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目前國內較常採用的梁柱彎矩接合的施工方式有以下兩種:

(1)托梁接合﹙ 現場高強度螺栓接合﹚

此種接合方式屬於日本式的作法,乃是在柱梁交接處於工廠製作 時即完成一段梁斷面當作托梁,於工地現場吊裝時再將梁與托梁利用 高強度螺栓予以接合。其優點為將現場電銲作業減至最低,可以得到 較好的品質;缺點在於由工廠將具有托梁的柱運送至工地運輸成本較 高。

(2)翼板全滲透銲腹板栓接或銲接之接合﹙ 現場銲接接合﹚

這種接合方式屬於美國式的作法為目前最常見者。其作法為於工 廠製作時將連接板銲接於柱構材之上。於現場吊裝時利用高強度螺栓 或銲接將連接板與梁腹板加以結合,再將梁翼板與柱以工地銲接方式 加以完整的接合,其缺點在於工地銲接的品質較難控制。

日本式的梁柱接合方式,托梁與柱是以銲接接合,而托梁與梁是 以梁與梁之彎矩續接設計(參見第四章)。本章中只探討美國式的梁柱 彎矩接合方式,並介紹一些美國鋼鐵協會(AISC)設計手冊之梁柱彎矩 接合方式(包括端銲式、平板式與雙 T 式接合)以供參考。依據容許應 力法與極限設計規範 10.1.2 之規定,彎矩接合必須依據接合處的結構 分析所得之彎矩與剪力設計。

自從美國北嶺與日本阪神地震發生後,傳統的梁柱彎矩接合被認 為不具有充分的耐震韌性,以抵抗地震時的反復側向載重,目前美國 有關當局已通令廢止傳統的梁柱彎矩接合方法。現在美日等國正進行 大規模的相關試驗,以尋求替代性的梁柱彎矩接合方式,目前尚無具

體結果,在本章中將只簡略地介紹傳統的梁柱彎矩接合方式,在下一 章將介紹兩種新開發的韌性梁柱彎矩接頭。

7.1 梁柱彎矩接合之鋼柱加強

由於鋼梁上的彎矩大部份是藉由翼板軸力形成的力偶傳遞至鋼 柱,軸拉力(壓力)的集中載重可能使鋼柱產生破壞,設計規範規定 H 型鋼柱斷面必須作以下的檢核﹕

(1)翼板之局部彎曲

軸拉力使鋼柱翼板產生變形,此種變形可能使鋼柱的翼板與腹板 接合的銲道,因承受過量的載重而破壞(參見容許應力法與極限設計 規範 11.2.2)。

(2)腹板之局部降伏

此鋼柱腹板的強度規定與鋼梁腹板承受集中載重的情況非常類 似(參見容許應力法與極限設計規範 11.2.3)。

(3)腹板壓皺

通常不會控制梁柱彎矩接合鋼柱的構件強度(參見容許應力法與 極限設計規範 11.2.4)。

(4)腹板之受壓挫屈

軸壓力可能使鋼柱腹板承受很大的集中應力,而導致腹板之局部 挫屈(參見容許應力法與極限設計規範 11.2.6)。

(5)腹板之剪力強度不足

鋼柱腹板剪應力可能很大(參見容許應力法與極限設計規範 11.2.7)。

若鋼柱無法滿足上述的設計要求,則鋼柱需要配置適當的加勁板 (加勁板之設計規定參見容許應力法與極限設計規範 11.2.8)。

至於組合銲接箱型鋼柱,目前的設計規範沒有相關的規定,現在 實務上的作法大致上有兩種,即是內部加勁法與外部加勁法,參見圖 7.1 與 7.2。

7.2 翼板全滲透銲腹板栓接之接合

例題 7.1(容許應力法)

H-446×199×8×12 斷面之梁以翼板全滲透銲腹板栓接接合法連 接於柱之翼板上,梁之反力 10 t,彎矩為 12 t-m。鋼料均為 SM 400(Fu =4.1t/cm2),採用日本 JIS 規格 F8T M22 高強度螺栓。試設計 此接合:(a)若為承壓型接合,剪力面含螺紋;(b)若為摩阻型接合,

螺栓為標準孔徑,剪力面含螺紋。

設計步驟:

腹部接合板之設計請參見例題 6.1。

(a)與(b)之上下翼板之接合:上下翼板皆採用 SM 400 鋼板之相稱銲材 E70XX全滲透銲接(參見規範之表 10.2.5)。

(a)接合之詳圖請參見圖 7.3。

(b)接合之詳圖請參見圖 7.4。

例題 7.2(極限設計法)

H-446×199×8×12 斷面之梁以腹部連接板接合法連接於柱之翼 板上,梁之因數化反力 15 t,因數化彎矩為 18 t-m。鋼料均為 SM 400(Fu =4.1t/cm2),採用美國 ASTM 規格 A325 M22 高強度螺栓。以

剪力面含螺紋之承壓型螺栓設計。

設計步驟:

腹部接合板之設計請參見例題 6.2。

上下翼板之接合:上下翼板皆採用 SM 400 鋼板之相稱銲材 E70XX 全滲透銲接(參見規範之表 10.2.5)。

接合之詳圖與圖 7.3 相同。

7.3 其他型式的梁柱彎矩接合

其他較不常用的梁柱彎矩接合有三種,包括端銲式、平板式與雙 T式接合,茲分別介紹如下:

(1) 梁端直接銲於柱之翼板上,形成端銲式接合(參見圖 7.5)。

(2) 平板式連接為藉梁之上翼板頂面與下翼板底面,均緊貼裝置一水 平鋼板與柱連接,平板與梁翼板可藉螺栓或角銲連接一起,平板 與柱翼板則用槽銲連接。另用一塊豎板藉螺栓裝於梁腹板之一 側,其豎邊則用角銲與柱翼板連接(參見圖 7.6)。

(3) 平板式之連接若將上下平板,換以 T 型之鋼件則成為雙 T 型連接 (參見圖 7.7)。

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