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【千秋報】統一編號:26433832台灣經常有地震，風災雨災更是頻傳，災難來臨時建物如何保持完整，是土木結構專注研究的課題。成功大學土木系副教授王雲哲創新研發「高韌性黏彈複合材料梁柱接頭」，確保「強柱弱梁」結構，其消散模數高於傳統材料1,000至10,000倍，當外力破壞時，可以將外來的能量消除，使建築物在極大外力衝擊下，不會產生瞬間毀壞，柱子得以保持完整。

 

建築中「強柱弱梁」的結構，是防震防災最重要的規範之一，柱子要保持完整，才不會造成建築骨牌式的毀損，過去在建築的梁和柱之間是以硬性的結構，強性焊接，遇強震時梁和柱連帶斷裂，也造成屋宇崩塌全面毀損，如能在梁柱接合之間，將破壞力先消除，梁即使斷了，柱子也能保持完整。

 

因此梁柱接頭的研究就特別重要，也是建築結構施工品質與強度最難控制之處，建築界稱其是耐震補強的盲點，王雲哲副教授的研究是結合軟鋼材料與高分子材料，將原來的鋼鐵材料鏤空，造成彈性，再填補橡膠高分子材料，此「高韌性黏彈複合材料梁柱接頭」，遵循黏彈性複合材料力學理論的預測，使其在微小變形時，高分子材料提供所需的黏彈性質，在較大變形時，軟鋼材料以塑性方式，提供能耗行為，進而大幅提升梁柱接頭整體的韌性及能耗，使其不發生脆性破壞。

 

王雲哲副教授表示，外力撞擊時，可以透過消散模式將外力化除，再以材料的承受度承接破壞力，他帶領的研究團隊透過實驗室的力學計算，「高韌性黏彈複合材料梁柱接頭」的消散模式比傳統鋼材高1,000到10,000倍，但是耐受的勁度就稍弱，是鋼材的四分之一。他說，既然消散外力能量提高了，勁度自然不用太強。    

 

這項研究最令人亮眼的是運用價廉的橡膠高分子材料，王雲哲副教授說，過去對梁柱接頭的研究大多集中於幾何形式上的改良，少在材料上進行研究，以軟鋼結合高分子橡膠，橡膠普遍容易取得，價廉又富彈性，當年代久遠，橡膠脆化，還可以抽換式維修，維修簡易又價廉。

 

該項研究除了用於建築物也可用於其他用途，影響廣泛。王雲哲副教授說，最主要的影響是同時用黏彈性質與塑性變形，增加複合材料吸附應變能的能力，以達到高韌性及高能耗的性質。當破壞不幸發生時，此複合材料接頭可將破壞局部化，即僅發生接頭破壞，以維持整體結構物的完整性，原因為整體接頭強度低於其它構件。因此除了將此梁柱接頭用於一般建築物或超高樓層結構，此複合材料接頭也適用於任何機械構件中，桿件連結之處，增加其韌性及消能性質，同時保護主要構件不會隨之破壞。

 

「高韌性黏彈複合材料梁柱接頭」簡易又實用，極有市場性，王雲哲說，生命財產的安全遠重要於其他任何顧慮。在高樓結構物或橋梁中，此高韌性複合材料梁柱接頭將大幅提升結構物之安全，因此產業價值潛力甚巨，目前已經申請台灣的專利，美國及其他國家的專利亦已在積極的規劃及佈局中，並且已經獲選成大的萌牙計畫。再加以驗證其靜動態性質之後，即可廣泛地推廣應用於建築物中或機械構件。