第四章 改良式梁柱接頭之設計
4.1 加勁式梁柱接頭之設計步驟
本節主要參考：FEMA(1995) 以及 FEMA (1997b)。
4.1.1 選擇塑性鉸形成位置
如果梁所承受的靜載重佔其撓曲需求比例不大時，設計塑性鉸的形成位置可 採用經驗證可行之適當的位置，否則應考慮如下所列，梁如圖4.1 所示：
（1）蓋板型：距蓋板端四分之一梁深。
（2）托肩型：距托肩端三分之一梁深。
（3）垂直肋板型：距垂直肋板端三分之一梁深。
4.1.2 計算塑性鉸處的彎矩強度
塑性鉸處的彎矩強度 Mpr以下式決定之：
Mpr =βMp =βZxFyb （4.1）
其中
β ：調整係數
F
yb ：梁斷面之標稱降伏強度 Zx ：梁斷面塑性彎矩β為將標稱塑性彎矩調整為設計塑性彎矩之調整係數，需考慮梁翼板及腹板
之材質變化、鋼材實際材料與標稱值之差異、應變固化之影響以及材料不確定性 之因數。如果此設計只進行計算分析而未進行梁柱接頭試驗時，需提高安全係數 以減少不確定性因素的影響；對於 ASTM A572 和 A913 之鋼材，原先於文獻 (FEMA 1995)中建議調整係數β採用 1.4，但在文獻(FEMA 1997b)則改建議採用 1.2 或其他經驗證之值。
4.1.3 計算塑性鉸處的剪力強度
考慮規範中規定的載重組合，以靜力分析計算塑性鉸處的剪力強度（Vp）。 例如考慮梁自重 w 及梁中央有集中載重 P 時，其塑性鉸處的剪力計算如下式，
詳如圖4.2 所示：
L
2 L2 w 2
L M P
M V
pr pr
p ′
′
′+ + +
= （4.2）
其中
L′ ： 梁兩端塑性鉸之距離
4.1.4 計算各臨界斷面處的設計強度
梁柱接頭的設計尚包括梁柱腹板交會區、銲接等部分，因此必須決定部分臨 界斷面（critical section）（如梁柱接頭接合處或柱中央）的剪力或撓曲之設計強 度。此部份的計算可以取臨界斷面與塑性鉸間的自由體進行分析。
例如梁柱接頭接合處的彎矩強度 Mf 及柱中心處的彎矩強度 Mc 計算如下 式，詳如圖4.3 所示：
Mf = Mpr + Vpx （4.3）
Mc = Mpr + Vp(x+dc/2) （4.4）
其中
db ：梁斷面深度（包括托肩、蓋板或垂直肋板）
dc ：柱斷面深度
t ：梁柱腹板交會區之腹板包括疊合板的厚度 tcf ：梁翼板厚度
傳統梁柱腹板交會區的剪力設計多以相接梁達標稱塑性撓曲強度（∑ Mp） 引致之剪力為設計載重，並以（4.7）、（4.8）式所示之鋼材的塑性剪力強度為設 計強度，因此除非梁柱接頭接合處梁的塑性鉸之應變硬化效應非常顯著，依傳統 方式設計之接頭區應可保持在彈性範圍內。由於許多的試驗（Krawinkler 1971）
顯示，製作適當的梁柱腹板交會區可在發生剪力降伏後，仍具有很穩定的消能特 性，Krawinkler 首先提出應考慮梁柱腹板交會區在降伏後，荷重能力繼續上升的 事實，建議採用（4.5）式為梁柱腹板交會區之設計剪力，認為如此可在梁撓曲 強度達到時，考慮在梁柱腹板交會區初始降伏後，柱翼板對剪力強度的貢獻，而 讓梁柱腹板交會區也進入非線性變形的範圍，以達到共同消能的目的。但國內多 採用箱型柱，其梁柱腹板交會區之腹板強度一般而言皆具有足夠之強度，因此乃 建議採用（4.7）、（4.8）式計算梁柱腹板交會區之剪力強度，如此不但可簡化設 計並且對結構之行為亦有正面之影響（葉超雄等 1997）。
4.1.6 檢核強柱弱梁條件
檢核梁柱接頭是否符合梁柱弱梁之設計原則，其梁柱撓曲強度比需符合下 式：
( )
M 1.0 f F Z
cp a yc
c >
∑
−
∑ （4.9）
∑
Mcp =Mct+Mbt （4.10）其中
Zc ：梁柱接頭上下端的柱斷面塑性模數
Fyc ：梁柱接頭上下端的柱之最小標稱降伏強度 f a ：梁柱接頭上下端的柱之軸應力
Mct
Mbt
：梁柱腹板交會區上端彎矩
：梁柱腹板交會區下端彎矩