鋼骨結構物

鋼骨建築結構物近幾年已廣為使用於國內之高樓建築，但是由於鋼骨結 構屬於預鑄性之結構，須於工地現埸以螺栓接合或電焊方式來組立樑柱接頭 部份，相對地將會產生部份之影響；由國內之研究得知，於鋼骨柱接合處之 強度大致可以達到預期的目標，但在韌性要求部份則會到細部設計及施工程 序之影響，發生脆性斷裂的現象；故對於新建之鋼骨建築結構物，應努力確 保其強度及韌性之要求；而已完成之結構物，更應致力於研究樑柱接合處之 補強方式，以使強度達到預期目標，韌性不會因而降低抵抗能力。

由於國內鋼骨建築結構物補強方式之相關研究極少，只收集到陳生金 教授「高層鋼骨結構樑柱接頭常見問題及高韌性接頭之開發」之研究，其 中提出了樑柱接合處之補強方式－「塑性轉角」，塑性轉角平均值高達 4.22%，幾為傳統方法的 5 倍，且其施工容易亦可減少現場之大量銲接，可 大幅提昇鋼骨高樓結構之耐震性能，此種創新之方法經非線性有限元素法 分析，大型結構試驗證實此工法之優越性，可解決鋼骨大樓樑柱接頭韌性 不足之問題。

4.2.2.2 國外研究現況 美國

由於鋼結構建築(WSMF)為組裝焊接接合而成的，所以其抵抗能力受到 接合的影響，於是在其 1994 年為了研究鋼骨結構物的損害情形，組成了一 個組織稱為 SAC，進而擬定補強技術及設計可以抵抗地震力的鋼骨結構。

其組織的架構包括了三個團體，一是加州結構工程協會（Structural Engineers Association of California，簡寫為 SEAOC)，其二為應用科技委員 會（Applied Technology Council，簡寫為 ATC)，及加州大學地震工程學系 California Universities for Research in Earthquake Engineering ，簡寫為 CUREE)；而研究之資金來源主要由聯邦緊事務管理總署 FEMA 及加州政府 救災復災指揮中心 OES 提供；SAV 組織初期進行了 2 年的研究，擬定鋼骨 結構之補強技術及新的抗震設計，其成果即為 FEMA 267( 出版日期為 1995 年，共 248 頁)，而第二階段的研究現在正執行當中。（如需進一步的了解可 傳送 E-mail:[email protected]）

圖 4.2.2.2-1 研究鋼骨結構物之 SAV 組織

日本

日本鋼骨結構之使用甚為普遍，據統計建築物有甚大之百分比採用鋼 骨結構，而若以樓層數而言，鋼結構最多之樓層為 3 樓建築，可見日本之

SAC

SEAOC 加州結構工程協會

ATC 應用科技委員

CUREE

加州大學地震工程學系

鋼骨建築已普及至中低樓層；而日本對於鋼骨結構物之補強方式，已有相 當之研究，依據本次研究所蒐集的資料，可分為柱的補強、梁的補強、斜 撐補強及梁柱接合處之補強方式，分述如下：

(1) 柱的補強：日本對於柱的補強方式包含下列幾種。

A. 鋼板補強：於鋼骨外加設鋼板補強，其補強位置如圖 4.2.2.2-2 所示。

B. 銲接連續板：在斜撐與柱相接處柱內須銲上連續板，以防斜撐 引致之力量將柱板撕裂如圖 4.2.2.2-3；因此柱內若無連續板或 該連續板與柱板間之銲接不良皆足以造成鋼柱斷裂。

C. 柱續接處上方 30cm 處加橫隔板：在柱續接處上方 30cm 處加一 橫隔板，以束制鋼柱，使鋼柱不致因續接之過大銲量而產生變 形，如圖 4.2.2.2-4。

圖 4.2.2.2-2 柱加設鋼板補強^[11]

圖 4.2.2.2-3 斜撐與柱相接處柱內銲上連續板

[13]

圖 4.2.2.2-4 柱續接處上方 30cm 處加橫隔板^[13]

(2) 梁的補強：於鋼骨外加設鋼板補強，其補強位置如圖所示。

圖 4.2.2.2-5 梁加設鋼板補強^[11]

(3) 加設斜撐補強：包括 X 型斜撐、K 型斜撐、V 型斜撐、◇型斜撐…

等。

(a) X 型斜撐 (b) K 型斜撐 (c) ◇型斜撐 圖 4.2.2.2-6 加設斜撐補強型式^[10]

圖 4.2.2.2-7 X 型斜撐實際運用於結構體補強^[11]

(4) 接合處之補強：圖 4.2.2.2-8 所示為 H 型鋼梁柱接合處之焊接（梁端 部凸緣之焊接），焊接的好壞將攸關於建築結構物之強度及其抵抗 能力；圖 4.2.2.2-97 為梁柱及斜撐部分之補強。

圖 4.2.2.2-8 梁柱接合部^[11]

圖 4.2.2.2-9 梁柱及斜撐部分之補強^[11]