竹材應用於薄膜式完全張力體之研究

摘要

環境永續是當代社會刻不容緩之課題，廢棄物減量為當務之急，輕量化結構因而被廣泛研究，氣候之極端變化也讓降低碳排量、使用綠色建材成為未來趨勢。本研究以竹材做為構築材料，配合薄膜式完全張力體結構系統，發展可進入使用之結構空間。竹材在台灣分佈面積廣，生長期短，砍伐種植生長循環速度快，對環境衝擊較小，為利用性極高之在地環保建材，完全張力體系統中，桿件受純軸壓力及純軸拉力，斷面得以非常經濟，是一種力學行為本質上輕量化的系統。 本研究先針對所使用之材料進行材料試驗，針對小直徑的箭竹及桂竹進行竹材抗壓試驗及挫屈試驗，與尤拉公式計算之理論臨界挫屈載重比較，發現尤拉公式對於細長比大之竹材，臨界挫屈強度有低估趨勢，又針對無彈性防水薄膜進行不同角度抗拉試驗，薄膜於平行及垂直布邊方向、及45度方向具有較大之極限抗拉強度，判斷與斷面受力是否平均有關。接著分別以彈性薄膜與無彈性薄膜為材料，發展完全張力體之空間設計，並詳細闡述完全張力體之系統定義、力學特性及穩定性質，針對旋轉多邊形柱體及壓桿交錯曲面系統進行幾何分析、預力分析、內力分析及受力行為探討，將旋轉多邊形柱體形狀及內力分析結果，與SAP2000結構分析程式之分析結果比對，確認以SAP2000對完全張力體進行分析時，構件設定、預力施加、結構分析方式之正確性。 最後透過實際構築二分之一縮尺之壓桿交錯曲面系統，驗證本研究設計之可行性。實構過程根據不同材料接合需求、邊界支承條件限制，以現有五金材料配合可取得之實構基地，設計各構件細部並規劃組裝過程，最終完成薄膜式完全張力體之構築。

獎項日期	2015 8月 24
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	Yi-Hsuan Tu (Supervisor)