控制、後續維修便利性等,都可能影響建築物於長期使用下之整體安全表現。
對工程實務而言,長壽命設計亦涉及性能設計概念的延伸,建築物於震後是否仍可維持功能與降低修復需求,近年在重點設施與公共工程中逐漸受到重視。
四、AI趨勢下營建產業可能面臨的改變
壓軸以 侯琮欽副教授 主講的AI技術對營建產業之影響作為主題,聚焦於近年生成式AI與數位工具發展對工程流程可能帶來的影響。
近年AI工具快速發展,使過去大量依賴人工整理與重複性作業之流程,逐漸具備自動化潛力。AI對工程領域的影響並非單純「取代人力」,而是重新分配專業工作的重心。結構工程師的核心價值,仍在於風險判斷、跨專業協調、設計責任與工程倫理。AI雖能加速資訊處理,但對於結構安全、耐震行為與實務可行性的綜合判斷,仍需仰賴專業經驗與工程知識。
此外,營建產業長期存在圖資格式分散、資料標準化不足等問題,未來若要真正導入AI技術,如何建立標準化資料架構與數位化流程管理,將成為重要基礎。此部分也顯示,數位轉型不只是軟體工具更新,更涉及整體工作模式與管理文化的改變。
本次講習內容涵蓋耐震構件、液化防治、長壽命設計與AI應用等議題,除反映近年結構工程對韌性與性能設計的重視外,也顯示數位化工具正逐漸改變工程實務流程。從結構安全、地盤條件到資訊整合,工程議題之間的關聯性也愈加明顯。對結構工程從業人員而言,無論是新建工程、既有建築評估或未來數位化管理方向,皆具有一定參考價值。
本次研討會圓滿成功,感謝會員先進熱情參與,謝謝防震主委蘇源峰、副主委趙國宏、學術主委耿益民、副主委姚忠達精心籌劃。並感謝蔡克銓教授、黃俊鴻教授、鍾立來教授、侯琮欽教授,花費相當多的時間準備內容完整的簡報檔,以及主持人狄彥君律師常務理事、陳永成理事、陳正平理事、謝國勳監事的幫忙。並感謝會員工程先進朋友參與,以及會務行政人員的協助。