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4.1 研究結果

過去有關高強度螺栓與銲接併用接合強度試驗研究採用的試體設計與結果 相近,都是由橫向銲接破壞控制併用接合極限強度與變形能力,但因為各研究對 於試驗結果採取的分析方法有所差異,最後導致美日規範有很不同的發展。本研 究重新分析上述試驗結果,特別是高強度螺栓滑動變形與併用接合變形能力,以 期釐清橫向銲接是否限制高強度螺栓發展滑動強度等問題。本研究首先針對 Masuda et al.(2001) 試驗所獲併用接合變形能力與強度進行分析。之後進一步彙 整相關試驗的強度資料進行交叉比對。本研究也依據現行規範評估併用接合標稱 強度,並取其與試驗強度之比值作為併用接合強度安全係數,進行分析與探討。

本研究根據上述分析所獲主要結果如下:

(1) 日本建築學會高強度螺栓接合指針 (2003) 建議,可以 0.2 mm 當作螺栓滑動 變形。分析後發現,高強度螺栓與銲接併用接合變形能力皆大於規範建議之 螺栓滑動變形。也就是,與銲接併用並無限制高強度螺栓滑動變形之情形。

(2) 為了作比較,試驗所獲的併用接合變形能力與橫向銲接變形能力之比值為變 形比。分析後發現,高強度螺栓與銲接併用接合變形比超過 1 的實驗例不在 少數,最大甚至達 2.1 (45 組試體)。也就是,與高強度螺栓併用未必就會限 制橫向銲接變形之發展。

(3) 為了作比較,試驗所獲的的併用接合強度與個別接合強度總合之比值定義為 強度比。螺栓與銲接併用接合的強度比大多在 0.9 前後 (45 組試體)。對照下,

縱向銲接與橫向銲接併用接合的強度比大於 0.9 (4 組試體)。也就是,兩種併 用接合強度比相當。

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(4) 交叉比較後發現,併用接合變形比分佈從 0.08 至 2.11,而對應的強度比大 多分佈在 1.5 至 2.5 之間。整體而言,併用接合強度比與變形比有一起增加 之趨勢,但變形比極低的情形 (例如變形比 0.08) 強度比仍超過 0.8。

(5) 為了作比較,根據規範計算的高強度螺栓滑動強度標稱值與併用接合強度標 稱值之比值定義為螺栓強度貢獻比。分析結果,螺栓強度貢獻比分佈從 0.1 至 0.8,併用接合強度安全係數大多分佈在 1.5 至 2.5 之間,而整體的安全係 數平均值為 1.92 (全部 119 組試體)。螺栓強度貢獻量在 0.6 以上,安全係數 隨之增大趨勢,未來研究可增加試驗組數進一步確認

4.2 建議課題

(1) 既有的試驗研究受限於試驗機能力,所以接合試體大都採 5 mm 或 6 mm 小尺寸銲喉深度。這類銲道通常強度超強現象特別明顯 (working group on the combined joints 1969,1970),且在實際銲接施工後的銲喉深度往往超過設計預 期 (Masuda et al. 2001, Sato 2002)。實際的銲接量比設計值大,導致銲道變形 能力與強度都增加,以致於分析推論結果是併用的高強度螺栓沒有滑動或發 揮強度 (Manuel& Kulak 1998)。未來的研究應該針對以上問題,設計試體採 用更一般尺寸的銲喉深度進行進一步的試驗研究。

(2) 伴隨著材料科學的進步,越來越多超高強度鋼材出現,例如超高強度螺 栓 F14T 即是一例。因應未來新建與補強之需求,建議採用不同鋼材進一步 對(超)高強度螺栓與銲接併用接合進行試驗研究與設計分析。

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參考文獻

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內政部營建署 (2007) 鋼構造建築物鋼結構施工規範

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Masuda et al. (2001) Experimental Study of the Behavior of Combined Joints Using Fillet Welding and High Strength Bolts, Journal of Structural and Construction Engineering, AIJ, 543, 145-152

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Manuel Thomas J. and Kulak Geoffrey L (1998) Strength of Joints That

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