建築結構入門：一氣呵成習得結構整體概念╳融會貫通核心專業知識

國立台灣大學土木工程學系兼任副教授級專業技術人員、
富田構造設計事務所代表──富田匡俊專業導讀推薦

學業界好評推薦
國立交通大學土木工程學系退休教授│郭一羽
原型結構工程顧問有限公司擔任負責人│ 陳冠帆
中原大學建築系教授兼任系主任│ 謝明燁




日本建築第四代傑出結構家──江尻憲泰
榮獲日本多項建築獎項肯定與讚賞，
與隈研吾等國際級建築大師聯手數次，
不斷碰撞出結構特色與建築形態的無限可能性！

即使安藤忠雄、隈研吾，甚至丹下健三都得和結構家緊密合作，才能蓋出世紀偉大的建築。
對結構家與建築家來說，首要考慮的重點是建築物對地震作用的反應。
日本歷經阪神淡路大地震、耐震偽造事件等，無論技術或法條，
都是同處於環太平洋地震帶上的台灣需要借鏡的經驗。

全書掌握了5大結構核心╳106個議題探討，具體引經據典、搭配圖像輔助。有系統式地逐步解說結構類型與特徵、材料特性、結構與自然條件的關係，再切入結構力學領域，充分傳達力學概念並教授最低限度的力學計算能力與原理。最後進入設計階段，將結構計算應用到結構設計、耐震設計。本書內容是建築結構師的必備基礎，如同基礎之於建築物的重要性。

特色：
◎建築結構入門專書，提供完整考察日系做法、當今現況，開拓建築視野
◎引導讀者圖像式思考問題，培養解決結構問題的能力
◎拯救只靠電腦計算卻不知道原理的讀者，扎實掌握計算方法，學會做低限度的計算
◎收錄全書重要的建築用語，中日英對照整理，提供查找時的最佳參考資料

1962年生於東京。一級建築師、結構設計一級建築師、JSCA建築結構師。‛86年千葉大學工學部建築工學科畢業、‛88年同大學研究所修飾課程完成。同年進入青木繁研究室。‛90年設立江尻建築構造設計事務所。目前為長岡造型大學教授、千葉大學、日本女子大學客座講師。

中文版作者序

日本2005年發生的耐震偽裝事件，在建築結構設計者看來是相當重大的新聞。在日本，新建案有義務向確認申請機關和相關行政繳交結構計算書，然而由於事件中的結構設計師偽造了結構計算書，就此揭露一連串耐震性不足的建案醜聞，不只是筆者在內的所有結構設計師，就連建築業界也變成巨大的社會性問題。於是，日本建築關聯的法規有了大幅度的修正，且為了消除民眾的不信任感、不安感，官方規定結構設計師必須執行既設建物的結構計算書再確認〈由第三方確認〉，各事務所為此遇到諸多棘手狀況。在這樣的狀況之下，也顯露出包含建築設計者在內、結構設計師以外的所有建築相關業者缺乏建築結構方面的專業知識問題。建築相關業者無法向委託人等一般使用者解說結構設計師的結構設計圖書〈結構計算書、結構圖等〉。在市場需求之下，加上耐震偽造事件告一段落之後，市面上專為初學者或建築設計師寫的實務專業知識內容如雨後春筍般紛紛出版。本書也是在那樣的背景下出版的書籍。

本書是設定給以建築設計或結構設計為志向的學子、以及剛投入建築相關工作的讀者，在與X-Knowledge出版社陸陸續續交涉深談後執筆出版。並且，筆者也從結構設計師的角度思考如何讓一般讀者也能夠明白的觀點並納入本書內容裡。

然而筆者體悟到，愈盡可能按著結構設計的本質正確地教授知識，反倒會使內容變得愈艱深。也就是說內容愈專精，牽涉的基礎知識愈廣也就更加難以說明。而且即便都稱做結構設計，但這當中有專精於鋼骨造、或鋼筋混凝土造、以及在日本急速進展的木造技術等，已慢慢朝向分門別類的專業發展。因此對於需要涉及全面的實務專業知識的建築相關工作來說相當困難。為此本書站在盡最大的努力、簡單地、而且是網羅全面的觀點解說，或許對於精通專業知識的讀者來看，可能也會有不一樣看法的地方，這點期望能獲得理解與寬容看待。知識愈學愈專自然而然會抱持自我的想法，所以有與周遭他人不同想法的傾向。而且愈乖僻其技術也愈高超。本書期許做為建築相關業務的專業入門書，盡筆者之所能以簡單明瞭陳述內容，在讀完本書之後能研讀更高階的專門書，或透過實務經驗開闊知識基礎。

筆者除了在大學任教以外，也從事日本國內各個地區的結構設計業務。因此深深感悟到日本各地區業務的進行方式或各方面的設計方式想法等的差異性。此外，也有和國際結構設計師合作的機會，更是領會到比日本國內更大的不同，持相反意見的情況也相當多。建築結構設計必須具備物理學基礎，然而即便這是世界共通性的學問，卻受到各國家的法規、自然環境、個人經驗技術等等因素影響產生相當大的差異化。筆者曾與台灣建築相關的設計師共事，台灣和日本比起其他國家感覺是鄰近許多。這本書是提供初學者、甚至是朝結構設計深化了解的讀者學習的參考書，或許也非常適用於台灣，因此若能夠應用本書內容於實際作業的話是筆者的榮幸。還有，期待因為這本書而對日本建築設計感到興趣的讀者，未來相繼在日本嶄露頭角。

最後由衷感謝X-Knowledge出版社協助筆者完成本書，並向繁體中文版的所有工作人員致上最深的感謝之意。
江尻憲泰
江尻建築構造設計事務所代表‧
一級建築師、結構設計一級建築師、JSCA建築結構師
2017年7月

Chapter1 結構基礎

1何謂建築結構──建築結構是什麼？
2何謂建築結構──所謂結構設計是要做什麼？
3結構的概念──培養對結構的概念！
4具代表性的建築結構材料──掌握住建築材料的特性！
5鋼的特性──鐵與鋼有什麼不同嗎？
6混凝土的特性──混凝土的特徵是什麼？
7鋼筋混凝土的特性──鋼筋混凝土的特徵是什麼？
8木材的特性──木材的特徵是什麼？
9特殊材料──土牆在現代還可以使用嗎？
10型鋼──為什麼要在鋼骨造中使用H型鋼？
11斷面性能？──什麼是斷面性能？
12各式各樣的載重──因作用方向與時間不同，載重也不同！
13固定載重──結構計算中最基本的「固定載重」是什麼？
14移動載重──記住「移動載重」的值與用法吧！
15地震力──地震力是什麼？
16地盤分類──可由地盤分類可以了解地震震動的特性嗎？
17風載重──風載重是怎樣計算出來的？
18風力係數──因建築物形狀之不同，受到的力量也會跟著不同嗎？
19積雪載重──雪國的設計與東京不同嗎？
20溫度應力──建築物會因為氣溫與季節而產生變化嗎？
21結構形式──只有柱與樑真的會安全嗎？
22結構種類──首先要加強的結構種類是什麼？
23框架結構──「框架結構」是什麼？
24斜撐結構──斜撐結構的優點與缺點
25桁架結構──三角形為什麼有很高的強度？
26板結構（耐震壁）──設計耐震壁的訣竅是什麼？
27承重牆結構──設計承重牆結構的訣竅是什麼？
28薄殼結構──什麼是薄殼結構？
29膜結構──東京巨蛋是什麼結構？
30繩索結構──什麼是繩索結構？
31砌體造結構──將磚頭疊砌而成的結構是什麼？
32混凝土空心磚造──混凝土空心磚也可以用來蓋房子嗎？

Chpter2 結構力學
33建築的單位──在建築上使用的SI單位制是什麼？
34虎克定律──建築物會產生變形的原理是什麼？
35力的平衡──計算力的平衡時需要什麼？
36力的向量與力的合成──三個人同時拉彈簧秤的話會發生什麼事？
37支點反力──哪一個是鉸接？
38力與應力──承受載重的樑上到底有怎樣的力量作用著？
39彎矩──什麼是彎矩？
40剪力──什麼是「剪力」？
41軸力──什麼是軸力？
42扭力──什麼是扭力？
43挫屈──所謂挫屈是怎麼一回事？
44應力的公式──應力的公式中最重要的是哪一個？
45簡支樑──什麼是簡支樑？
46兩端固定樑──兩端固定樑的公式是什麼？
47懸臂樑──設計懸臂樑
48應力──什麼是應力？
49莫爾的圓──莫爾的應力圓是什麼？
50馬克士威・貝提互換定理──什麼是馬克士威・貝提互換定理？
50靜定與靜不定──比較穩定的是哪一個？
52彎矩分配法──能夠簡單計算應力的方法是什麼？
53 D值法──什麼是D值法？
54里特的截面法──關於桁架有怎樣的計算方法？
55彈塑性──構材產生降伏後會變成怎樣？
56極限水平承載力與必要水平承載力──什麼是極限水平承載力？
57節點分配法──極限水平承載力是如何計算的？
58虛功原理──什麼是虛功原理？
59載重增量法──程式的載重增量法是什麼？

Chapter3 結構計算
60應力計算──應力計算有哪些方法？
61斷面計算──什麼是斷面計算？
62鋼筋混凝土造樑的斷面計算──設計RC樑的重點是什麼呢？
63鋼筋混凝土造柱子的斷面計算──設計RC柱的重點是什麼呢？
64鋼筋混凝土造樓板的斷面計算──RC樓板的設計方法是什麼？
65鋼筋的黏著力計算──什麼是黏著力？
66鋼筋混凝土的接合部的設計──接合部真的很重要嗎？
67木造樑的斷面計算──木造樑該怎樣設計比較好？
68木造柱的斷面計算──木造柱該怎樣設計才好？
69鋼骨造樑的斷面計算──鋼骨造樑該怎樣設計才好？
70鋼骨造柱的斷面計算──鋼骨柱要怎樣設計才好？
71鋼骨造斜撐的斷面計算──鋼骨造斜撐與木造斜撐是一樣的嗎？
72鋼骨造接合部的設計──接合部的接合方法哪種比較好？
73鋼骨造接頭的斷面計算──接頭該怎樣設計比較好？
74變形能力與寬厚比──確認寬厚比真的很重要嗎？
75鋼承鈑組合樓板的斷面計算──什麼是鋼承鈑組合樓板？

chapter4 結構設計
76對抗水平力的樓板設計──什麼是剛性樓板？
77層間位移角的計算──地震時建築物是安全的嗎？
78剛性模數的計算──為什麼挑空設計是很危險的？
79偏心率的計算──有可以抑制偏心的方法嗎？
80固有週期──什麼是建築物的固有週期？
81振動分析──可將地震動考慮進去來做計算嗎？
82速度反應頻譜──大地震的地震動特徵為何？
83臨界承載力設計法──要怎樣進行臨界承載力的計算？
84能量法──什麼是能量法？
85基礎的種類──板式基礎真的很堅固嗎？
86直接基礎的設計──什麼是地盤反力？
87樁基礎的設計──樁基礎的種類與原理是什麼？
88不均勻沉陷與傾斜沉陷──沉陷的建築物會危險嗎？
89隔震──所謂隔震是怎樣的結構？
90土壤液化──防止土壤液化的方法是？
91結構設計一級建築師──只有結構設計一級建築師才可以設計的建築物是？
92建築設計與結構──建築設計師與結構設計師的關係是？
93設備與結構──設備設計師與結構設計師的關係是？
94專業人員的道德觀──為什麼會發生耐震偽裝事件？
95結構的歷史──日本建築基準法與過去相同嗎？

chapter5 耐震設計
96耐震診斷──老舊的建築物會安全嗎？
97Is與Iso──老舊建築物的危險性要如何判定？
98木造的耐震診斷──木造建築的耐震診斷該如何進行？
99鋼筋混凝土造的耐震診斷──RC造的耐震診斷該如何進行？
100鋼骨造的耐震診斷──鋼骨造的耐震診斷該如何進行？
101傳統木造建築的耐震診斷──有簡易的方法可以用來診斷傳統木造建築嗎？
102耐震補強──耐震補強有哪些方法？
103木造的耐震補強──最適合木造建築的耐震補強方法是？
104鋼筋混凝土造的耐震補強──可以不設置新的牆壁來對RC造建築進行補強嗎？
105鋼骨造的耐震補強──有辦法對老舊的鋼骨造做補強嗎？
106耐震與隔震──耐震與隔震有什麼不同？

Column
1將建築物的重量與日常生活中物品的重量做比較
2記住希臘字母與符號吧
3「樓」與「層」的不同
4什麼是結構計算路徑？
5日本的結構設計歷史

附錄 詞彙翻譯對照表

導讀推薦
文／富田結構設計事務所富田匡俊
〈國立台灣大學土木工程學系兼任副教授級專業技術人員〉

原版初版在2012年出版後獲得好評，易博士出版是以忠實翻譯原則出版2014年修訂版的中文版。

作者江尻憲泰先生是日本著名的結構家，經手的結構設計橫跨歐亞上海、米蘭等城市。前幾年國際建築大師隈研吾先生在新竹縣設計的風檐，正是江尻事務所的結構設計作品。回想為了促成這項案子，因緣際會之下筆者以台灣結構顧問身分協助了此案。另一方面，江尻先生在長岡造形大學擔任教授職，一面以實務面為中心研究建築物的耦合振盪、竹結構、以及球型中空樓板（void slab）開發等，一面又在日本女子大學、早稻田大學任教，也是名優秀的大學老師。

筆者將本書的特色歸納為以下三點：
1舉日常例子且易懂方式解說結構，幫助不擅長結構的讀者可以以最低限度的算式「抓到結構的感覺」。
2 以世界視野闡述內容。
3 實務設計方面也適用於台灣。

如同作者於後記所說「本書獻給正在大學學習結構的學子或今後準備建築相關考試的讀者」，是入門讀者也能明白的內容。
例如，011「斷面性能」僅用一頁簡明扼要整理了結構設計上最基本的長方形、圓形、H型的斷面性能計算方法。022「結構種類」不提細瑣數字而是以易懂形式比較鋼筋混凝土造、鋼骨造和木造在經濟性或耐震性上的差異。090「液化」將液化過程和原理按照通常→地震發生時→液化順序圖解說明。

而且內容頗具世界性觀點，例如014「活載重」不僅介紹日本設計基準法的活載重大小，也列舉加拿大或中國方面的做法。又如028「薄殼結構」不只是日本的例子，也介紹了墨西哥或韓國的建築案例。

雖然大多數都認為日本和台灣的建築相關律法不同，但力學、數學卻是全世界共通的。再加上台灣和日本的設計法規還是有很多的共通點，例如木造方面，台灣和日本的幾乎可說是相同。067「木造樑的斷面計算」、068「木造柱的斷面計算」更是精簡整理木結構技師必要的最低限度內容，還有人工計算斷面的方法。以及101「傳統木造的耐震診斷」是江尻教授以過去經手世界知名的觀光勝地長野縣善光寺「藏經閣」的耐震補強經驗為基礎寫作而成，對於執行台灣木造歷史建築物等診斷的工作者或有興趣了解日本文化財保護方法的讀者而言，想必是相當有參考價值的內容。

本書相當適合台灣各大學學院系所做為教材使用，同時也推薦給建築相關工作者再進修、開拓結構理解的深度與廣度。期待今後以台灣為開頭能夠獲得更多海外人士的關注。

2017年6月吉日

歷年獎項
2009年Good Design Award「長岡市子育ての駅千秋　てくてく」（日本設計振興會）
2010年Good Design Award「山古志闘牛場リニューアル」（日本設計振興會）
2010 日本結構設計賞「さまざまな構造的アプローチによる作品群
」（日本結構家俱樂部）
2011年 日本建築家協會賞「長岡市子育ての駅千秋　てくてく」（日本建築家協會）
2011年 AACA賞特別賞 「山古志闘牛場リニューアル」（日本建築美術工藝協會）
2012年 日本建築學會作品賞「長岡市子育ての駅千秋　てくてく」（日本建築學會）
2013年 日本減震結構協会賞「シティホールプラザ　アオーレ長岡」（日本減震結構協會）
2014年 日本建築家協會環境賞「長岡造形大学展示館」（日本減震結構協會）
2014年 BCS賞「シティホールプラザ　アオーレ長岡」（日本建設業連合會）
2015年 日本建築學會北陸分部作品賞（大賞）「宮内中学校」（日本建築學會北陸分部）
2017年 木建築賞「川通どれみ保育園」（NPO木建築forum）