第二章 文獻回顧
第一節 國內現行鋼結構與耐震設計相關規範
第二章 文獻回顧
第一節 國內現行鋼結構與耐震設計相關規範
壹、 鋼構造建築物鋼結構設計技術規範-鋼結構極限設計法規範及解說(內政 部營建署，2010)
1. 耐震設計適用材質[第 3.1.2 節、第 3.1.3 節]
依據規範之規定，鋼結構耐震設計所使用之鋼材與焊材，應符合下列檢驗程 序與方法，及所列之材料標準。
(1) 鋼材檢驗：
未列於規範中之鋼材應依CNS 2608「鋼料之檢驗通則」及相關之國家檢 驗測試標準，或政府主管單位認可之國際通行檢驗標準檢驗測試，確認 符合其原標示之標準，且證明達到本規範之設計標準者方可使用。
(2) 鋼材品質證明：
鋼結構所使用之各項材料，應由原生產廠家出具品質證明書，或公正檢 驗機構之檢驗報告，文件內應備有具體之數據及明確之陳述，足以證明 該項材料符合所指定之材料標準。無廠家產品檢驗合格證明書之非整批 零星鋼料或成品鋼料，依每5 公噸及其不足 5 公噸部分或依每一群、每 種尺寸均須分別各作一組試驗。各項材料如因特殊情況，必須使用同等 規格品時，除須經證明其材質及加工性均符合原規定外，並經原設計者 簽認許可，方可採用。如對鋼材的品質有疑義時，應抽樣檢驗，其結果 應符合國家標準的規定和原設計之要求。
(3) 耐震設計用鋼材：其材料規格應符合下列規格：
a) CNS 13812 建築結構用軋鋼料：
SN400A、SN400B、SN400C、SN490B、SN490C。
b) CNS 2947 銲接結構用軋鋼料：
SM400A、SM400B、SM400C、SM490A、SM490B、SM490C、
SM490YA、SM490YB、SM520B、SM520C、SM570。
c) CNS 4269 銲接結構用耐候性熱軋鋼料：
SMA400AW 、SMA400BW 、SMA400CW 、SMA400AP 、 SMA400CP 、SMA490AW、SMA490CW、SMA490AP、
SMA490BP、SMA490CP。
d) CNS 4435 一般結構用碳鋼鋼管：
STK 290、STK 400、STK 490、STK 500、STK 540。
(4) 耐震設計用銲材：
使用遮護金屬電弧銲接、潛弧銲接、氣體遮護金屬電弧銲接、包藥銲線 電弧銲接等銲接方法之全滲透銲接，其相稱銲材於-29℃時至少具有 27 焦耳之衝擊韌性值，其中，銲接材料之選用，應以符合下列國家標(CNS) 為原則，但因部分銲接材料尚未訂定國家標準，考慮目前及未來可能之 需求，規範規定使用者得以選用符合美國銲接協會(American Welding Society, AWS)或日本工業規格(Japanese Industrial Standards, JIS)規定之銲
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λpd，但未超過表 2.1 之λp者。半結實斷面係指任一受壓肢之寬厚比超過λp，但 未超過表 2.1 之λr者。細長肢材斷面係指若斷面受壓肢之寬厚比超過λr者。
凡肢材僅單邊支撐，且其自由邊與壓應力作用方向平行者，稱為無加勁肢，
其寬度決定如下：
(1) W、H、I 或 T 型鋼構材之翼板，寬度 b 取標稱全寬度之半。
(2) 角鋼肢及槽鋼和 Z 型鋼之翼板，寬度 b 取標稱全寬度。
(3) 鋼板寬度 b 取自由邊到第一道螺栓線或銲道之距離。
(4) T 型鋼之腹板深度 d 取標稱全深度。
凡肢材在平行壓應力作用方向之兩側邊均被支撐者稱為加勁肢，其寬度之決 定如下：
(1) 熱軋型鋼或銲接組合斷面之腹板深度 h 為兩翼板間之淨深度。
(2) 組合斷面之翼板或隔板，寬度 b 取兩相鄰螺栓線之距離或銲道之距離。
(3) 熱軋或冷彎矩形結構鋼管之翼板，寬度 b 取兩腹板間凈距減去每一邊內 側之角隅半徑，假如角隅半徑不知時，寬度可取斷面全寬度減去3 倍板 厚度。
(4) 圓形結構鋼管，直徑 D 取鋼管之外徑標稱直徑。
(5) 銲接箱型斷面寬度 b 取全寬減去兩邊板厚。
表2.1 極限設計法受壓肢之寬厚比限制(Fy：tf/cm2)
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1 x 2
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向加勁板與大梁腹板以螺栓連接時，其間距不得大於 30cm 若用斷續填角銲時，
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M1/M2之比為正值；當構材成單曲率彎曲時，M1/M2枝筆為負值。
(3) 含斜撐構架之受壓構材，若在構材彎曲平面兩端點間受橫向力作用時，
Cm之值可依合理分析方法決定之或依以下之規定：
a) 構材在所考慮彎曲平面之端點受束制者，Cm = 0.85。
b) 構材在所考慮彎曲平面之兩端點未束制者，Cm = 1.0。
8. 承受衝擊或反復荷重之彎矩接合設計[第 10.1.3 節]
受束制之梁、大梁和受束制桁架之端部接合，應依其接合處之勁度所計得彎 矩與剪力之合成效應設計之。承受衝擊或振動之接合部，應使用銲接或摩阻型高 強度螺栓設計之。因特殊需要而不容許螺栓滑動，或因承受反復荷重之接合部，
亦應使用銲接或摩阻型高強度螺栓設計之。
9. 梁翼板切除與扇形銲接孔[第 10.7.3 節]
所有扇形銲接孔之長度須能使得銲接處離預定銲道趾部之距不大於開孔之 1.5 倍。扇形銲接孔之高度應足夠容納與鄰接板間之銲材且提供墊板之空隙。圖 2.1 所示為幾種可行方法。梁翼板切除與扇形銲接孔採熱切割時表面應加以磨平 以消除其刻痕或尖銳之凹角。對於巨型型鋼及厚度超過 50mm 之組合型鋼，並應 使用磁粉探傷或滲透液探傷法檢驗之。若扇形銲接孔或梁翼板切除之彎曲轉變段 以預先鑽孔或鋸孔，則不需再磨平。
圖 2.1 扇形銲接孔之施工
10. 耐震設計-放大設計地震力[第 13.3 節]
結構分析時除須檢核各種載重組合外，若其他條文規定需再考慮放大地震力 𝐸′之情況時，使用 E' =1.4FuE，其中，E 為地震力，Fu為結構系統地震力折減係 數，其值不必超過 2.5。若使用放大地震力時其載重組合如下：
1.2D+0.5L±1.0 𝐸′ (2.15) 0.9D±1.0 𝐸′ (2.16) 對於停車場、供公眾使用之集會堂以及活載重超過 0.5 tf/m2 者，式(2.15)中 L 之 載重係數應使用 1.0。又使用 E'時不需同時考慮正交方向地震力之影響。
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(1) 設計撓曲強度 Mu
梁柱接合處之撓曲強度須依下述個別規定之一決定之；惟若梁柱接 合之作用非用來抵抗彎矩，且接合之變形能力可容許桿件在放大變位（含 地震力之載重組合計算所得之變位乘以係數 1.4Fu ）下仍能維持接合之 原有功能，則梁柱接合之撓曲強度可不須滿足下述要求。
a) 梁柱接合處所需之撓曲強度 Mu為下列二者中之較小者；此外銲接時 採用之銲條除應與母材相稱外且至少應在 CNS3506 級以上。
i)梁標稱塑性彎矩 Mp。
ii)梁柱腹板交會區標稱剪力強度所對應之梁端彎矩。
b) 補強式接頭
梁柱接合處所需之撓曲強度 Mu為梁臨界斷面產生塑性鉸時對應 之梁 端彎矩,惟計算該彎矩時應考慮臨界斷面部位實際鋼材材質之 變異性及鋼材應變硬化之影響；此外銲接時採用之銲條除應與母材相 稱外且至少應在 CNS3506 級以上。
c) 減弱式接頭
梁柱接合處所需之撓曲強度 Mu為梁標稱塑性彎矩 Mp；此外銲接 時採用之銲條除應與母材相稱外且至少應在 CNS3506 級以上。
(2) 設計剪力強度
接合處之剪力強度須能抵抗由載重組合 1.2D＋0.5L 而得，並加上梁 臨界斷面處產生該斷面之塑性彎矩所造成之剪力。但所需之剪力強度不
須超過由載重組合式 1.2D＋0.5L±1.0 E 所得之剪力。
(3) 塑性之轉角要求
a) 梁柱接頭所需塑性轉角( θ p)應以下述三規定之一決定之：
i) 0.03 弧度。
ii)非線性動力分析所得之最大塑性轉角加上 0.005 弧度。
iii) θ p = 1.1(R −1.0) θ E
其中 R 為結構系統韌性容量。 θ E為在設計地震力 E 作用下之最大 層間變位角。
b) 梁柱接頭所能提供之塑性轉角應以下列方式之一決定之：
i)反復載重試驗，最大塑性轉角以彎矩試驗強度之 90%值所對應之最 大轉角為基準。
ii)若未進行結構試驗，則設計者應提供一可信之証明，說明其設計之 柱、梁桿件、側向支撐條件及接頭細部與過去所進行過之破壞試驗不 僅在設計方式上相同，且其採用之材料、銲接方法、尺寸、銲接孔形 式、施工方法、施工流程皆與過去所做的結構試驗情況類似，而其最 大梁翼板厚不大於 1.25 倍過去所試驗之梁翼板厚，且其梁翼板之塑 性模數與全斷面塑性模數之比值不小於過去所試驗之梁。
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(3) 梁與Ｈ型柱接頭區腹部疊合板之銲接
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a) 多層結構頂層之柱。
b) 各柱設計剪力總值應低於該樓層設計之 20%，且各軸線於平面尺寸 1/10 的範圍內，此類柱之設計剪力總值不超過該軸線範圍內總設計剪 力之33%。
(2) 在某一樓層中之柱，其樓層之側向剪力強度較上一樓層者大百分之五十 以上時。
16. 耐震設計-韌性抗彎矩構架-梁柱接頭處之側向束制[第 13.6.6 節]
(1) 若柱在接頭區以外保持彈性，則柱翼板之側向支撐僅須設置於梁柱接頭 與梁上翼板同高處。但在下列各情況成立時，才可假設柱在接頭區以外 在彈性範圍內：
a) 柱強度符合式(2.19)。
b) 柱在 1.2PD+0.5PL±1.4FuPEcPn之載重組合下仍然保持彈性。
(2) 若柱接頭區以外無法如上述情形保持彈性，則需符合下列規定：
a) 柱翼板在與梁上下翼板同高處均須設置側向支撐。
b) 上述側向支撐須能抵抗梁翼板強度(Fybf tf)之 2%。
c) 柱翼板之側向支撐可直接或間接由柱腹板或梁翼板提供之。
17. 非側向束制接頭[第 13.6.6 節]
包含梁柱接頭之柱，若接頭在垂直於抗震構架平面方向無側向支撐，則在計 算該柱在垂直於抗震構架平面方向之挫屈強度時，應取相鄰側向支撐間之距離為 柱高，且除符合 8.1 節之要求外，尚須滿足下列規定：
(1) 柱之設計力為垂直載重加上下述二項之較小者：
a) 1.4Fu倍的地震力。
b) 對應於梁或梁柱腹板交會區設計強度 1.25 倍之地震力。
(2) 柱設計強度之計算應假設柱為兩端鉸接。
(3) 柱之 L/r 小於 60。
(4) 柱在垂直於抗震構架平面方向之設計彎矩應包括支撐設計力所引致之彎 矩加上柱在該方向位移所引起之Ｐ-△效應。
18. 耐震設計-韌性抗彎矩構架-梁之側向支撐 [第 13.6.7 節]
梁之上下翼板均須設置足夠之直接或間接側向支撐。側向支撐之間距應滿足 7.2.4 節之規定且不得超過 170ry/Fy。其中 ry為梁弱軸之迴轉半徑(cm)，Fy為梁鋼 材標稱降伏強度(tf/cm2)。上述側向支撐須能抵抗梁翼板強度(Fybf tf)之 2%，此外 梁承受集中載重處若會產塑性鉸則亦需設置側向支撐。
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0.55
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若鋼骨鋼筋混凝土構材中之鋼骨部分或鋼筋混凝土部分，其中之一 不能滿足強度檢核之要求時，則可依以下方式重新分配鋼骨與鋼筋混凝 土所需分擔之軸力與彎矩，然後再重覆上述步驟(a)與(b)之強度檢核。軸
若鋼骨鋼筋混凝土構材中之鋼骨部分或鋼筋混凝土部分，其中之一 不能滿足強度檢核之要求時，則可依以下方式重新分配鋼骨與鋼筋混凝 土所需分擔之軸力與彎矩，然後再重覆上述步驟(a)與(b)之強度檢核。軸