第一章
在民國 90 年編列之初,考量世界在鋼結構設計法上已漸漸趨向以載重與強度 係數設計法(Load Resistance and Factored Design)為主軸,此種設計法類似鋼筋混凝 土的極限強度設計法(Limit State Design),主要是以統計的方法並以強度(strength) 設計為基礎而發展出來的設計法,與業界使用已久的容許應力法(Allowable Stress Design)相比較,載重與強度係數設計法以機率理論設計,使結構的安全性較能達 到一致之水準,也較為經濟與安全,也因此在擬定本規範時則以此法為依歸,而未 考慮將容許應力法納入。
惟經過多年後的今日,原本認為會漸漸失去其市場的容許應力法,並沒有如原 來想像的被淘汰,反而將原有的設計基礎由應力轉型為強度,名稱也更名為容許強 度法(Allowable Strength Design),如此將可以與載重與強度係數設計法在結構構材 的計算上採用相同的公式,對於原來容許應力法的使用者的設計習慣由應力設計轉 變為強度設計,也對於規範在編撰上將較為簡易清晰,由美國鋼構造協會(AISC) 在 2005 年編撰的鋼結構建築規範(Specification for Steel Structural Buildings),與美 國 鋼 鐵 協 會 (AISI) 在 2007 年 的 冷 軋 型 鋼 構 材 設 計 規 範 (Specification for Cold-Formed Steel Structural Members),可觀察出皆將載重與強度係數設計法與容 許強度法合併編列成為一本規範,所以本次規範修訂也將容許強度法一併考量修 正,因此在本章第 1.3 節設計準則以予納入說明。
第二章
本次在第二章『載重』的修正依據主要為美國鋼鐵協會所編定之「北美冷軋型 鋼構材設計規範」(North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members),並參考美國土木工程師學會所制定之「建築與其他結構最小 設計載重」(Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures)。除了原有的 載重與強度係數設計法的載重係數與載重組合加以修正外,亦另加一節以規範容許 強度法的載重組合。
原本在第 2.2 節解說部分所提的”強度折減因子(strength reduction factor)”,以 予移除並納入第一章第 1.3.2 節中加以說明。另第 2.3 節『其他載重』以予刪除,
第三章 各章修正說明
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並在第 2.2 節的解說中加以說明。
第三章
為因應市場需求並於國外同步,將原規定的抗拉強度與降伏應力比不能低於 1.13 的限制改為 1.08,另外也提出國外可運用於冷軋型鋼結構上的材料修正。
第四章
在第 4.3.1 節均布受壓之加勁肢材的有效寬度公式的修正上,將原有隱藏在細 長因子()裡的彈性挫屈應力(Fcr),明顯的呈現在計算公式上。
在第 4.3.2 節上的修正,將原有僅針對「均布受壓具有圓孔之加勁肢材」的設 計要求,擴大加入“具有非圓孔之加勁肢材”的相關規定。
在第 4.3.3 節「腹板及具應力坡度之加勁肢材」方面,原先用於計算腹板有效 寬度的公式,對於腹板全寬(ho)與翼板全寬(bo)比值超過 4.0 時,會產生不保守的現 象,因此,對於 ho / bo 4 情形下的計算公式仍加以保留,新增對於 ho / bo > 4 情形 下的計算公式。另外,對於原來規範未能含括“具應力坡度之 C 型斷面開孔腹板”
的部分,新增一節(第 4.3.3 節)以予相關規定。
研究結果發現原第 4.4.2 節「具應力坡度之未加勁肢材及邊緣加勁材」,對於挫 屈係數 k 值使用 0.43,用以計算具應力坡度的未加勁肢材似乎是有些保守,因此對 於具應力坡度未加勁肢材的有效寬度計算提出修正。
原第 4.5 節的標題為「具中間加勁材或邊緣加勁材之肢材有效寬度」,此次修 正將“中間加勁材”與“邊緣加勁材”以予分節處理,將具中間加勁材之肢材的有 效寬度規定移至第 4.6 節,而新修正的第 4.5 節「具邊緣加勁材之均佈受壓肢材的 有效寬度」中所適用的相關計算,僅針對邊緣加勁材為簡單突唇者,其因乃是先前 版本的計算方式,似乎在較複雜的邊緣加勁材的斷面上有不保守的問題存在。
在新修正的第 4.6 節部分,前一版(民國 93 年)“具單個中間加勁材之均布受壓 肢材”和“多個中間加勁材之加勁肢材”的相關規定,主要以先前的研究結果發展研 擬。透過後續的相關研究,本次將具單個中間加勁材或多個中間加勁材均佈受壓肢 材的有效寬度計算,以予整合處理。另外,有別於前一版僅考量局部挫屈的影響,
新修正的具中間加勁材之均佈受壓加勁肢材的板挫屈係數,取決於兩類的挫屈行 為:(1)局部挫屈-中間加勁材在變形中維持一樣的位置;(2)扭曲挫屈-中間加勁 材隨著板挫屈的曲線移動。
冷軋型鋼構造建築物結構設計規範與解說修正研擬
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原第 4.6 節”加勁材”的部分,考量其作用乃屬撓曲構材的範疇,移至第六章以 予修正說明。
第五章
受拉構材的受拉強度原規定以淨斷面(An)的降伏計算之,在本次修正上,將承 受軸向拉力載重的標稱受拉強度的計算與「鋼結構極限設計法規範與解說」內容所 呈現的計算法一致,也就是受拉強度應取在全斷面的降伏強度或在淨斷面之斷裂強 度兩者之較低者。
載重與強度係數設計法上的強度折減因子()與容許強度法上的安全因子
(),分別與本國鋼結構極限設計法規範與解說和鋼結構容許應力法規範與解說 相同,也與美國鋼構造協會的鋼結構建築規範的值相同。
第六章
依非彈性保留容量計算標稱撓曲強度時,對於構材具未加勁受壓肢材的 Cy值 提供新的計算公式。
側向挫屈強度的要求,在本章分別給予不同的設計規定:(1)具開放斷面構材 的側向-扭轉挫屈強度;及(2)具中空方管構材的側向-扭轉挫屈強度。
本章增加了對於具開放斷面構材可能發生扭曲挫屈(Distorsional Buckling)不穩 定的破壞行為,並提供不同的設計公式給予不同斷面型式的要求。
對於原章節考慮翼板以貫穿式接合於鋼承板或外覆板之梁及翼板連接屋頂系 統摺板之梁,將此章節更動移至第十章組合構材中。
剪力強度的規定修正分別給予不同的設計考量:(1)腹板不具有開孔,及(2)C-型斷面腹板具開孔。
腹板皺曲強度的設計考量於本章節中作大幅度的修改,包括使用單一腹板皺曲 強度設計公式,配合表列之不同斷面型式所提供的設計係數,並依據不同的載重條 件決定各項係數。另外,對於 C-型斷面腹板具開孔時也增加了這個設計規定。
本章也增加對於無側向支撐的撓曲構材承受彎曲-扭轉載重(Combined Bending and Torsional loading)時的設計規定要求。
第七章
本章的修改及增加的內容主要是對於軸心載重受壓之構材,其軸壓強度除了依 第三章 各章修正說明
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據原設計規定外(即考慮降伏、撓曲、撓曲-扭轉、及扭轉挫屈之標稱強度),另外增 加對於 I 型、Z 型、C 型、帽型或其他開放型斷面的扭曲挫屈強度(Distorsional Buckling Strength)的設計要求。第 7.5 節-翼板連接鋼承板或外覆板之受壓構材移 至第十章組合構材中。
第八章
對於承受軸力及彎矩之構材,本章提供依據容許強度設計法(ASD)及載重與強 度係數設計法(LRFD)之後設計規定,當構材承受軸向拉力與撓曲交互作用時,其 標稱拉力強度應依規範第五章之規定計算;在構材承受軸向壓力與撓曲交互作用 時,其標稱壓力強度應依規範第七章之規定計算。而構材之標稱撓曲強度則依第六 章相關之規定計算。
第九章
在第 9.2 節中影響空圓管標稱撓曲強度之因子(D/t)修正;在第 9.3 節修正有效 中空圓管之斷面積。
第十章
原先版本在第 10.4 節僅規範了牆體隔間柱(立柱)與其組合,在考量外覆材支撐 的計算上似乎過於保守,因此本次在本節的修正上,移除了原有的內容,而採用與 AISI 規範同步的方式編列,除了考量有 AISI 具有大量的研究數據為基礎外,另外 亦增加了其他構材,如框梁、桁架與樓板框架及屋頂系統的運用與規範。
原 10.3.2.1 節承受重力載重之屋頂系統的支撐之錨定—上翼板連結外覆材者移 至 10.6.4 節說明與修改。
對於第五章考慮翼板以貫穿式接合於鋼承板或外覆板之梁及翼板連接屋頂系 統摺板之梁,將此章節更動移至第十章第 10.6.1 節與第 10.6.2 節予以規範說明。
原第 7.5 節-翼板連接鋼承板或外覆板之受壓構材,更動移至第十章第 10.6.3 節予以規範說明。
第十一章
在第 11.2.2 節中修正電弧點銲有效熔融區之直徑(de)為 9.53mm;在第 11.2.2.1 節增訂鋼板與鋼板接合處之電弧點銲標稱剪力強度;在第 11.2.2.2 節連接鋼板及支 冷軋型鋼構造建築物結構設計規範與解說修正研擬
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承材的每一電弧點銲,於無偏心載重下,其上揚標稱拉力強度之公式修正;在第 11.2.6 節修訂點銲的標稱剪力強度計算公式,並刪除以表列板厚與標稱剪力強度之 關係;增加剪力遲滯現象對斷面張力強度影響之一節,以說明對斷面於銲接處有效 淨斷面積之破壞及降伏現象;在第 11.3.2 節修正接合部淨斷面之破壞強度(剪力遲 滯),包含接合部材料是否有無開孔情形等均納入考慮因素;在第 11.3.3 節增訂螺 栓接合承壓強度之計算公式,並增列螺栓承壓強度係數及承壓接合方式之修正係 數;在第 11.4.2 節修訂從連結物中心點到任一邊緣的距離(即邊距) ;在第 11.4.3.2 節修訂螺絲邊距大小影響連結物剪力強度之計算公式;在第 11.4.4.2 節在考慮螺絲 型式與墊圈使用情形,修訂螺絲標稱穿刺強度;增訂剪力與穿刺力之聯合作用、張 力撕裂、區塊剪力撕裂等內容;在第 11.6.1 節刪除材料接合之承壓面為混凝土支承 之情形。
第十二章
配合行政院公共工程委員會所頒定之公共品質管理作業要點,修正部份用詞、
用語。
第十三章
新增地 13.3.5 節-纖維板外覆材,也就是說用於抗剪力的牆體外覆材,除了原 設定的鋼板、石膏板與木質板外,牆體外覆材的可使用纖維板外覆材。
對於所負的 3 種表格-「剪力牆之耐風及其它平面側向力標稱強度」、「石膏板 與纖維板之耐風及耐震力」、「剪力牆之標稱耐震抗剪力」進行全面的更改與說明。