第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說
6.2 建議
根據本研究小組試算之SRC 柱鋼筋比結果發現，在正常配置下之 SRC 柱主筋 鋼筋比ρ 其值大多界於 1%~3%之間，與目前規範所定之上限值 4%相比，具有相r 當程度的調整空間，建議SRC 柱之最大鋼筋比ρ 上限可將其調降為 3%，不但可r 以避免SRC 柱配筋過密的問題，同時也降低 SRC 構造的施工複雜度，使 SRC 構 造之工程品質得以提升。因此，本研究初步建議在我國SRC 構造設計規範的第九 章第9.7.3 節「柱之設計細則」之本文中，修改以下有關「SRC 柱鋼筋比」之內容：
(以下建議修訂之規範條文，以「細明體」之字型表示)
9.7.3 柱之設計細則
鋼骨鋼筋混凝土柱除應符合第四章之規定外，亦應符合以下要求：
1. 柱之斷面尺寸
通過幾何形心量測，包覆型鋼骨鋼筋混凝土柱斷面之最小尺寸不得小於 30 公分，且其與斷面另一垂直方向尺寸之比值不得小於 0.4。
2. 柱之主筋
(1) 鋼骨鋼筋混凝土柱斷面各角落至少須設置一支主筋，且主筋斷面積 與全斷面積之比不得大於百分之三。
(…以下部分與原規範相同，故予以省略)
第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說
89
5.7 採用螺旋箍筋之 SRC 柱「強度折減係數」
5.7.1 動機與目的
由於ASCE 7-98[60]的載重係數與載重組合逐漸獲得認同，因此在 2002 年之 後出版的ACI 318 規範[7,58,61]皆是依據 ASCE 7-98 的載重係數與組合。2002 年 之後出版的ACI 318 規範與先前 1999 年版的 ACI 318-99 規範[62]在載重係數與載 重組合上有明顯不同，前者採用「1.2D 與 1.6L」，但是後者則採用「1.4D 與 1.7L」，
亦即這兩種規範所採用的載重係數並不一致，故其相應之強度折減係數亦應隨之調 整。目前我國SRC 規範[10]對於 SRC 構造中 RC 部分所採用之強度折減係數，即 是依照ACI 318-02 規範第九章中之規定。
再者，由於RC 柱配置螺旋箍筋(Spiral)時，其對混凝土之圍束效果明顯比配置 橫箍筋(Rectangular Hoop)者為佳，所以 2008 年出版的 ACI 318-08[7]對於採用螺旋 箍筋之RC 受壓構材，將其強度折減係數φc由ACI 318-02 的 0.7 提升為 0.75。因此，
本研究建議我國SRC 規範對於採用螺旋箍筋之 SRC 柱，其 RC 部分的強度折減係 數φc亦應參照ACI 318-08 之規定，由 0.7 提升為 0.75。
5.7.2 建議修訂之規範條文與解說
本研究建議於我國SRC 構造設計規範第二章第 2.6 節「載重係數與強度折減 係數之配合」之解說，以及第六章第6.4.1 節「強度疊加法」之本文中，修訂有關 採用「螺旋箍筋」之SRC 柱其 RC 部分的強度折減係數，將其強度折減係數φc由 原本的0.7 提升為 0.75。(以下建議修訂之規範內容，以「細明體」之字型表示)
2.6 載重係數與強度折減係數之配合
鋼骨鋼筋混凝土構造因同時涉及鋼骨構材與鋼骨鋼筋混凝土構材之設 計，有關載重係數與強度折減係數之使用與配合，應依本規範相關章節之規 定辦理。
解說﹕本規範採用ASCE 7-98[60]之建議作為載重係數與組合之主要依據。基本 上，此一規定與內政部所定之「鋼結構極限設計法規範及解說」[47]中的 規定大致相同。不過，此一規定與國內工程師過去多年來熟悉的1999 年 版的 ACI 318 規範[62]中所採用的載重係數有明顯差異。例如，對於靜 載重與活載重組合所採用之載重係數大小，鋼結構極限設計法規範中採 用「1.2D 與 1.6L」，但是 ACI 318-99 規範則採用「1.4D 與 1.7L」，亦 即這兩種規範所採用的載重係數並不一致。
由於ASCE 7-98 的載重係數與載重組合逐漸獲得認同，因此在 2002 年之 後出版的ACI 318 規範[58,61]皆是依據 ASCE 7-98 的載重係數與載重組 合。由於2002 年之後出版的 ACI 318 規範與先前 1999 年版的 ACI 318-99 規範在載重係數與載重組合上有明顯不同，故其相應之強度折減係數亦 應隨之調整，如表C2.6.1 所示。
再者，由於 RC 柱配置螺旋箍筋(Spiral)時，其對混凝土之圍束效果 明顯比配置橫箍筋(Rectangular Hoop)者為佳，所以 2008 年出版的 ACI 318-08[7]對於採用螺旋箍筋之 RC 受壓構材，將其強度折減係數φc由ACI 318-02 的 0.7 提升為 0.75。因此，本研究建議我國 SRC 規範對於採用螺 旋箍筋之SRC 柱，其 RC 部分的強度折減係數φc亦應參照ACI 318-08 之 規定，由0.7 提升為 0.75，如表 C2.6.1 所示。
表 C2.6.1 RC 部分之載重係數與強度折減係數之配合 壓力 φc
折減係數 載重係數
撓曲 φb
剪力
φv 橫箍筋 螺箍筋 ACI 318-99(舊) 0.9 0.85 0.7 0.75 ACI 318-02(舊) 0.9 0.75 0.65 0.7 ACI 318-08(新) 0.9 0.75 0.65 0.75 (資料來源：本研究整理)
第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說
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6.4.1 強度疊加法
鋼骨鋼筋混凝土柱之設計受壓強度 φcPn 得採用「強度疊加法」計 算如下：
φc Pn ＝ φcs Pns ＋ φcrc Pnrc (6.4-1) 其中：
Pns ＝ 鋼骨部分之標稱受壓強度，依 6.4.2 節之規定計算
Pnrc＝ 鋼筋混凝土部分之標稱受壓強度，依 6.4.3 節之規定計算 φcs ＝ 鋼骨部分之強度折減係數，φcs ＝0.85
φcrc ＝ 鋼筋混凝土部分之強度折減係數 (1) 包覆型鋼骨鋼筋混凝土柱﹕
(i) 配置橫箍筋，φcrc ＝0.65 (ii) 配置螺箍筋，φcrc ＝0.75 (2) 鋼管混凝土柱﹕
(i) 填充型鋼管混凝土柱，φcrc ＝0.75 (ii) 包覆填充型鋼管混凝土柱，φcrc ＝0.7
解說﹕(本節原有之解說不變，僅修訂有關 RC 部分的強度折減係數φc 之內容) 由於 RC 柱配置螺旋箍筋(Spiral)時，其對混凝土之圍束效果明顯比配置 橫箍筋(Rectangular Hoop)者為佳，所以 2008 年出版的 ACI 318-08[7]對於 採用螺旋箍筋之RC 受壓構材，將其強度折減係數φc由ACI 318-02 的 0.7 提升為0.75。因此，我國 SRC 規範對於採用螺旋箍筋之 SRC 柱，其 RC 部分的強度折減係數φc亦參照ACI 318-08 之規定，由 0.7 提升為 0.75。
5.8 .SRC梁柱接頭採用補強或減弱式接頭之必要性探討 5.8.1 動機與目的
一個經過適當設計的梁柱接頭，其梁柱構件在地震力作用下，應可發展出足夠 的塑性變形，使其具有可靠且足夠的韌性以消散地震引致之能量。然而在1994 年 美國加州洛杉磯發生規模6.6 的北嶺地震，以及 1995 年日本發生規模 7.2 之阪神地 震後，發現傳統鋼結構梁柱接頭的變形能力不足，其主要原因為於地震力作用時，
梁柱接頭最大受力位置位於梁柱交接面，使破壞大多發生在梁柱交接面之銲道，而 銲道破壞將造成梁柱構件無法發展出足夠的塑性變形來消散地震所引致之能量。
為了改善梁柱接頭之耐震性能，FEMA 350[63]乃建議鋼骨梁柱接頭可採用以 下兩種型式：(1) 補強式接頭；(2) 減弱式接頭。此兩種型式之接頭可將梁柱接頭 最大受力位置由梁柱交界面移開，使塑性角產生於梁端，避免如傳統梁柱接頭因最 大受力位置位於梁柱交界面而使破壞發生於銲道。
我國鋼結構設計規範第13 章耐震設計第 13.6 節中，對於韌性抗彎矩構架之梁 柱接頭亦有類似FEMA 350 之規定[47]。然而，我國 SRC 構造設計規範[10]中，對 於SRC 梁柱接頭是否須採用上述補強或減弱式接頭，並無明確之要求。因此，在 工程實務上，常常造成許多相關工程顧問業者及土木與結構技師之困擾，故本研究 小組乃針對於此一主題進行較深入的研究並提出以下初步之建議。
5.8.2 研究發現與初步建議
一般鋼結構梁柱接頭採用「補強」或「減弱」式接頭之主要目的，在於使梁柱 接頭最大受力位置由梁柱交界面移開，以避免梁柱交界面銲道破壞。不過值得注意 的是，SRC 構造於梁柱接頭處，SRC 柱中除了鋼骨之外，外層尚有鋼筋混凝土存 在；而SRC 梁柱「接頭區的鋼筋混凝土」可以對插入接頭區之鋼梁提供有效的束 制，扮演類似「補強式接頭」的角色，使得鋼梁與SRC 柱中鋼骨接合處之銲道受 到接頭區鋼筋混凝土的保護。
第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說
SRC1-VR1.38 4.77 3.74
SRC2-VR1.15 6.20 5.48
SRC3-VR0.98 4.77 3.81
徐振益
SRC1-MR2.24 5.24 4.14
SRC2-MR1.26 5.23 3.99
楊宗翰
(2008)[37] SRC2-BOX-S
未減弱（未切削翼板） 未補強（未加銲蓋板）
鋼樑上形成
良好塑性鉸 6.68 5.73
如表5.2 所示，楊宗翰[43]、徐振益[44]、Weng 等[37]等在滿足強柱弱梁及接 頭區剪力強度等條件下，針對此一主題進行一系列大尺寸且鋼梁未經減弱(切削)或 補強之SRC 梁柱接頭反復載重試驗。試驗結果發現，SRC 梁柱接頭區由於鋼梁受 到SRC 柱混凝土的圍束，雖然鋼梁並無減弱(切削)或補強，但仍可在離開 SRC 柱 面外發展出所需之塑性轉角，且梁柱接頭區之混凝土均保持良好狀態無嚴重開裂情 形，如照片5.1 至 5.3 所示。另外，如圖 5.6 至圖 5.8 所示，試體之遲滯迴圈均相當 飽滿，顯示此種形式之 SRC 梁柱接頭，雖然鋼梁並無減弱(切削)或補強，但仍可 充分發揮韌性，達到保護鋼梁與SRC 柱中鋼骨接合處銲道之目的。
再者，翁正強等[45]進行三組採用「五螺箍」SRC 柱之大尺寸梁柱接頭反復載 重試驗，其中一組採用SRC 柱接鋼梁，另兩組採用 SRC 柱接 SRC 梁（三組鋼梁 均未減弱或補強)。試驗結果發現，三組 SRC 梁柱接頭試體之層間變位角均可達 4.0%弧度，梁之塑性轉角亦大於 3.0%弧度。此外，反復載重遲滯迴圈相當飽滿，
且當層間變位角到達4.0%弧度時，梁之彎矩強度仍可維持大於 80%之極限彎矩強 度，亦即沒有發生強度驟降的情形，顯示SRC 梁柱接頭之鋼梁並未減弱（切削）
或補強，仍具有優越之抗震能力。
綜合以上之分析討論與一系列的大尺寸SRC 梁柱接頭往復載重之實驗結果，
本研究小組初步建議，當採用SRC 梁柱接頭時，在滿足強柱弱梁及接頭區具有足 夠的剪力強度等條件下，SRC 梁柱接頭區的鋼筋混凝土可以扮演類似「補強式接 頭」的角色，因此其鋼梁可以不採取減弱（翼板切削）或補強（加銲蓋板或肋板）
措施。
第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說
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圖 5.5 SRC 構造接頭區混凝土扮演「補強式接頭」之功能 (資料來源：本研究繪製)
銲道（鋼梁與柱中鋼 骨之交界面）
鋼梁與 SRC 柱混凝 土表面之交界面
鋼梁 外層鋼筋混凝土
柱中鋼骨
銲道
鋼梁與SRC 柱混凝土 表面之交界面
鋼梁
柱中鋼骨
接頭區鋼筋混凝土 扮演類似「補強式 接頭」之功能
(a) 試體 SRC2-VR1.15
(b) 試體 SRC3-VR0.98
圖 5.6 鋼梁接 SRC 柱之反復載重與位移遲滯迴圈圖 (資料來源：參考書目 44)
第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說
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(c) 試體 SRC4-VR0.82
圖 5.6 鋼梁接 SRC 柱之反復載重與位移遲滯迴圈圖(續) (資料來源：參考書目 44)
(a) 試體 SRC1
圖 5.7 鋼梁接 SRC 柱之反復載重與位移遲滯迴圈圖 (資料來源：參考書目 43)
(b) 試體 SRC2
(c) 試體 SRC3
圖 5.7 鋼梁接 SRC 柱之反復載重與位移遲滯迴圈圖(續) (資料來源：參考書目 43)
-150 -100 -50 0 50 100 150
Displacement (mm)
-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800
Load (kN)
-1600 -1200 -800 -400 0 400 800 1200 1600
Beam Moment (kN-m)
-6 -4 -2 0 2 4 6
Story Drift Angle (% rad)
Specimen SRC2
＋Pu：765 kN
－Pu：702 kN
第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說
Beam Moment (kN-m)
-6 -4 -2 0 2 4 6
Story Drift Angle ( % rad)
(a) 試體 SRC1-BOX-N
(a) 試體 SRC1-BOX-N