模板支撐設計規範不足，倒塌災變還會再來！
日前發生的國道六號北山交流道模板支撐倒塌災變，造成七死三傷慘劇，令人嘆息。而身為模板支撐方面的學者，我們的感受更為深沉，因為之前若有模板支撐規範供相關工程施工參用，相信該次災變應可免於發生。大致上，營造業職業災害種類繁多，不過基本上可分成管理類及力學專業類兩大類災害。管理類災害主要有墜落、感電等項，理論上工地若能落實勞工安全衛生相關法規，應可掌控。力學專業類災害主要為倒塌及崩塌，需要藉由力學專業來避免。此次北山交流道模板支撐倒塌屬於後者，有必要從力學角度來深入檢討。
模板支撐倒塌涉及設計、施工及材料三個層面，安全的模板支撐首先需設計正確、其次工地按圖施作、最後確認工地現場所用材料與原設計強度吻合，三者缺一不可，否則極可能發生倒塌災變。勞委會近年來推動丁類危險性工作場所審查，對重大公共工程的主辦機關及監造單位作要求，其目的是讓這兩個單位督導模板支撐施工廠商，落實現場按圖施作，因此模板支撐施工品質已能逐漸控管，且工地材料一般也大致吻合原設計強度。目前最大的問題則是出在設計上，因為現行的模板支撐設計並未隨著科技進步作調整，還一直沿用舊版鋼結構設計規範的條款。
目前國內營造工地模板支撐結構設計所使用的規範，係參考美國鋼結構容許應力法(ASD)，主要以構件為設計依據(member-based design)，單獨考慮拉力、壓力、梁、柱等構件之強度，認為每根構件強度只要符合設計規範，整體結構即為安全。這種以構件強度為依據的設計法則，無法正確評估模板支撐受壓後的整體結構極限承載力，主要是因此種強度計算忽略整體結構的挫屈行為，也就是說有可能每根支撐構件均未破壞，但結構卻可能因整體不穩定而挫屈倒塌。
針對這個結構整體強度問題，2005年歐盟及泛大英國協地區頒佈了鋼結構設計規範新的要求，其中載明需要檢核鋼結構系統的「彈性極限載重因子」(Elastic critical load factor)，當該值小於某特定值時，就須採用非線性分析方式進行整體結構系統強度計算。依循此精神，澳大利亞及香港鋼的結構設計規範中已明文規定該值小於5時，需要作非線性分析，以確認結構整體強度是否足夠。如此，則橋梁工程模板支撐結構系統的彈性極限載重因子值若小於5，按上述規範即需作非線性分析驗核強度。反觀國內，由於目前之鋼結構設計規範尚無此規定，因而無法評估模板支撐結構整體性的失敗問題。對於一般鋼結構，這種彈性極限載重因子值小於5的情形較少，但是對於模板支撐結構系統，由於其側向勁度較低，而基礎強度也較差，因此整體穩定性較低，此情況發生倒塌機會相當大。
其實，除了9月30日北山交流道發生的支撐倒塌事變外，去年也有兩起類似的橋梁工程倒塌事件，包括98年11月23日凌晨台鐵新竹內灣線新橋模板支撐倒塌，及98年11月30日東西向快速道路大華系統交流道橋梁模板支撐倒塌。不過，由於這兩起倒塌事件並未發生人員死亡，因此較無新聞性，而未被重視。
許多研究顯示，橋梁工程模板支撐多屬於大細長比結構，其失敗與結構整體系統挫屈行為有關，而因此類相關設計規範尚未引進，國內工程界對整體結構系統挫屈強度的分析及設計較為陌生。這種缺乏完整設計規範以供設計者參考的現象，實為一結構性問題，國內所有橋梁工程的模板支撐，若未按此理念作檢核設計，都有相當大的潛在倒塌危險性。政府有關鋼結構規範的主管機關，實有必要儘快針對現有鋼結構設計規範不足處進行增修，現階段或可參考歐盟及泛大英國協地區之鋼結構設計規範，增列大細長比結構之非線性分析要求，以協助解決橋梁工程模板支撐倒塌問題。（作者分別為國立雲林科技大學營建工程系教授兼系主任、國立台灣大學土木工程系教授兼系主任、國立中興大學土木工程系名譽教授）
