第十一章 接合設計
11.2 銲接接合
11.2.2 電弧點銲
本節所允許的電弧點銲(鎔銲)，主要是用在鋼板(片)銲接於較厚支撐材的平 銲，對於銲接部份最薄處的厚度不可超過 3.81 mm，同時，二鋼片結合在一起時 的總厚度亦不得超過 3.81 mm。
如圖 11.2-1 與 11.2-2 中所示，如果鋼片的厚度小於 0.711 mm 時，就得用銲 接墊片。銲接墊片的厚度必須介於 1.27 mm 與 2.03 mm 之間，且必須具備一最小 直徑為 9.53 mm 的預先沖孔。
必須詳細記載電弧點銲最小有效熔融區半徑 de，規範中最小的容許有效半 徑為 9.5mm。
圖 C-11.2-1 典型銲接墊片示意圖
圖 C-11.2-2 電弧點銲剖面圖
d = 電弧點銲外圍的實際直徑 da = 電弧點銲的平均直徑 對於單層鋼片 da=(d-t)
對於多層鋼片 da=(d-2 t) (不超過四層) de = 最大剪力傳遞面的熔融區有效直徑
=0.7d-1.5t ≤0.55d (11.2-8) t = 在最大剪力傳遞面上的所有母材的總厚度(不計外層塗料)
Fxx = 為美國銲接協會電極分類中銲料金屬的強度編號 Fu = 抗拉強度
註：尺寸的定義請參照圖 C-11.2-3 及圖 C-11.2-4。
沿力的方向，從銲點中心點到鄰近下一個銲點邊緣的距離，或到接合部的 最邊緣的距離，不可小於下列所示的 emin值：
emin = t F P
u u
φ (11.2-9)
當 Fu/Fsy ≥ 1.08 φ = 0.70 當 Fu/Fsy < 1.08 φ = 0.60
其中
Pu = 由銲接所傳遞的所需強度 t = 接合板中最薄處的厚度 Fsy = 降伏點
註：參照圖 C-11.2-5 及圖 C-11.2-6 中電弧銲接的邊距
此外，從銲點中心點到鄰近下一個銲點邊緣的距離，或到接合部的最邊緣 的距離，不可小於 1.5 d。同時，銲點到構材邊緣的淨間距應不得小於 1.0 d。
解說：由康乃爾大學的試驗[11.2]中確認電弧點銲的四種破壞模式，為(1)在銲接 的熔融區的剪力破壞﹔(2)鋼片沿著銲點的周圍撕裂，一直蔓延到銲點的 銲道的前緣；(3)鋼片延著銲點邊緣撕裂並且挫屈；(4)鋼片在銲點後方的 撕裂。
在許多破壞模式中須特意的是板的撕裂，因為在撕裂前或同時，將會發生 非彈性脫離平面的變形，如圖 C-11.2-7 所示，在銲接時縮小每個銲點間的 間距，可避免這種情況的發生。當二鋼片用電弧點銲銲接在框式構材上(如 圖 C-11.2-4 所示)，必須注意此二薄片之間發生剪力破壞。
在厚度小於 0.711 mm 的鋼片上加裝銲接墊片的目的，主要為避免鋼片過 度的燒穿，以免影響銲接的品質。
圖 C-11.2-3 電弧點銲 - 單鋼板
圖 C-11.2-4 電弧點銲 – 雙鋼板
圖 C-11.2-5 電弧點銲的邊距 - 單鋼板
圖 C-11.2-6 電弧點銲的邊距 – 雙鋼板
圖 C-11.2-7 銲接的扭曲破壞
11.2.2.2 拉力
連接鋼片及支撐構材的電弧點銲，其上揚標稱拉力強度 Pn取決於下式中較 小者：
1. Pn= de Fxx 4 π 2
(11.2-10) φ =0.60
2. 對於 Fu/E < 0.00187
Pn = [6.59-3150(Fu/E)]tdaFu≤1.46tdaFu (11.2-11) 對於 Fu/E ≥ 0.00187
Pn = 0.70 tdaFu (11.2-12)
φ = 0.60
以下的限制亦須考慮：
emin ≥ d
Fxx ≥ 414 Mpa Fu ≤ 565 Mpa Fxx ＞Fu
其中所有參數都定義在第 11.2.2.1 節
若電弧點銲承受到上揚的偏心拉力，則標稱拉力強度為 50%的上述值。
對於多層鋼片的接合，標稱拉力強度在採用公式 11.2-11 及公式 11.2-12 時，
需以多層鋼片的總厚度計算之。
在鋼承板或折板系統的接合中，在其邊緣重疊部份銲接的標稱拉力強度為 70%的上述值。
解說：對於電弧點銲的拉力承載能力，設計規範是根據密蘇里大學-羅拉分校 [11.5、11.6]所做的實驗，試驗結果顯示有兩種潛在的極限破壞狀態可能發 生，(1)其中最可能發生的破壞型式為鋼片在銲接周圍發生撕裂，此種破 壞的狀況的影響因素分別為鋼片厚度、平均銲點直徑以及材料的拉力強 度。(2)在某些例子中，銲點的拉力破壞也可能發生，銲點的強度可以由 熔融區的橫斷面積以及銲材的拉力來決定。試驗中[11.5、11.6]也顯示，如 果加上銲接墊片作補強，薄鋼片的銲接接合可達到公式 11.2-11 及 11.2-12 的設計強度。
本節之規定乃依據集中拉力載重對銲接部的實驗。屋頂板系統的銲接會承 受由風力所造成的上揚力，實驗顯示，因為偏心力的影響將會有 50%標稱 接合強度會受到折減[11.5、11.6]。
圖 C-11.2-8 屋頂板與鋼樑之接合
如圖 C-11.2-8 所示，偏心狀態可能發生於重疊搭接處。在兩個折板斷面之 間的搭接接合(如圖 C-11.2-8 所示)，未加勁的翼板長度以及深入銲接點的 翼板長度對銲接接合部分的強度將會有適度的影響[11.7]。因此，對於邊 緣重疊部份銲接的標稱拉力強度為一般標稱拉力強度的 70%。