具有支撐桿件的梁柱接頭

L

L

L

需求彎矩 彎矩容量

柱 梁

a b

c

Radius=(4c

+b

)/8c

圖十三、 切削式梁柱接頭切削尺寸

第三節 具有支撐桿件的梁柱接頭

此梁柱接頭已取得我國發明專利，其概要係在結構抗彎矩接合附 近，支撐桿件之一端依附於被支撐桿件（通常為梁桿件），另一端與被支撐 桿件共同以抗彎矩接合與連結桿件（通常為柱桿件）結合，形成構架。當 結構承受載重，被支撐桿件因受彎矩產生撓曲，在受到支撐桿件的支撐後，

支撐桿件及被支撐桿件彼此產生相對的作用力，第十四 a 圖所示自被支撐

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桿件端點 A、B 作之桿件撓曲線之切線，撓曲線自切線之偏移量為被支撐桿 件在支撐處之位移。第十四 b 圖所示為支撐桿件抵抗被支撐桿件撓曲，支 撐桿件撓曲線形式及支撐桿件所受作用力之反作用力之方向。第十四 c 圖 示支撐桿件抵抗被支撐桿件位移，形成被支撐桿件之彎矩在接合處與支撐 點之間轉折，被支撐桿件在梁柱接合處彎矩為 M，此時支撐桿件承受的彎 矩為 Ms；支撐桿件加上支撐桿件彎矩達到 M+Ms。

圖十五示H 型鋼梁桿件兩端兩側空間各有一對槽型鋼支撐桿件 (C-250x90)連結被支撐桿件（梁桿件 H-500x300），支撐桿件一端與柱作抗彎矩 接合，另一端在支撐位置與被支撐桿件接觸。構架承受彎矩時，被支撐桿 件撓曲，受到支撐桿件抵抗被支撐桿件撓曲作用，被支撐桿件在梁柱接合 面彎矩因而減少。

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查手冊槽鋼HxB 250x90mm t1=11mm t2=14.5mm, Ix=4680 cm4, Sx=374cm3,

因此L1 調整為

L1=(3x4680x2) L2/2=87.56cm, 取 90cm，支撐位置為 115cm

以上述桿件設計構架，當構架頂點承受側向力，彎矩如圖十六，顯示支 撐桿件發揮作用，使被支撐桿件兩端自支撐處至梁柱接合面彎矩趨於一致。

圖十六、 具有支撐桿件構架彎矩

從構架側推過程變形形狀觀察，其側推分析，側推步驟、位移、基底剪 力及預期發生塑鉸位置之狀態如表五，側推第二步時，梁桿件兩端先達到 B-IO 性能點，側推第三步時梁桿件兩端達到 B-IO 性能點，而支撐位置達到 IO-LS 性能點。側推第四步時狀態不變。側推第五步時，梁桿件兩端達到 LS-CP 性能點，而支撐位置達到 C-D 性能點，抗彎矩強度急遽下降。側推 第六步時，一處支撐位置超過性能點 E。然而梁桿件抗彎矩尚未完全用盡，

從側推第七步至側推第十一步梁桿件及支撐桿件設定塑鉸仍朝彎矩轉角較 大的性能點變化，直到梁桿件兩端超過性能點 E。

不同斷面支撐桿件的影響

前例決定支撐位置時，選取較計算結果大的整數值，從側推結果發現梁 桿件兩端先達到 B-IO 性能點，也就是支撐桿件 I 值比可造成梁桿件兩端及 支撐處同時達到 My 的桿件 I 值小。因此另外採用支撐桿件 I 值較大的兩種

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槽鋼，1. HxB 300x90mm, t1=12mm, t2=16mm, Ix=7870cm4 2. HxB 380x100mm, t1=10.5mm, t2=16mm, Ix=14500cm4，測試斷面強度對於塑 角形成機制的影響。

支撐桿件換成300x90 槽鋼後，側推分析結果側推步驟、位移、基底剪 力及預期發生塑鉸位置之狀態如表六，顯示在側推第二步時，仍然是梁桿 件兩端先達到 B-IO 性能點，側推第三步時梁桿件兩端及兩處支撐位置均達 到 B-IO 性能點。直至側推第五步時，兩處支撐位置分別達到 C-D 及 LS-CP 性能點，側推第六步時，一處支撐位置性能點超過 E。

支撐桿件換成380x100 槽鋼，側推分析結果側推步驟、位移、基底剪力 及預期發生塑鉸位置之狀態如表七，側推第二步時，梁桿件兩端及一處支 撐位置達到 B-IO 性能點，側推第三步時，一處支撐位置達到 IO-LS 性能點。

同樣側推第六步時，一處支撐位置性能點超過 E。構架以 300x90 槽鋼或 380x100 槽鋼除了一處支撐位置較早達到 B-IO 性能點，其形成塑鉸機制大 致相同；而側推過程中，顯示一旦梁桿件支撐位置彎矩超過 My，其塑鉸發 展性能點迅速超過 E，而兩端與柱接合位置皆僅達到 LS-CP 性能點。此結 果與支撐桿件採用 250x90mm 槽鋼相比，原設計支撐位置性能點超過 E 時，

兩端與柱接合位置也達到 D-E 性能點，亦即塑鉸發展較完整。

另外，以250x90mm 槽鋼作支撐桿件，側推至第十步時，支撐桿件與柱 接合處性能點方進入 B-IO；以 300x90mm 槽鋼作支撐桿件，側推至第五步 時，支撐桿件與柱接合處性能點進入 B-IO；以 380x100 槽鋼作支撐桿件，

側推至被支撐桿件支撐位置性能點超過 E 時，支撐桿件與柱接合處性能點 仍保持在彈性範圍內。

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表六、具有支撐桿件構架（支撐桿件為 300x90 槽鋼）側推步驟、位移、基 底剪力及預期發生塑鉸位置之狀態

SAP2000 v7.40 File: FRAMEC5Y115C3090 Kgf-cm Units PAGE 1 11/21/04 11:38:08

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表七、具有支撐桿件構架（支撐桿件為 380x100 槽鋼）側推步驟、位移、

基底剪力及預期發生塑鉸位置之狀態

SAP2000 v7.40 File: FRAMEC5Y115STRONG Kgf-cm Units PAGE 1 11/19/04 20:23:59

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-10 10 30 50 70 90 110 130

0 10 20 30 40 50

層間位移 cm 基底剪力 1000Kg

具支撐桿件接頭 傳統接頭 切削桿件接頭

圖十七、 各種梁柱接頭構架側推圖

因此如果期望梁桿件支撐位置及兩端與柱接合位置在劇烈地震情況 下，塑鉸發展一致，可採用斷面 I 值較小的支撐桿件。例如以支撐處及梁柱 接合處彎矩超過 My 計算撓曲一致的支撐桿件，如果期望支撐桿件持續保持 彈性，可以使用斷面較大桿件，並在支撐塊位置墊入彈性材料（被支撐桿 件的撓曲＝支撐桿件的撓曲＋彈性材料變形），設計時端看其性能著眼而決 定採用方式。

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