削切蓋板與鋼梁接合細節

試體 1

圖 2.5 為試體 1 接頭區之立面圖及平面圖，試體 1 的削切蓋板與梁翼 板採用高強度螺栓接合，並依據 LRFD(2001)以承壓型螺栓強度設計接合 處所需要的螺栓數量，假設削切蓋板上所能傳遞的力由削切蓋板最窄處的 截面積來決定：

=

1180

=

_{u R R}

RFP

F b t

P

kN (2.12) 若採用 A490 直徑為 25 mm 的螺栓，則螺栓承壓強度

φ R

_n由螺栓的剪力強度 與蓋板承壓強度中之小值決定：

=

197

=

vbolt b

n

F A

R φ

φ

kN 剪力強度 (2.13)

(

^2.4

) ⁼

⁴⁴⁶

=

_{bolt fb u}

n

d t F

R φ

φ

kN 承壓強度 (2.14) 其中

φ

(= 0.75)為折減係數，

F

_vbolt為螺栓的極限剪力強度，

A

_b為螺栓斷面

積，

d

_bolt為螺栓直徑，

t

_fb為鋼梁翼板厚度，

F

_u為鋼材(A572 Gr. 50)之極限 強度。則一顆 A490 直徑 25 mm 螺栓若採用承壓設計其強度為 197 kN，共 計需採用 6 顆螺栓，可提供 1182 kN 的螺栓強度，此六顆螺栓均鎖至規範 規定之最小拉力，一顆螺栓滑動的強度為 106 kN (LRFD 2001)，則六顆螺 栓滑動的強度預估為 636 kN。

依據 FEMA 350 (2000) 第 3.6.3 節，蓋板與梁翼板接合採螺栓設計時，

需檢核螺栓的剪力破壞、淨斷面剪力撕裂破壞、淨斷面張力斷裂破壞，及 塊狀撕裂破壞，檢核計算式為：

RFPF

fail

M

M >

(2.15) 其中

M

_fail為當破壞開始產生時，柱面之彎矩強度，各種破壞模式之檢核如

下：

(i)當張力斷裂強度

F

_u

A

_nt大於剪力撕裂強度0.6

F

_u

A

_nv時：

T

n為削切蓋板承壓強度，

S

₄如圖 2.6 所示，經計算當削切蓋板達淨斷面 剪力斷裂破壞，柱面彎矩強度

M

_fail

=

2714 kN-m，大於試體一削切蓋板所 能發揮之柱面彎矩強度

M

_RFPF

=

620 kN-m，滿足(2.15)式破壞檢核要求。

試體 2

試體 1 與試體 2 採用相同尺寸與材質的削切蓋板，但試體 2 (如圖 2.7 所示)削切蓋板則是以螺栓摩阻型強度配合梁翼板的填角焊設計接合細 節， 其目的 為防 止 螺栓滑動，藉 此與試體 1 比 較兩者 的差異 。根據 LRFD(2001)規定，以摩阻型接合設計之高強度螺栓可與焊接共同分擔載 重，為須先鎖緊高強度螺栓後在進行焊接，若先焊接則焊接熱量將使鋼板 產生扭曲變形而影響摩阻面之密接作用，致影響其摩阻強度，一顆 A490 直 徑 25 mm 摩阻型螺栓強度

φ R

_n為 106 kN (LRFD 2001)，六顆摩阻型螺栓可提 供 636 kN 的螺栓強度，則焊接所要分擔的載重為削切蓋板傳遞的力扣掉摩 阻型螺栓的螺栓強度，因此焊接強度

φ R

_w為：

( )

w RFP n

w

w

F a L P N R

R φ φ

φ =

0.707

⋅ = −

(2.27) 其中

φ

(= 0.75)為折減係數，

F

_w為焊材的標稱強度，

a

為焊接深度，

L

_w為 焊接長度。只焊接梁翼板與削切蓋板縱向部份，兩側各焊接 200 mm，蓋板 端部與梁翼板處不進行焊接，焊接深度經計算須大於 10 mm，最後焊接深 度採用容許的最大焊深 12 mm，焊接強度為 737 kN，最後削切蓋板與梁之 接合強度為 1373 kN，大於削切蓋板所要傳遞的力(1180 kN)。柱面之彎矩 強度

M

_fail為：

( + )( + )

1

=

⁷⁸⁴

=

_{n w b RFP TF}

fail

N R R d t L

M φ φ

kN-m (2.28) 其中

φ R

_n為摩阻型螺栓強度，

φ R

_w為焊接強度，

L

_TF1為螺栓群中心至柱面彎矩

梯度比例。柱面接合細節的彎矩強度

M

fail

=

784 kN-m，大於試體 1 削切蓋 板所能發揮之柱面彎矩強度

M

RFPF

=

620 kN-m，滿足(2.15)式破壞檢核要 求。此外，試體 2 於削切蓋板與柱面相接處設置 2 片 12 mm 的加勁板以縮 短削切蓋板的挫屈長度。。

試體 3

試體 3 之設計細節如圖 2.8 所示，削切蓋板全部以填角焊接於梁翼 板，焊接位置為削切蓋板與梁翼板縱向部份及削切蓋板端部，削切蓋板軸 力強度

P

_RFP為 1200 kN(見表 2.2)，接合處之焊接強度為：

(

^0.707

)(

1 1 2 2

)

¹³⁶⁴

2

1

+ = + =

=

w w w w w w w

w

R R F a l a l

R φ φ φ

φ

kN (2.29) 其中

φ

(= 0.75)為折減係數，

a

_w1為削切蓋板沿梁翼板縱向部份之焊接深度，

2

a

w 為削切蓋板端部之焊接深度，

l

_w1為削切蓋板沿梁翼板縱向部份之焊接長 度，

l

_w2為削切蓋板端部之焊接長度。若在削切蓋板與梁翼板縱向部份採用 最大的焊深 12 mm，焊接長度為 220 mm，而位於削切蓋板端部與梁翼板處 採用 18 mm 的焊接深度及焊接長度 200 mm，經計算削切蓋板與梁的接合 強度為 1364 kN，大於削切蓋板軸力強度 (1200 kN)。其接合細節的柱面彎 矩強度

M

_fail為：

( )

4 2

( )

5 ⁸⁰³

1

+ + + =

=

w b R TF w b R TF

fail

R d t L R d t L

M φ φ

kN-m (2.30) 其中

L

_TF4(= 1.23)為削切蓋板與梁翼板縱向部份焊接中心至柱面彎矩梯度 比例，

L

_TF5(=1.32)為削切蓋板端部焊接至柱面彎矩梯度比例。此彎矩強度 大於試體 3 削切蓋板所能發揮之柱面彎矩強度

M

_RFPF

=

627 kN-m，滿足式 (2.15)破壞檢核要求。

試體 4

在文檔中 削切蓋板鋼骨梁柱接頭之耐震行為研究 (頁 32-38)