高層建築結構設計手冊之編訂研究

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(1)第一章. 緒. 論. 1.1 研究動機及目的我國自十大建設以來，經濟繁榮工商日益發達，高樓建築如雨後春筍般地不斷興建。高樓建築工程無疑成為我國首要之工程建設。高樓建築工程之設計除建築部份之設計外首重結構之設計，惟由國人編撰之高樓結構設計工具用書一直闕如，尤以結構設計手冊明顯不足，有者均未能配合新近修改之結構設計法規及規範。為提昇我國高樓結構設計品質及高樓公共安全，亟需編撰合乎時宜配合設計規範之高樓結構設計手冊。引用新近科技成果，配合新近修改之結構設計規範，針對高樓結構進行其設計手冊內容之蒐集、編輯、研究及撰寫，以完成最新之高樓建築結構設計手冊。以供我國高樓建築工程之研究、管理、設計、監造及學習之應用。高樓建築之安全事關國民之生命及財產，為公共安全重要之一環。故高樓建築之設計與建造之品質至為重要，為提升高樓結構設計品質，則其設計所依據之工具書除設計規範外，首推以結構設計手冊為最重要。尤於民國８６年內政部修訂「建築設計規則」建築構造編之耐震設計部份，同年中國土木水利學會參考美國 1995 年出版之 ACI318-95 而修訂「混凝土工程設計規範」，且內政部近年來完成「鋼結構極限設計規範」研究等。本研究試著將近年來國內外完成有關建築結構設計之規範等研究成果，予以匯整落實到結構設計手冊中，以提升我國高樓建築結構設計之品質，劃一建築結構設計參照基準，進而促進高樓建築之工程品質及公共安全。. 1.2 研究主要內容本計畫旨在研擬編撰與高樓結構設計有關之研究、管理、設計、監造等所需要之主要參考結構設計手冊，本期主要內容分為下列三篇其項目規劃如下： -1-.

(2) (一) 概論及說明 (二)高樓建築結構之設計基本篇(設計基本篇) 1.基地現況. 5 . 結構分析. 2.建築規劃. 6 . 結構材料. 3.結構系統. 7 . 結構設計基本圖說. 4.建築載重. 8 . 耐震設計原則. (三)鋼筋混凝土結構之設計應用篇(RC 設計篇) １. 樓版設計. 4 . 剪力牆設計. ２. 梁設計. 5. 鋼筋搭接及錨碇. ３. 柱設計 (四)鋼結構之設計應用篇(鋼結構設計篇) 1.鋼甲版設計. 4 . 焊接設計(第二期). 2.鋼梁設計. 5 . 螺栓接合設計(第二期). 3.鋼柱設計 (第二期). 6 . 鋼斜撐設計(第二期). 第二年度(第二期)計劃主要內容如下：除上述鋼結構設計篇第 3 至 6 節外，另加上下列四篇：（五）SRC 構造設計篇。. （七）基礎結構設計篇。. （六）特殊結構設計篇。. （八）結構施工篇。. 1.3 研究方法及進行步驟本計畫旨在融合建築結構基本設計之材料性質及分析學理、建築結構設計規則及規範、設計與施工及監造常用表格等建立資料庫，進而以最新電腦之軟體技術，以電腦螢幕直接呈現，以達應用方便之目的。其研究方法如下: １. 國內外高樓建築結構設計資料，含規範、基準、實例及手冊等之蒐集研判。２. 高樓結構設計手冊內容細部規劃研究。. -2-.

(3) ３. 高樓結構設計重點研擬。４. 高樓結構分析理論之研判及闡述。５. 高樓結構設計專家學者座談及腦力激盪。６. 細部設計例運算及撰寫，相關軟體之開發及測試，７. 建築結構相關資料庫之建立。８. 細部設計參考用數值圖表之規劃、計算及製作。９. 高樓建築結構設計手冊報告之編輯、撰寫及簡報。. 本計畫之主要流程如下:. -3-.

(4) 計畫確立. 國內外資料蒐集研判. 手冊內容細部規劃研究. 細部設計參考用數值圖表之規劃. 高樓結構設計重點研擬. 專家學者座談及腦力激盪. 第一年度第一次期中簡報. 高樓結構分析理論之研判. 專家學者座談及腦力激盪. 第一年度第二次期中簡報. 細部設計參考用數值圖表之計算及製作. 細部設計例運算及撰寫. 專家學者座談及腦力激盪. 第二年度期中簡報. 參考用數值圖表之討論整理. 設計手冊報告之編輯及撰寫. 期末總簡報. 計畫結束. -4-. 專家學者座談及腦力激盪.

(5) 1.4 研究進度規劃月次第. 第. 第. 第. 1,2. 3,4. 5,6. 7,8. 月. 月. 月. 月. 工作項目資料蒐集. 第. 第. 第. 第. 第. 第. 第. 第. 9,. 11,. 13,. 15,. 17,. 19,. 21,. 23,. 10. 12. 14. 16. 18. 20. 22. 24. 月. 月. 月. 月. 月. 月. 月. 月. 備. 註. ▓▓ ▓▓. 手冊重點. RC 造及. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 規劃說明結構分析. 鋼造 RC 造及. ▓ ▓▓ ▓▓ ▓. 理論研採 RC 細部設. 鋼造. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 計例研製 RC 參考圖. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 表研製鋼構細部設. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 計例研製. 鋼構參考. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 圖表研製 SRC 構造. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 設計篇特殊結構. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 設計篇基礎結構. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 設計篇. ▓▓ ▓▓ ▓▓ ▓▓. 結構施工篇. 專家座談. ▓. 簡報. ▓. 預定進度. 5. (累積數). %. ▓. ▓. ▓ ▓. ▓. ▓. 1 0 2 0 2 5 3 5 4 5 6 0 7 0 8 0 9 0 9 5 100 %. %. %. %. %. %. %. %. %. %. %. 第一個月為 88 年 10 月 23 日至 11 月 22 日(第一期計劃開始) 第十三個月為 89 年 10 月 23 日至 11 月 22 日(第二期計劃擬進行申請中) 第廿四個月為 90 年 9 月 23 日至 10 月 22 日(第二期計劃擬結束) 若未獲核准進行第二期計劃則無第十三個月以後之工作及項目。. -5-.

(6) 1.5 研究內容本年度研究主要工作項目及其完成情形如下：１. 高樓結構設計基本資料之蒐集。已部份完成。２. 高樓鋼筋混凝土構造設計重點架構之建立。已部份完成。３. 高樓鋼構造設計重點架構之建立。已部份完成。４. 高樓結構分析基本資料庫之建立。已部份完成。５. 高樓結構設計鋼筋混凝土構造細部設計參考圖表。已部份完成。６. 高樓結構設計鋼構造細部設計參考圖表。已部份完成。７. 含鋼筋混凝土構造及鋼構造之高樓建築結構設計之電子手冊之內容撰寫，接近完成整套手冊之一半。(預計兩年才能完成整套手冊之撰寫) ８. 含鋼筋混凝土構造及鋼構造之高樓建築結構設計之電子手冊之軟體開發，接近完成整套手冊軟體之一半。(預計兩年才能完成整套手冊軟體) ９. 含鋼筋混凝土構造及鋼構造之高樓建築結構設計之電子手冊之內容及軟體之測試。(預計兩年才能完成整套手冊之測試). 本年度之具體成果主要完成下列工作：含筋混凝土構造設計及鋼構造設計之「高樓建築結構設計手冊」整套電子設計手冊之一半內容，初步提供有關高樓建築結構相關之設計、研究、管理、施工及監造等之試用。本年度所完成者依篇別為：第一篇. 概論及說明. 第二篇. 高樓建築結構之設計基本篇. 第三篇. 鋼筋混凝土結構之設計應用篇. 第四篇. 鋼結構之設計應用篇. 本設計手冊之詳細內容分述於下列第二、三、四、及五章。. -6-.

(7) 第二章手冊中概論及說明在本建築結構電子設計手冊中規劃有八篇，惟本年度完成第一篇至第三篇及第四篇的一部份。本章旨在闡述本設計手冊之第一篇概論及說明之內容。. 2.1 手冊之主選單本手冊共分為八篇，分別為「概論及說明」、「設計基本篇」、「RC 設計篇」、「鋼結構設計篇」、「SRC 設計篇」、「特殊結構設計篇」、「基礎結構篇」及「結構施工篇」，本年度完成前四篇之大部分。各章節可由首頁（圖 1.0.a）逐層進入，亦可由首頁上方下拉式選單快速進入（圖 1.0.b）。. 圖 1.0.a. -7-.

(8) 圖 1.0.b. -8-.

(9) 2.2 手冊之內容大綱本手冊分為八篇，各篇之內分節及小節如下所列之綱要目錄：第一篇. 概論及說明 1.1 範圍 1.2 使用說明 1.3 參考文獻. 第二篇. 設計基本篇 2.1 基地現況 2.2 建築規劃 2.3 結構系統 2.4 建築載重 2.5 結構分析 2.5.1 斷面物理性質 2.5.2 固端彎矩剪力計算 2.5.3 構件變形 2.6 結構材料 2.6.1 鋼筋 2.6.1.1 鋼筋性質 2.6.1.2 成束鋼筋性質 2.6.1.3 鋼筋斷面積及周長 2.6.1.3.1 多種鋼筋組合 2.6.1.3.2 單種鋼筋組合 2.6.1.4 鋼筋組合所需最小梁腹寬 2.6.1.4.1 單種鋼筋組合 2.6.1.4.2 多種鋼筋組合 2.6.2 混凝土 2.6.3 鋼材 2.6.4 基本檢驗 2.6.5 CNS標準 2.7 結構設計基本圖說. -9-.

(10) 2.7.1 RC結構設計基本圖說 2.7.2 鋼結構設計基本圖說 2.8 耐震設計原則第三篇. RC設計篇 3.1 樓版設計 3.1.1 雙向版設計 3.1.2 無梁版 3.2 梁設計 3.2.1 單筋矩形梁 3.2.1.1 單筋樑檢核 3.2.1.2 單筋樑設計 3.2.2 雙筋矩形梁 3.2.2.1 雙筋梁檢核 3.2.2.2 雙筋梁設計 3.2.3 T-形梁 3.2.3.1 T-形梁檢核 3.2.3.2 T-形梁設計 3.2.3.3 T-形梁斷面性質 3.2.4 梁之剪力筋設計 3.2.5 梁之扭力設計 3.3 柱設計 3.3.1 單軸向彎矩柱 3.3.1 雙軸向彎矩柱 3.3.3 雙軸向彎矩柱檢核 3.3.4 柱之剪力筋設計 3.4 剪力牆設計 3.5 鋼筋伸展及搭接 3.5.1 鋼筋伸展長度 3.5.1.1 受拉鋼筋之伸展長度(簡易算法). -10-.

(11) 3.5.1.2 受拉鋼筋之伸展長度(詳細算法) 3.5.1.3 受壓鋼筋之伸展長度 3.5.1.4 受拉鋼筋標稱彎鉤之伸展長度 3.5.1.5 受拉麻面鋼線網之伸展長度 3.5.1.6 受拉光面鋼線網之伸展長度 3.5.2 鋼筋搭接長度 3.5.2.1 受拉鋼筋之搭接長度 3.5.2.2 受壓鋼筋之搭接長度 3.5.2.3 柱筋之搭接(受壓) 3.5.2.4 柱筋之搭接(受拉) 3.5.2.5 受拉麻面鋼線網之搭接長度 3.5.2.6 受拉光面鋼線網之搭接長度第四篇. 鋼結構設計篇 4.1 鋼甲版設計 4.2 鋼梁設計 4.3 鋼柱設計 4.4 張力構件 4.5 焊接設計 4.6 螺栓接合設計 4.7 耐震接頭 4.8 構件埋入設計. 第五篇. SRC設計篇. 第六篇. 特殊結構設計篇. 第七篇. 基礎結構篇 7.1 基礎構造型式 7.2 基礎設計 7.3 擋土牆設計. 第八篇. 結構施工篇. -11-.

(12) 2.3 本手冊之範圍〔背景〕：我國自十大建設以來，經濟繁榮工商日益發達，高樓建築如雨後春筍般地不斷興建。高樓建築工程無疑成為我國首要之工程建設。高樓建築工程之設計除建築部份之設計外首重結構之設計，惟由國人編撰之高樓結構設計工具用書一直闕如，尤以結構設計手冊明顯不足，有者均未能配合新近修改之結構設計法規及規範。為提昇我國高樓結構設計品質及高樓公共安全，亟需編撰合乎時宜配合設計規範之高樓結構設計手冊。〔目的〕：引用新近科技成果，配合新近修改之結構設計規範，針對高樓結構進行其設計手冊內容之蒐集、編輯、研究及撰寫，以完成最新之高樓建築結構設計手冊。以供我國高樓建築工程之研究、管理、設計、監造及學習之應用。〔重要性〕：高樓建築之安全事關國民之生命及財產，為公共安全重要之一環。故高樓建築之設計與建造之品質至為重要，為提升高樓結構設計品質，則其設計所依據之工具書除設計規範外，首推以結構設計手冊為最重要。尤於民國８６年內政部修訂「建築設計規則」建築構造編之耐震設計部份，同年中國土木水利學會參考美國 1995 年出版之 ACI318-95 而修訂「混凝土工程設計規範」，且內政部近年來完成「鋼結構極限設計規範」研究等。亟需將近年完成之規範等匯整落實到結構設計手冊中，以提升高樓設計品質，劃一結構設計參照基準，進而促進高樓建築品質及公共安全。. 2.4 操作說明本手冊之操作說明，分別將本手冊之各篇中之各節及小節之使用說明作詳細之解說及電子手冊之操作相關說明，即由本節之綱目直接點選，則可立即查看各單元之操作介紹如（圖 1.2.a）及（圖 1.2.b）所示。. -12-.

(13) 圖 1.2.a. 圖 1.2.b -13-.

(14) 2.5 手冊之參考文獻本手冊主要依據我國現行建築技術規則及其相關之規範及目前認可之學理所撰寫，並以 Visual Basic 6.0 之語言為基礎編寫其軟體，其主要之參考文獻如下： (1) 中國土木水利工程學會混凝土工程委員會，「混凝土工程設計規範研討會講議」（土木 401-86），民國 86 年 8 月。 (2) 中國土木水利工程學會混凝土工程研究會，「鋼筋混凝土設計手冊」（上冊）強度設計法—受撓構材（土木 404-64），民國 64 年 6 月。 (2) 中國土木水利工程學會混凝土工程研究會，「鋼筋混凝土設計手冊」—柱— 強度設計法（土木 404-72），民國 72 年 5 月。 (4) 中華民國結構工程學會，「鋼結構設計手冊」容許應力法，中華民國 86 年 8 月。 (5) 陳清泉，「建築結構設計原理」，民國 87 年 9 月。 (6) 內政部，「建築技術規則」，民國 86 年 5 月。 (7) 內政部營建署，「鋼結構容許應力設計法技術規範及解說」，民國 86 年 1 月。 (8) 內政部營建署，「鋼結構施工規範」，民國 84 年 5 月。 (9) 日本土木學會，「構造力學便覽」，1986。 (10)日本住友金屬工業會社，「鋼構造設計便覽」，1986。 (11)水原. 旭、井田. 平等，「構造計算便覽」，台隆書店譯 1959。. (12)陳清泉、蔡益超等，「高層建築結構設計審查重點及標準研究」，內政部建築研究所籌備處委辦報告，中華民國結構工程學會執行，民 83 年 6 月。 (13)陳清泉、蔡益超等，「高層建築結構設計審查重點及參考例研究」，內政部建築研究所籌備處委辦報告，中華民國結構學會執行，民 84 年 6 月。 (14)王國榮著，Visual Basic 5.0. 實戰講座，旗標出版公司，民國 86 年 8 月。. (15)彭明柳編著，Visual Basic 6.0 徹底研究，博碩文化公司，民國 88 年。. -14-.

(15) 第三章手冊中之結構設計基本篇 3.1 建築基地及建築規劃本手冊之第二篇高樓建築結構之設計基本篇，即高樓結構設計之基本篇，本篇含有八節其中前兩節分別為建築基地及建築規劃。本手冊第二篇第一章基地現況，在闡述基地現況之調查重點，如地質鑽探及水文等調查及現況之重要等。本手冊第二篇第二章建築規劃，在闡述高樓建築之規劃重點，如敷地計劃及如何配合都市計劃等較為重要因素者。. 3.2 建築結構系統本手冊第二篇第三章結構系統，在闡述高樓結構之主要穩定系統。章內分節分別說明有關垂直載重傳遞路徑，水平載重傳遞路徑，常見高樓結構系統，純梁柱結構系統，剪力牆之配置等。請參閱圖 2.3 圖 2.3a 及 2.3b。. 圖 2.3 本手冊第二篇第三章主要為介紹建築物的結構系統，將其內容分成十個節來說明，依序如下： -15-.

(16) 第一節第二節第三節第四節第五節第六節第七節第八節第九節第十節. (2.3.1) 垂直載重的傳遞路徑 (2.3.2) 水平載重的傳遞路徑 (2.3.3) 規劃高層建築結構應該考慮的項目 (2.3.4) 常見的高層建築結構系統 (2.3.5) 純梁柱結構系統 (2.3.6) 牆壁的定義 (2.3.7) 剪力牆的配置 (2.3.8) 錯開式桁架系統與外圈桁架系統 (2.3.9) 管狀結構系統 (2.3.10)可達樓層與鋼骨用量. 操作方式：點選各節的標題，即可進入所選取之章節，以 2.3.1 節為例，如下頁所示：點選圖 2.3 中第一節的「有效傳遞路徑」後，就會出現圖 2.3.a 之畫面，其中說明的就是有關於垂直載重的有效傳遞路徑，而點選右邊的選項則會秀出相關的圖表，例如點選「由樓版傳到梁的路徑」，就會出現圖 2.3.b 的畫面。. 圖 2.3.a. -16-.

(17) 圖 2.3.b. -17-.

(18) 若點選「由樓版格柵傳遞到垂直構件的路徑」，就會出現圖 2.3.c 的畫面。. 圖 2.3.c 左上角為下拉式選單(如圖 2.3.d)，可不必回結構系統主選單而直接跳至所欲前往的章節。. 圖 2.3.c. 圖 2.3.d. -18-.

(19) 各節內容介紹如下：第一節為介紹垂直載重的傳遞路徑，其中包含了五個單元：「有效傳遞路徑」(圖 2.3.e) 「間接傳遞路徑」(圖 2.3.f) 「特殊傳遞路徑」(圖 2.3.g) 「常用樓版小梁配置方向」(圖 2.3.h) 「理想之結構系統」(圖 2.3.i). 圖 2.3.e. -19-.

(20) 圖 2.3.f. 圖 2.3.g. -20-.

(21) 圖 2.3.h. 圖 2.3.i. -21-.

(22) 第二節為介紹水平載重的傳遞路徑，其中包含了三個單元：「傳遞路徑」(圖 2.3.j) 「破壞模式」(圖 2.3.k) 「有效防範措施」(圖 2.3.m). 圖 2.3.j. 圖 2.3.k. -22-.

(23) 圖 2.3.m 第三節為規劃高層建築結構應該考慮的項目，如圖 2.3.n. 圖 2.3.n. -23-.

(24) 第四節為介紹常見的高層建築結構系統，如圖 2.3.o. 圖 2.3.o 第五節為介紹純梁柱結構系統，如圖 2.3.p. 圖 2.3.p. -24-.

(25) 第六節為有關牆壁的定義，如圖 2.3.q. 圖 2.3.q 第七節為有關剪力牆的配置，如圖 2.3.r. 圖 2.3.r. -25-.

(26) 第八節為介紹錯開式桁架系統與外圈桁架系統，如圖 2.3.s. 圖 2.3.s 第九節為介紹管狀結構系統，如圖 2.3.t. 圖 2.3.t. -26-.

(27) 第十節為說明可達樓層與鋼骨用量，如圖 2.3.u. 圖 2.3.u. -27-.

(28) 3.3 建築載重本手冊之第二篇第四章為「建築載重」，計有十四節如圖 2.4 之繪面，直接點選其名稱，即可進入該節之內容：. 圖 2.4 說明：本章節主要為有關建築載重的說明，將其內容分成十四節來介紹，依序如下：第一節載重類別第二節靜載重第三節活載重項目、折減率、斜屋頂活載重第四節雪載重第五節衝擊載重第六節活載重配置與組合第七節風力第八節地震力之分析第九節地震靜力分析法第十節第十一節第十二節. 工址正規化加速度反應譜係數 C 震區水平加速度係數 Z 用途係數 -28-.

(29) 第十三節第十四節. 起始降伏地震力放大倍數及地震力折減係數新地震力分析實例說明. 操作方式：點選各節標題，即可進入所欲說明的章節，以第一節為例，如圖 2.4.a 所示：. 圖 2.4.a. 按下「回索引」的按鈕之後，則回到圖 2.4，重新選擇想要了解的章節，則可如上例一樣進入說明畫面。. -29-.

(30) 3.4 斷面物理性質本手冊中第二篇第五章中之第 2.5.1 節斷面物理性質，如畫面圖 2.5.1。. 圖 2.5.1.a 說明：斷面物理性質共分為十二種斷面，總計有圓形、矩形、正方形、Ｔ形、Ｉ形、角形、正六邊形、正八邊形、梯形、三角形、空心矩形、空心圓形，由圖 2.5.1.a 點選所需斷面後，依照表單填入斷面各尺寸，可計算出斷面的面積、形心位置、慣性矩、旋轉半徑，同時計算結果的單位用公分(cm)與公尺(m)兩種單位表示，所使用的公式如下： ˙正方形斷面類型一： 4. 1 d d I2 ；R1 = d=0.2887d；I2 =I1 +A× ( ) 2 ；R2 = ( )1 / 2 12 12 2 A ˙正方形斷面類型二： A=d2 ；I1 =. 4 1 d d I2 =0.7071d；I1 = ；R1 = d=0.2887d；I2 =I1 +A×Y2 ；R2 = ( )1 / 2 12 12 A 2 ˙矩形斷面類型一：. A=d2 ；Y=. 3 1 bd d I2 ；R1 = d=0.2887d；I2 =I1 +A× ( ) 2 ；R2 = ( )1 / 2 12 12 2 A ˙矩形斷面類型二：. A=bd；I1 =. -30-.

(31) A=bd；Y=. bd b2 + d 2. ；I1 =. 1 b3 d 3 I1 I2 ；R1 = ( )1 / 2 ；I2 =I1 +A×Y2 ；R2 = ( )1 / 2 2 2 6 (b + d ) A A. ˙矩形斷面類型三： A=bd；Y=. 1 bd 2 2 I1 (bSinα+dCosα)；I1 = ( b Sin α+d2 Cos2 α)；R1 = ( )1 / 2 ； 2 12 A. I2 =I1 +A×Y2 ；R2 = (. I 2 1/ 2 ) A. ˙T 形斷面： 1 bw × ( h − t ) t A=b×t+(h-t) ×bw；Y2 = 〔 +b×t×(h- )〕；Y1 =h-Y2 ； A 2 2 1 1 1 I1 I2 I1 = bY1 3 - (b-bw)(Y1 -t)3 + bwY2 3 ；R1 = ( )1 / 2 ；I2 =I1 +A×Y2 2 ；R2 = ( )1 / 2 3 3 3 A A 2. 1 b 1 Iy Iy = 2 ×〔 × t × ( ) 3 + × ( h − t ) × bw3〕； Ry = ( ) 1/ 2 3 2 3 A ˙I 形斷面： 1 b 2t 2 2 h − t1 + t 2 t1 A=b1 ×t1 +b2 ×t2 +(h-t1 -t2 ) ×tw；Y2 = 〔 + ( h − t 1 − t 2)tw ( ) + b1t 1( h − ) 〕； A 2 2 2 1 1 1 1 I1 Y1 =h-Y2 ；I1 = b1 Y13 − (b1 -tw)(Y1 -t1 )3 + b2 Y23 − (b2 -tw)(Y2 -t2 )3 ；R1 = ( )1 / 2 ； 3 3 3 3 A. I2 =I1 +A×Y2 2 ；R2 = (. I 2 1/ 2 ) A. 1 1 1 Iy 3 3 3 × t 1 × b1 + t 2 × b2 + × (h − t 1 − t 2 ) × t w ； Ry = ( ) 1/ 2 12 12 12 A ˙角形斷面：. Iy =. 1 bt 2 h + t2 A=h×t1 +(b-t1 ) ×t2 ；Y2 = 〔 + (h − t 2)t 1( )〕；Y1 =h-Y2 ； A 2 2 1 1 1 I1 I2 I1 = t1 Y1 3 + bY2 3 − (b-t1 )(Y2 -t2 )3 ；R1 = ( )1 / 2 ；I2 =I1 +A×Y2 2 ；R2 = ( )1 / 2 3 3 3 A A 2. 1 1 Iy Iy = × t 2 × b 3 + × ( h − t 2 ) × t13 ； Ry = ( ) 1/ 2 3 3 A ˙圓形斷面：. πd 2 πd 4 d d I2 =0.7854d2 ；I1 = =0.0491d4 ；R1 = ；I2 =I1 +A× ( ) 2 ；R2 = ( )1 / 2 4 64 4 2 A ˙三角形斷面： A=. bd bd 3 I1 ；I1 = ；R1 = ( )1 / 2 = 2 36 A ˙梯形斷面：. A=. d bd 3 I2 d =0.236d；I2 = ；R2 = ( )1 / 2 = =0.408d 12 A 18 6. -31-.

(32) A=. d d (2b + b' ) d (b + 2b' ) (b+b’) ；Y1 =〔〕；Y2 = ； 2 3( b + b' ) 3( b + b' ). d 3 (b 2 + 4bb'+b'2 ) I1 I2 ；R1 = ( )1 / 2 ；I2 =I1 +A×Y2 2 ；R2 = ( )1 / 2 36( b + b' ) A A ˙正六邊形斷面： I1 =. I1 d I2 A=0.8660d2 ；I1 =0.060d4 ；R1 = ( )1 / 2 =0.264d；I2 =I1 +A× ( ) 2 ；R2 = ( )1 / 2 A 2 A ˙正八邊形斷面： I1 d I2 A=0.8284d2 ；I1 =0.055d4 ；R1 = ( )1 / 2 =0.257d；I2 =I1 +A× ( ) 2 ；R2 = ( )1 / 2 A 2 A ˙空心圓形斷面：. π( d 4 − d 1 4 ) π( d 4 − d 1 4 ) d 2 + d 12 =0.7854(d4 -d14 )；I1 = =0.0491(d4 -d14 )；R1 = ； 4 64 4 d I2 I2 =I1 +A× ( ) 2 ；R2 = ( )1 / 2 2 A ˙空心矩形斷面： A=. bd 3 − ac 3 I1 d I2 ；R1 = ( )1 / 2 ；I2 =I1 +A× ( ) 2 ；R2 = ( )1 / 2 12 A 2 A 使用方式大同小異，在此僅列出Ｔ形、Ｉ形、角形、空心矩形、空心圓形五種斷面，依照表單填入斷面各尺寸後，按下「計算斷面性質」鍵，可計算並列出斷面 A=bd-ac；I1 =. 的面積、形心位置、慣性矩、旋轉半徑，如圖 2.5.1.b、圖 2.5.1.d、圖 2.5.1.f、圖 2.5.1.h、圖 2.5.1.j，另外，按下「計算公式查詢」鍵後，則列出所使用的公式，如圖 2.5.1.c、圖 2.5.1.e、圖 2.5.1.g、圖 2.5.1.i、圖 2.5.1.k，同時，在斷面物理性質計算公式表單中，按下其他斷面的選擇鍵後，可查詢其他斷面的計算公式。. -32-.

(33) 2.5.1.b. 圖 2.5.1.c -33-.

(34) 圖 2.5.1.d. 圖 2.5.1.e -34-.

(35) 圖 2.5.1.f. 圖 2.5.1.g -35-.

(36) 圖 2.5.1.h. 圖 2.5.1.i -36-.

(37) 圖 2.5.1.j. 圖 2.5.1.k -37-.

(38) 3.5 構件固端彎矩本手冊第二篇第五章結構分析中之第二節(2.5.2 節)固端彎矩剪力計算，主要提供梁構件之受力之固端彎矩、簡支中間彎矩及剪力計算等，畫面如圖 2.5.2 所示：圖 2.5.2. -38-.

(39) 本節主要為計算梁構件之固端彎矩、簡支中間彎矩、剪力及其相關之變形，有六種載重形式供選擇，分別為： Fig 1 均佈載重； Fig 2 集中載重； Fig 3 集中載重於三分點 Fig 4 集中載重於四分點； Fig 5 三角形載重；Fig 6 山形載重操作方式：點選所欲求取固端彎矩的載重形式(圖 2.5.2)，即可進入另一表單進行計算，以均佈載重為例，如下頁所示：在圖 2.5.2 中點選 Fig1「均佈載重」之後，出現固端彎矩計算表單，輸入所需資料(圖 2.5.2.a)，按下「計算」按鈕，則會顯出計算的結果(圖 2.5.2.b)。. 圖 2.5.2a. -39-.

(40) 使用公式：各載重所使用的公式在計算表單中皆有寫出，各載重之計算表單如下： Fig 1 均佈載重(圖 2.5.2.c). 圖 2.5.2.c Fig 2. 集中載重(圖 2.5.2.d). 圖 2.5.2.d -40-.

(41) Fig 3. 集中載重於三分點(圖 2.5.2.e). 圖 2.5.2.e Fig 4 集中載重於四分點(圖 2.5.2.f). 圖 2.5.2.f -41-.

(42) Fig 5 三角形載重(圖 2.5.2.g) Fig 6 山形載重(圖 2.5.2.h). 圖 2.5.2.g -42-.

(43) 梁構件之變位及角變位等可依第 2.5.3 節構件變形查得之：. 圖 2.5.3. 說明：本章節 2.5.3 主要為計算梁構件變形，有七種載重形式供選擇，分別為： Fig 1 均佈載重 Fig 2 集中載重 Fig 3 三角形載重 Fig 4 一端有彎矩 Fig 5 二端有彎矩 Fig 6 構件中有彎矩 Fig 7 山形載重操作方式：點選所欲求取變位的載重形式(圖 2.5.3)，即可進入另一表單進行計算，以均佈載重為例，如下頁所示：. -43-.

(44) 圖 2.5.3.a 在圖 2.5.3 中點選 Fig1「均佈載重」之後，出現變位計算表單，輸入所需資料(圖 2.5.3.a)，按下「計算」按鈕，則會秀出計算的結果(圖 2.5.3.b)。. 圖 2.5.3.b. -44-.

(45) 圖 2.5.3.c 在變位計算的表單之中按下「顯示公式」的按鈕，則會出現各種不同載重形式的變位計算公式(圖 2.3.5.c)，以供查尋之用。. 使用之公式： Fig 1、均佈載重 qx 3 v= L − 2 Lx 2 + x 3 24EI qL3 θa = θb = 24 EI Fig 2、集中載重. (. (. ). Pbx 2 L − b2 − x2 6 LEI Pb v′ = L2 − b 2 − 3x 2 6LEI v=. (. Pab( L + b) θa = 6LEI. ). v′ = δ max =. (. q L3 − 6 Lx 2 + 4 x3 24 EI. ). 5qL4 384 EI. 0≤ x≤a. ). 0≤ x≤a Pab(L + a ) θb = 6 LEI. -45-. δ max. (. Pb L2 − b 2 = 9 3 LEI. ). 3. 2.

(46) Fig 3、三角形載重. (. ). q0 x 7 L4 − 10 L2 x 2 + 3 x 4 360 LEI 7q0 L3 q0 L3 θa = θb = 360 EI 45 EI v=. (. q0 7 L4 − 30 L2 x2 + 15 x 4 360 LEI q0 L4 δ max = 0.00652 EI. v′ =. Fig 4、一端有彎矩. (. ). M0x 2 L2 − 3Lx + x 2 6 LEI M L M L θa = 0 θb = 0 3EI 6 EI v=. v′ =. (. M0 2 L2 − 6 Lx + 3 x 2 6 LEI M 0 L2 δ max = 9 3EI. ). Fig 5、二端有彎矩 M0x (L − x) 2 EI M L θa = θb = 0 2EI. v′ =. v=. δ max. M0 (L − 2 x ) 2 EI M 0 L2 = 8EI. Fig 6、構件中有彎矩. (. ). M0x 6aL − 3a 2 − 2 L2 − x 2 6 LEI M0 v′ = 6aL − 3a 2 − 2 L2 − 3 x 2 6LEI M0 θa = 6aL − 3a 2 − 2 L2 6LEI v=. (. (. 0≤ x≤a. ). ). 0≤ x≤ a θb =. (. M0 3a 2 − L2 6 LEI. Fig 7、山形載重 q0 x L (5L2 − 4 x 2 )2 0≤ x≤ 960 LEI 2 q0 L v′ = ( 5L2 − 4 x 2 )(L2 − 4 x 2 ) 0≤ x≤ 192 LEI 2 4 3 q L 5q L δ c = δ max = 0 θa = θb = 0 120 EI 192 EI v=. -46-. ). ).

(47) 3.6 建築結構材料本手冊第二篇之第六章為建築結構材料性質等。含有鋼筋、混凝土、鋼骨材料等之材料性質及物理性質等。. 3.6.1 鋼筋性質以其中第 2.6.1.1 節鋼筋性質為例說明之：本節可查詢各種標稱直徑鋼筋之「斷面積」、「直徑」、「周長」、「單位重」（如圖 2.6.1.a）. 圖 2.6.1.a. -47-.

(48) 號數 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13. 表 2.6.1 鋼筋性質標稱直徑直徑(cm) D6 0.635 D10 0.953 D13 1.27 D16 1.59 D19 1.91 D22 2.22 D25 2.54 D29 2.87 D32 3.22 D36 3.58 D43 4.3 D57 5.73. -48-. 單位重量(kg/m) 0.249 0.56 0.994 1.56 2.25 3.04 3.98 5.08 6.39 7.9 11.4 20.2. 斷面積(cm2 ) 0.3167 0.7133 1.267 1.986 2.865 3.871 5.067 6.469 8.143 10.07 14.52 25.79.

(49) 又如第 2.6.1.2 節成束鋼筋性質：本節可查詢各種標稱直徑組合鋼筋之「外露周長」、「等量直徑」、「重心至底面距離」、「斷面積」。（圖 2.6.1.c）、（圖 2.6.1.d）. （圖 2.6.1.c）. （圖 2.6.1.d）. -49-.

(50) 構件最小腹寬. 圖 2.6.1.a 說明：先選擇單種鋼筋組合有無搭接，接著選擇鋼筋號數級鋼筋數量，在按下表單上的所需最小梁腹寬鈕，即可計算出最小梁腹寬。 2.6.1.b. 圖 2.6.1.b 先選擇多種鋼筋組合有無搭接，接著選擇鋼筋號數組合級鋼筋組合數量（可利用下拉式選擇鈕），在按下表單上的所需最小梁腹寬鈕，即可計算出最小梁腹寬。. -50-.

(51) 3.7 鋼骨材料性質本手冊第二篇第 2.6.3 節鋼骨材料，為高樓建築結構常用鋼材之資料庫。含有型鋼斷面及組合鋼斷面，其入之畫面如下：. 圖 2.6.3.a. 說明：在此的鋼骨材料指鋼結構中常用到的材料斷面性質的查詢與計算，共分為型鋼斷面與組合鋼斷面兩種，型鋼斷面為一般常用的斷面規格，共有二十八種可供查詢，組合鋼斷面為一般規格沒有或較特殊的斷面，有組合Ｈ型鋼斷面與組合箱型鋼斷面二種，按下「型鋼斷面」鍵或「組合鋼斷面」鍵後，可進入型鋼斷面的斷面選擇表單或組合鋼斷面的斷面選擇表單，如圖 2.6.3.b 與圖 2.6.3.s。. -51-.

(52) 2.6.3.b 說明：型鋼斷面性質共分為二十八種類型，總計有等邊角鋼、不等邊角鋼、槽鋼、Ｉ型鋼、Ｃ形輕型鋼、等邊雙角鋼組合、不等邊雙角鋼組合(長邊相接)、不等邊雙角鋼組合(短邊相接)、Ｃ形輕型鋼Ｉ形組立、Ｃ形輕型鋼箱形組立、Ｈ型鋼、ＣＴ型鋼、十字形組合斷面、Ｔ形組合斷面(Ｈ,Ｈ組合)、Ｔ形組合斷面(Ｈ, ＣＴ組合)、箱型組合斷面、圓形碳鋼鋼管、方形碳鋼鋼管、矩形碳鋼鋼管、鋼軌斷面性質、扁鋼、鋼承板、屋面板及牆面板，花紋Ｈ型鋼、鋼板標準厚度寬度長度重量、花紋鋼板重量表、麻面熔接鋼線網、剪力連接物。. 查詢的原理為將型鋼斷面性質在 Access 中建立資料庫，通過 Visaul Basic 與 -52-.

(53) Access 的連接，由 Visaul Basic 讀取 Access 中的資料，之後列出所查詢斷面的各種斷面性質，可查得斷面的面積、單位長度重量、重心位置、慣性矩、迴轉半徑、彈性模數、塑性模數等等。使用方式大同小異，在此僅列出等邊角鋼、槽鋼、Ｈ型鋼、ＣＴ型鋼、箱型組合斷面、鋼承板六種類型，在型鋼斷面性質表單中選擇所需查詢的型鋼種類後，進入查詢表單，可選擇型鋼的尺寸，如圖 2.6.3.c、圖 2.6.3.e、圖 2.6.3.g、圖 2.6.3.i、圖 2.6.3.k、圖 2.6.3.m，選擇型鋼的尺寸後，按下「查詢斷面性質」鍵，則可查得型鋼的各種斷面性質，如圖 2.6.3.d、圖 2.6.3.f、圖 2.6.3.h、圖 2.6.3.j、圖 2.6.3.l、圖 2.6.3.n。. 圖 2.6.3.c. -53-.

(54) 圖 2.6.3.d. 圖 2.6.3.e -54-.

(55) 圖 2.6.3.f. 圖 2.6.3.g -55-.

(56) 圖 2.6.3.h. 圖 2.6.3.i -56-.

(57) 圖 2.6.3.j. 圖 2.6.3.k -57-.

(58) 圖 2.6.3.l. 圖 2.6.3.m -58-.

(59) 圖 2.6.3.n. -59-.

(60) 圖 2.6.3.o 說明：組合鋼斷面性質共有二種類型，為組合Ｈ型鋼斷面與組合箱型鋼斷面，是由鋼板切割組合而成，其斷面性質是透過計算而得，可算得斷面的面積、慣性矩、迴轉半徑、彈性模數、塑性模數、扭轉常數。使用方法為選擇所需組合鋼斷面後，依照順序填入組合鋼各部分尺寸，按下「計算斷面性質」，便可計算並列出各種斷面性質，如圖 2.6.3.p 與圖 p2.6.3.r，此外，按下「計算公式查詢」，便可查詢所使用的計算公式，如圖 2.6.3.q 與圖 2.6.3.s。. -60-.

(61) 圖 2.6.3.p. 圖 2.6.3.q. -61-.

(62) 說明：組合 H 型鋼斷面性質所使用的公式如下：. d：全深んんb ：翼板寬んん t w：腹板厚んんt ：翼板厚 f f A = 2b f × t f + t w × ( d − 2t f ) 1 d tf  1 I x = 2 ×  × b f × t f 3 + b f × t f × ( − ) 2  + × t w × ( d − 2t f ) 3 2 2  12 12 1 1 I y = 2 × × t f × b f 3 + × ( d − 2t f ) × t w 3 12 12 Iy Ix rx = ； ry = A A Iy I Sx = x ； Sy = d bf 2 2   d tf d 1 d bf × t f × ( − ) + tw × ( − t f )× ( − t f )  A 2 2 2 2 2 Z x = × 2 ×  A 2   2   b b  t t  2 × ( f × t f × f ) + w × ( d − 2t f ) × w   A 2 4 2 4 Z y = × 2 × A 2   2   1 1 J = 2 × × b f × t f 3 + × ( d − 2t f ) × t w 3 3 3 其中塑性模數的計算方式為 Z =. A A ( y1 + y2 ) ，y1 為上方面積部分的形心與總面 2 2. 積 A 的形心之間距離，y2 為下方面積. A 部分的形心與總面積 A 的形心之間距離， 2. 1 而扭轉常數的計算方式為 J = ∑ bi t t 3 。 i 3. -62-.

(63) 圖 2.6.3.r. 圖 2.6.3.s -63-.

(64) 說明：組合箱型鋼斷面性質所使用的公式如下： d、b指箱型斷面的長與寬んんt w、t f 指箱型斷面長與寬上的厚度 A = b × d − (b − 2t w ) × ( d − 2t f ) 1 1 × b × d 3 − × (b − 2t w ) × ( d − 2t f ) 3 12 12 1 1 3 3 I y = × d × b − × (d − 2t f ) × (b − 2t w ) 12 12 Ix =. Ix A I Sx = x d 2. rx =. ；. ry =. ；. Sy =. Iy A Iy b. 2 tf.   d d 1 d b× t f × ( − ) + 2× tw × ( − t f )× ( − t f )  A 2 2 2 2 2 Z x = × 2 ×  A 2   2   b t b 1 b   d × tw × ( − w ) + 2× t f × ( − tw) × ( − tw) A  2 2 2 2 2 Z y = × 2 ×  A 2   2   J=. [. ]. 4 × ( b − t w ) × (b − t f ) d −tf b − tw 2× + 2× tf tw. 2. 其中塑性模數的計算方式為 Z =. A A ( y1 + y2 ) ，y1 為上方面積部分的形心與總面 2 2. A 部分的形心與總面積 A 的形心之間距離， 2 而扭轉常數的計算方式為將箱型斷面當作封閉矩形薄壁管，所使用的公式為. 積 A 的形心之間距離，y2 為下方面積. 2. 4 Am J= ，Am 為剖面中間線所圍面積，s 為沿剖面中間線量度的距離，t 為厚度。 ds ∫t. -64-.

(65) 3.8 中國國家標準本手冊第二篇第 2.6.5 節 CNS 標準，本節共有 234 項土木建築常用之「CNS 標準」供查詢，可用「關鍵字」查詢或「CNS 編號」查詢。請參閱圖 2.6.5.a、圖 2.6.5.b、圖 2.6.5.c。. 圖 2.6.5.a. -65-.

(66) 圖 2.6.5.b. -66-.

(67) 圖 2.6.5.c. -67-.

(68) 本手冊中第二篇中之第 2.6 節結構材料，針對混凝土、鋼筋及鋼骨等就其材料力學性質等，並附有專節載列建築結構相關之中國國家標準確（ＣＮＳ）以供參考使用。成束鋼筋請參閱圖 2.6.1a 及圖 2.6.1b；型鋼性質請參閱圖 2.6.3a，圖 2.6.3b，圖 2.6.3c 及圖 2.6.3d；建築結構相關材料之中國國家標準(CNS)規定內容之查閱如圖 2.6.5a 及圖 2.6.5b。本手冊中第二篇中之第 2.7 節結構設計基本圖說，存有結構設計之鋼筋混凝土及鋼結構等之設計基本圖說，以供參考使用。本手冊中第二篇中之第 2.8 節耐震設計原則，依內政部頒布之耐震規範摘其重要者，載入本節之中。. -68-.

(69) 第四章手冊中鋼筋混凝土設計篇本篇鋼筋混凝土結構之設計應用篇，即簡稱為 RC 設計篇，為本手冊之第三篇，其主要內容依建築結構最常用之構件之設計可分為四節如下：. 4.1 RC 樓版設計樓版設計，涵蓋實心鋼筋混凝土單、雙向樓版設計及無梁版設計等常用者，參閱圖 3.1.1a∼3.1.1b，及圖 3.1.2a∼3.1.2d。. 註：使用本程式計算前之限制須知圖 3.1.2.a. - 69 -.

(70) 註：輸入或點選所需資料圖 3.1.2.b. 註：有時候會要求輸入計算所需之補充資料圖 3.1.2.c. - 70 -.

(71) 註：根據資料計算出最小版厚並要求輸入設計版厚圖 3.1.2.d. 註：檢核梁式剪力和抗穿剪力圖 3.1.2.e. - 71 -.

(72) 註：設計方向鋼筋量之計算結果圖 3.1.2.f. 註：輸入或點選計訴算所需資料圖 3.1.1.a. - 72 -.

(73) 註：X、Y 方向鋼筋量之計算結果圖 3.1.1.b. 註：先行計算配置之鋼筋量是否滿足所需要求圖 3.1.1.c. - 73 -.

(74) 註：結果顯示滿足所需要求之鋼筋量圖 3.1.1.d. 4.2 RC 梁設計梁設計，除可利用本手冊設計梁主筋及箍筋外，並可檢算其塑性彎矩及其剪力強度，請參閱圖 3.1.2e∼3.1.2f；雙筋梁及箍筋等之設計如圖 3.2.4a∼圖 3.2.4b。. 4.2.1 RC 雙筋梁設計本手冊中第三篇第 3.2.2 節雙筋矩形梁，本節可對雙筋矩形梁之抗彎能力做檢核（圖 3.2.2.a）、（圖 3.2.2.b）及設計（圖 3.2.2.c）（圖 3.2.2.d）並可查閱使用公式。. - 74 -.

(75) 圖 3.2.2.a. 圖 3.2.2.b. - 75 -.

(76) 使用公式：. (. E s = 2.04 × 10 6 kg cm 2. ). ε c = 0.003. (f = 0.85 − 0.05 ×. ). − 280 ≤ 0.85 70 判斷平衡狀態時壓力筋是否伏 0.65 ≤ β 1. f s ' = 6120 − (6120 + f y ). '. c. d' ≤ fy d. '. ρ b = 0 .85 β 1. ρ. max. fc 6120 × f y (6120 + f y ). = 0 . 75 ρ. + ρ. b. '. fs ' fy. （1）. ρ > ρ max ⇒. 超過規範規定. （2）. ρ < ρ max ⇒. 拉力破壞 f s = f y. '. f d' 6120 （1） ρ > 0.85 β1 c × × f y d (6120 − f y ). ⇒ fs ' = f y. '. （2） ρ < 0.85β 1. fc d' 6120 × × f y d (6120 − f y ). ⇒ f s ' = 6120 ×. c−d' c. 代入力平衡式可解出 c , f s ' 力平衡式： As f y = 0.85β 1 f c ' bc + As ' f s '. (. ). a '  ' M n = As ' f s ' d − d + 0.85 f c ba  d −  2 . （3） ρ > ρ b + ρ ' ⇒. ，. M u = 0 .9M n. 壓力破壞 f s < f y. d −c f s ' = f y (先假設壓力筋已降伏) c 代入力平衡式可解出 c , f s f s = 6120 ×. 力平衡式： As f s = 0.85 β1 f c ' bc + As ' f s ' 判斷假設是否正確 f s ' = 6120 ×. c−d' > fy c - 76 -.

(77) a （1）若假設正確 ⇒ M n = As ' f s ' (d − d ' ) + 0.85 f c 'ba  d −  2  M u = 0.9M n d −c c−d' ， f s ' = 6120 × 代入力平衡式 c c 力平衡式： As f s = 0.85 β1 f c ' bc + As ' f s ' 可解出 c , f s , f s '. ⇒ 將 f s = 6120 ×. （2）若假設錯誤. (. ). a '  ' M n = As ' f s ' d − d + 0.85 f c ba d −  2  M u = 0.9M n. - 77 -.

(78) 圖 3.2.2.c. 圖 3.2.2.d 使用公式：. (. E s = 2.04 × 10 6 kg cm 2. ). ε c = 0.003. M n = M u 0.9. - 78 -.

(79) (f = 0.85 − 0.05 ×. 0.65 ≤ β 1. ' c. ). − 280 ≤ 0.85 70. '. f 6120 ρ b = 0.85 β1 c × f y (6120 + f y ) ρ1 = 0.75 ρ b As1 = ρ1bd As1 f y a= (0.85 fc ' b ) a  M n1 = As1 f y  d −  2  （1） M n1 ≥ M n. ρ=. 2mRn 1  1− 1 − m  fy. ρ min =. 14 fy.    . 其中 m =. fy 0.85 f ' c. ， As ' = 0. （1） ρ ≥ ρ min ⇒ A s = ρ bd （2） ρ < ρ min ⇒ A s = ρ min bd （2） M n1 < M n M n 2 = M n − M n1 M n2 As2 = f y (d − d ' ) A s = A s1 + A s 2 c =. a β1. ，. ε s'= εc. c − d c. （1） ε s ' > ε y f s '= f y. ， As ' = As 2. （2） ε s ' < ε y f s '= ε s ' Es. ， As ' =. As 2 f y fs '. - 79 -. '. ， Rn =. Mn bd 2.

(80) 4.2.2 T 型梁之慣性矩計算. 圖 3.2.3.a 說明：在表單上輸入所需數值，計算出 L/12+bw、S/2+bw、6×t+bw，在三個數值中取小值當翼板寬 bE。在按下計算鈕，即可算出單翼 T 形梁之慣性矩。 3(1 − λh × λ h × λb + 1 + λb × λh 2). C t 1 = 1 + λb × λh. 3. 1 I g = C t 1 + ( × bw × h 3 ) 12 b λb = −1 bw λh =. t h. - 80 -.

(81) 圖 3.2.3.b 說明：在表單上輸入所需數值，按下計算鈕，即可算出雙翼 T 形梁之慣性矩及翼板寬 bE。. 圖 3.2.3.c 說明： - 81 -.

(82) 在表單上輸入所需數值，按下計算鈕，即可算出獨立 T 形梁之慣性矩。. 4.2.3 T 型梁之設計本手冊中第三篇第 3.2.3 節Ｔ型梁，可用以提供Ｔ型梁主筋之設計，如下圖：. 圖 3.2.3.a 說明：Ｔ形梁共分為Ｔ形梁彎矩設計與Ｔ形梁彎矩檢核，在Ｔ形梁彎矩設計中為輸入混凝土抗壓強度 f’c、鋼筋抗拉強度 fy、翼板寬 b、翼板厚 t、腹板寬 bw、腹板厚 tw、拉力鋼筋與頂緣距離 d、壓力鋼筋與頂緣距離 d’、極限設計彎矩 Mu，透過計算可得到所需的拉力鋼筋量 As 與壓力鋼筋量 As’，並可以選擇鋼筋號數，得到所需的拉力鋼筋量 As 與壓力鋼筋量 As’的根數，在Ｔ形梁彎矩檢核中為輸入混凝土抗壓強度 f’c、鋼筋抗拉強度 fy、翼板寬 b、翼板厚 t、腹板寬 bw、腹板厚 tw、拉力鋼筋與頂緣距離 d、壓力鋼筋與頂緣距離 d’ ，拉力鋼筋量 As、壓力鋼筋量 As’，透過計算可得到設計彎矩強度ψMn。使用方法為依照順序填入各項資料後，按下「計算 As 與 As’」或「計算彎矩強度ψMn」，可得設計所需的拉力鋼筋量 As 與壓力鋼筋量 As’或設計彎矩強度ψMn，如圖 3.2.3.b 或圖 3.2.3.d，另外，按下「計算公式查詢」，便可查詢 - 82 -.

(83) 所使用的計算公式，如圖 3.2.3.c 與圖 3.2.3.e。. 圖 3.2.3.b. - 83 -.

(84) 圖 3.2.3.c 說明：Ｔ形梁彎矩設計所使用的公式如下： t f ' c − 280 Mc = 0.85 × f ' c × t × b × (d − ) ； 0.65 ≤ β 1 = 0.85 − 0.05 × ≤ 0.85 2 70 fy fy fy Mu εy = = ； Mn = ； m = ；εc = 0.003 Es 2.04 × 10 6 ( kg / cm 2 ) 0 .9 0.85 f ' c. 1、若 Mc≧Mn： Rn =. Mn ； bd 2. ρ=. 1 2 mRn  1− 1 −  m  fy . ；. As=Max(ρbd,. 14 bwd) fy. 2、若 Mc＜Mn： t Mn1 = 0.85 × f ' c × (b − bw) × t × ( d − ) 2. Mn2 =Mn-Mn1 ；. Rn =. Mn 2 bwd 2. ；. ；. ρ=. - 84 -. Asf=. 0.85 × f ' c × (b − bw) × t fy. 1 2 mRn  1− 1 −  m  fy . ；. ；. ρmin =. 14 fy.

(85) '. f 6120 ρmax= 0.75 ρ b = 0.75 × 0.85β 1 c × f y (6120 + f y ) (a).若ρ<ρmin ： ρ=Max(. 4 ρ,ρmin ) ； 3. Asw=ρbwd. (b).若ρmin <ρ<ρmax：(不需配壓力筋) Asw=ρbwd (c).若ρmax<ρ：(需配壓力筋) Asw1 × fy Asw1 =ρmaxbwd ； a = 0.85 × f ' c × bw a Mn3 = Asw1 × fy × ( d − ) 2. ；. Asw 2 =. ；. x=. a β1. Mn 4 fy × ( d − d ' ). ； Mn4 =Mn2 -Mn3 ；； ε' s = 0.003. ☉若ε’s≧εy ：(壓力筋降伏) Mn 4 A' s = fy × ( d − d ' ) ☉若ε’s＜εy ：(壓力筋未降伏) x − d' Mn4 f ' s = 6120 ； A' s = x f ' s × (d − d ' ) 綜合以上： Asw=Asw1 +Asw2 拉力鋼筋量 As=Asf+Asw. ；. 壓力鋼筋量 A’s=A’s. - 85 -. x − d' x.

(86) 圖 3.2.3.d. - 86 -.

(87) 圖 3.2.3.e 說明：Ｔ形梁彎矩檢核所使用的公式如下： fy fy As × fy εy = = ；a = 6 2 Es 2.04 × 10 ( kg / cm ) 0.85 × f ' c × b 1、若 a ≤ t ：. ⇒. Mn =. ； εc = 0.003. As × fy a d− 2. 2、若 a > t ：計算翼版兩個伸出肢的部份： C f = 0.85 × f ' c × (b − bw) × t ； Asf =. Cf t ； Mn1 = Asf × fy × ( d − ) ； fy 2. Asw=As-Asf 扣除兩翼版伸出肢，剩下的矩形部份( bw× h )： (a).若 A’s=0：(無壓力筋時) Asw × fy a d −x a= ； x= ； εs = 0.003 0.85 × f ' c × bw β1 x ☉若εs≧εy ：(拉力筋降伏). ⇒. a Mn 2 = Asw × fy × ( d − ) 2 - 87 -.

(88) ☉若εs＜εy ：(拉力筋未降伏). a ⇒ Mn 2 = Asw × ( 2.04 × 10 6 ×εs) × ( d − ) 2. (b).若 A’s＞0：(有壓力筋時) f 'c 6120 As, min = 0.85 ×β1 × × + A' s ； fy 6120 − fy As, b = 0.85 ×β1 ×. f 'c 6120 × + A' s fy 6120 + fy. ☉若 Asw≧As,min：(壓力筋降伏) ˙若 Asw≦As,b：(拉力筋降伏) ( Asw − A' s ) × fy a a= ； Mn 2 = ( Asw − A' s ) × fy × (d − ) + A' s × fy × ( d − d ' ) 0.85 × f ' c × bw 2 ˙若 Asw＞As,b：(拉力筋未降伏) T=Cc+Cs ；解 Asw × 6120 a = β1 × x. ；. d −x = 0.85 × f ' c × (β1 × x) × bw + A' s × fy ；得 x x. a Mn 2 = 0.85 × f ' c × a × bw × ( d − ) + A' s × fy × ( d − d ' ) 2. ☉若 Asw＜As,min：(壓力筋未降伏) T=Cc+Cs ；解 Asw × fy = 0.85 × f ' c × (β1 × x ) × bw + A' s × 6120 a = β1 × x. 綜合以上：. ；. x − d' ；得x x. a x − d' Mn 2 = 0.85 × f ' c × a × bw × ( d − ) + A' s × 6120 × (d − d ' ) 2 x. Mn=Mn1 +Mn2. ；. 彎矩強度. 4.2.4 梁之剪力筋設計. - 88 -. ψMn = 0.9 ×Mn.

(89) 圖 3.2.4.a. 圖 3.2.4.b 說明： - 89 -.

(90) 輸入梁剪力筋設計所需數值，按下表單上的計算鈕，即會自動判斷出為深梁或一般梁，在按下確定鈕，即可進行剪力筋設計。 l < 5 為深梁 d. l > 5 為一般梁 d. 深梁：先選擇垂直、水平剪力筋尺寸，按下表單上的計算鈕，表單即會使用下述公式，檢核剪力強度是否足夠。剪力計算強度 Vn 之限制如下： ln if ≤2 Vn ≤ 2.12 f ' c × bw × d d if. ln >2 d. Vc = (3.5 − 2.5 式中. Vn ≤ 0.18(10 +. ln ) f ' c × bw × d d. Mu V )( 0.5 f ' c + 175 ρ w u ) × bw × d ≤ 1.6 f ' c × bw × d Vud Mu. (3.5 − 2.5. Mu ) Vu d. 不得大於2.5. l l 1+ n 11 − n Av A d ）〕f d Vs =〔（ d ）+ vh（ y d 12 s2 12. Vu ≤ φ Vc. ，則不須剪力鋼筋. V u > φV c. (1). （2）. ，則須剪力鋼筋. ln 計算深梁最少剪力鋼筋所承擔之設計剪力 φVs = (0.029d − 0.001 d )bw f y / 12. - 90 -.

(91) 圖 3.2.4.c 說明：選擇剪力筋尺寸，使用上圖表單，表單會利用下述公式，計算出剪力筋間距及檢核剪力強度是否足夠。 Vu vu = vc = 0.53 × f ' c vs = vu − vc φ ×b ×d. 1.06 × f ' c ≤ vs ≤ 2.12 ×. if. Av × f y. s ≤ Min （. ，. vc ≤ vs ≤ 1.06 ×. f 'c. vs × b. if. Av × f y. s ≤ Min （. vs × b. ，. 30cm). d 2. ，. 60cm ). d 2. ，. 60cm ). vc ≤ vs ≤ vc 2. if. Av × f y. s ≤ Min （ if. d 4. ，. f 'c. 3.52 × b v vs ≤ c 2. ，. s≤. - 91 -. d 2.

(92) if. vs > 2.12 ×. f 'c. 須放大斷面尺寸. 4.2.5 梁之扭力設計手冊中第三篇第 3.2.5 節梁之扭力設計，本節提供梁之抗扭設計參考（圖 3.2.5）及使用公式. 圖 3.2.5 使用公式：. - 92 -.

(93) - 93 -.

(94) - 94 -.

(95) 4.3 RC 單軸向彎矩柱設計. 本手冊第四篇第 3.3.1 節單軸向彎矩柱設計，本節可設計單軸向彎矩柱主筋量（圖 3.3.1）並提供使用公式。. （圖 3.3.1）使用公式：. (. E s = 2.04 × 10 6 kg cm 2. ). 0.65 ≤ β 1 = 0.85 − 0.05 ×. φ = 0.9 − 0.2 ×. ε c = 0.003. (f. ' c. ). − 280 ≤ 0.85 70. Pu ≥ 0.7 0.1 f c ' Ag. 嘗試各種鋼筋比從 0.01 開始 As = b × h × ρ 求混凝土破壞時拉力筋恰達降伏之中性軸距③cb ③偏心距③e b ③計算強度③Pnb 6120 cb = d 6120 + f y Pnb = 0.85 β1 f c ' bcb. - 95 -.

(96) h β c  A Pnb  − 1 b  + s f y (d − d ') 2  2 2 eb = Pnb 求混凝土破壞時壓力筋恰達降伏之中性軸距③cc ③偏心距③e c ③計算強度③Pnc 6120 cc = d' 6120 − f y Pnc = 0.85 β1 f c ' bcc h β c  A Pnc  − 1 c  + s f y (d − d ') 2  2 2 ec = Pnc 求出偏心距 e. Mu Pu IF③e < eb ⇒ ③拉力筋未降伏，壓力筋降伏. e=. As A d−c f y − 6120 s × ③代入 2 2 c h β c A    Pn  e + − d ' = 0.85 β1 f c ' bc d − 1  + s f y (d − d ') 2 2  2    解出③c③代回可得③Pn , M n IF③eb < e < e c ⇒ 拉力筋壓力筋皆降伏 6120 Pn = Cc + C s − T = 0.85β 1 f c ' b d '③ = Cc 代入 6120 − f y Pn = Cc + C s − T = 0.85β 1 f c ' bc +. Pn × e c = 0.85β 1 f c ' b. 6120 h β c A d '  − 1  + s f y (d − d ') 6120 − f y  2 2  2. 解出③c③代回可得③Pn , M n IF ③ec < e ⇒ ③拉力筋降伏，壓力筋未降伏. As c − d ' × − As f y ③代入 2 c A c − d' h β c    Pn  e + − d '  = 0.85β 1 f c ' bc  d − 1  + 6120 s × × (d − d ') 2 2  2 c    解出③c③代回可得③Pn , M n Pn = Cc + C s − T = 0.85β 1 f c ' bc + 6120. IF ③e = 0 ⇒ ③軸心載重. Pn = 0.8 × (0.85 f c ' (b × h − As ) + As f y ). Mn = 0 ，. 當③φPn ≥ Pu ③時之ρ即為所求最小符合要求之鋼筋比 - 96 -.

(97) 4.3 RC 雙軸向彎矩柱設計本手冊中第三篇第 3.3.2 節題目為雙軸向彎矩柱設計，本節可設計雙軸向彎矩柱主筋量（圖 3.3.2）並提供其使用公式，以資核對。. 圖 3.3.2 使用公式：. (. E s = 2.04 × 10 6 kg cm 2. 0.65 ≤ β 1. ). (f = 0.85 − 0.05 ×. φ = 0.9 − 0.2 ×. ε c = 0.003 ' c. ). − 280 ≤ 0.85 70. Pu ≥ 0.7 0.1 f c ' Ag. Mu Pu 嘗試各種鋼筋數量，由 ⑶n = 4⑶開始每次加 4支 As = n × Ab e=. P0 = 0.85 f c ' (b × h − As) + As × f y - 97 -.

(98) Cc = 0.85β 1 f c ' bc ε sn = 0.003 ×. c − (d '+ n × s ) c. Fs n = E s × ε sn × As n ≤ f y × As n. 由力平衡及力矩平衡可得 n. P = Cc + ∑ Fs k k =0.  h β c n h  P × e = Cc ×  − 1  + ∑ Fs k  − ( d '+ n × s )  2  k=0 2  2 可解出中性軸位置⑶C，帶回力平衡式可得⑶P 依上述方式分別求出⑶ Pnx ≤ 0.8 × P0 ⑶，⑶Pny ≤ 0.8 × P0. １ 1 1 1 採用等偏心距法⑶ = + − Pn Pnx Pny P0 可得⑶Pn. 若⑶φPn < Pu ⇒ 鋼筋數量加4支再重算一次若⑶φPn ≥ Pu ⇒ 可得鋼筋數量⑶n⑶面積⑶n × Ab ⑶鋼筋比⑶ρ =. - 98 -. n × Ab b ×h.

(99) 4.4 RC 柱雙軸線彎矩之設計本手冊中第三篇第 3.3.3 節雙軸向彎矩柱檢核，本節可檢核雙軸向彎矩柱主筋量（圖 3.3.3）並提供使用公式。. 圖 3.3.3 使用公式：. (. E s = 2.04 × 10 6 kg cm 2. ). 0.65 ≤ β 1 = 0.85 − 0.05 ×. φ = 0.9 − 0.2 ×. ε c = 0.003. (f. ' c. ). − 280 ≤ 0.85 70. Pu ≥ 0.7 0.1 f c ' Ag. As = n × Ab P0 = 0.85 f c ' (b × h − As) + As × f y. Cc = 0.85β 1 f c ' bc. - 99 -.

(100) ε sn = 0.003 ×. c − (d '+ n × s ) c. Fs n = E s × ε sn × As n ≤ f y × As n. Pu = φPn n. Pn = Cc + ∑ Fs k k=0. 可解出中性軸位置⑶C⑶帶入下式可得⑶M n h β c n h  M n = Cc ×  − 1  + ∑ Fsk  − ( d '+ n × s )  2  k=0 2  2 M e= n Pn. - 100 -.

(101) 3.3.4.a. 圖 3.3.4.a 說明：鋼筋混凝土柱於強震時常發生柱端爆裂或剪斷等現象，為了避免此現象須具有良好之圍束及韌性，而圍束分為標準圍束段、緊密圍束段樑柱接頭圍束段。故可利用上圖表單，輸入柱剪力筋設計所需數值，分別設計三段圍束區之剪力筋間距。. - 101 -.

(102) 3.3.4.b. 圖 3.3.4.b 說明：設計標準及緊密圍束段之剪力筋間距，可按表單上的剪力筋鈕，利用下述公式計算之。承受軸壓力承受軸拉力 Nu Nu Vc = 0.53(1 + ) f ' cbw d Vc = 0.53(1 + ) f 'cbw d 140 Ag 35 Ag 一﹒標準圍束段 l 0 = H − 2l ，其中 l 0 為標準圍束段長度，H 為柱淨高， l 為緊密圍束長度。箍筋間距不超過 16 倍主筋直徑、48 倍箍直徑、柱之最小邊寬。 Av f y d S max = min( ,60cm, ) 2 3.5b 二﹒緊密圍束段. - 102 -.

(103) l = max （ l ≥ 45cm ， l ≥. H. 6 ， l ≥ D ），其中 D 為矩形柱之長邊、圓形柱之. 直徑。. S = min( Ash /(0.3hc ( Ag / Ach −1) f 'c / f yh ) ((2 / 3) Ash f y d ) /(Vu − Vc ). ，. Ash /( 0.09hc f 'c / f yh ). ）. - 103 -. ，.

(104) 3.3.4.c. 圖 3.3.4.c 說明：樑柱接頭區段之箍筋不可忽略，結構理論均建立在樑柱頭圍固結剛性節點。若此部位未作箍筋圍束，則於強震時會因具圍束力不足而至主筋錨定不柱節點破裂或爆開，使節點不成固結之剛性體，遂使結構行為過分軟化而降低韌性。利用上圖表單，輸入及選擇所需數值，表單即會利用下述公式計算內外柱剪力及剪力筋間距。中間內柱外柱. [. ]. Vuj = ( M ut + M ub ) / h − 1.25( At + Ab ) f y. [. ]. Vuj = ( M ut + M ub ) / h − 1.25 At f y. 但其計算出之剪力強度不可大於下式所算出之剪力強度. Vnj ≤ α f. '. c. Aj ，. A j = min( h × ( b + 2 x ) ， h × ( b + h)). h﹦接頭之有效深，為剪力方向柱深 b﹦接頭有效寬. - 104 -.

(105) 4.5 剪力牆設計本手冊第三篇第 3.4 節提供剪力牆之設計參考（圖 3.4），及使用公式。. 圖 3.4 使用公式： 1.校核容許之最大剪力強度. Vu ≤ φ 2 . 65. f c ′ hd. 其中 d=0.8lw. 2.計算混凝土剪力計算強度 Vc 先計算剪力之臨界斷面：. lc = Min (. lw hw , ) 2 2. = 0 . 85. f c ′ hd. Vc. +. Nud 4 lw. 或. - 105 -.

(106) fc ′ +. = ( 0 . 16. Vc. lw ( 0 . 33 Mu Vu. fc ′ +. Nu 5 lwh. ) ) hd. lw − 2. 當 Mu Vu − lw 2 < 0 時不適用 Vu 由小值控制其中 Mu=Vu(hw−lc). 3.計算水平剪力鋼筋. ≤ φ Vn. Vu. S. =. 2. ρh =. = φ ( Vc. + Vs ) = φ Vc. Av ( Vu − φ Vc φ fyd. φ Avfyd S 2. +.  lw   5    最大間距= Min =  3h  45cm    . ). Av > 0.0025 hS. 4.計算垂直剪力鋼筋. ρ n = 0 . 0025 + 0 . 5 ( 2 . 5 −. hw )( ρ h − 0 . 0025 ) > 0 . 0025 lw.  lw   3    最大間距= Min =  3h  45cm     5.撓曲設計. 0 . 85 ( 1 − As. =. 1 −. Mu 1 0 . 85 2 fy. - 106 -. φ f c ′ hd. ) hd 2.

(107) 4.6 鋼筋之搭接及錨定手冊中第四篇第 3.5.節鋼筋之搭接及錨定，其中受拉鋼筋之伸展長度如下圖：. 圖 3.5.1.a 說明：受拉鋼筋伸展長度（簡易法）先選擇鋼筋尺寸、混凝土強度、鋼筋降伏應力等相關數值，表單會利用下列公式計算基本伸展長度。 D19 或較小之鋼筋級麻面鋼線 D22 或較大之鋼筋 l db =. 0.23d b f y. l db =. f c'. 0.28d b f y f c'. 選擇適用之修正因數，將 l db 乘上修正因數及超量鋼筋折減因數，即可求得伸展長度，但 l d 不得小於 30cm。. - 107 -.

(108) 3.5.1.b. 圖 3.5.1.b 說明：受拉鋼筋伸展長度（詳細法）先選擇鋼筋尺寸、混凝土強度、鋼筋降伏應力等相關數值，再利用下列公式計算基本伸展長度 D19 或較小之鋼筋級麻面鋼線 D22 或較大之鋼筋 l db =. 0.23d b f y. l db =. f c'. 0.28d b f y f c'. 詳細法係考慮鋼筋周遭之束制效應。利用詳細法計算，可依實際條件來縮短伸展長度，以增加施工性或經濟性。將 l db 乘上修正因數、折減因數及鋼筋束制情況之修正因數，可得基本伸展長度，但 l d 不得小於 30cm。. - 108 -.

(109) 3.5.1.c. 圖 3.5.1.c 說明：由於在構材之壓力區沒有撓曲拉力裂縫來干擾握裹力之傳遞，而且混凝土對鋼筋端部又有直接承壓之效果，所以鋼筋之受壓伸展長度要比其受拉伸展長度為短。使用上圖表單，選擇及輸入所需數值或條件，則表單會利用下述公式計算受壓鋼筋之伸展長度。基本伸展長度 l db =. 0.076d b f y f c'. ，但不小於. 0.0043d b f y. 可依受壓鋼筋之情況，將 l db 乘以有關之修正因數得受壓鋼筋之伸展長度，但 l d 不得小於 20cm。. - 109 -.

(110) 3.5.1.d. 圖 3.5.1.d 說明：抗拉彎鉤之破壞模式通常為其彎轉斷兩側混凝土之劈裂，或是其彎轉段內緣混凝土的擠碎。所以為了避免此類破壞，就需降低彎鉤在彎轉段內之拉應力，因此規定了標準彎鉤之伸展長度。而制定標準彎鉤之伸展長度之目的就是期望透過握裹力在彎鉤伸展長度範圍內之作用，能將臨界斷面中鋼筋之最大應力 fy 逐漸降低，以致於彎轉段內已降低之拉應力就不足危害了。標準彎鉤之伸展長度無所謂頂層鋼筋之效應，而彎鉤也不易使用頂層鋼筋之定義之判別。彎鉤部份在抗壓時無效，故在鋼筋受壓時不計彎鉤之伸展效應。使用上圖表單，選擇及輸入所需數值或條件，利用下式計算標準彎鉤之伸展長度 l hb =. 318d b f c'. ，依標準彎鉤之情況將 l hb （彎鉤基本伸展長度）乘以有關之. 修正因數，但不得小於 8l b 或 15cm。. - 110 -.

(111) 3.5.1.e. 圖 3.5.1.e 說明：使用表單，即會依照下述規定計算受拉銲接麻面鋼線網之伸展長度。 1.至少有一根橫向鋼線，且距臨界斷面 5cm 以上者。由受拉鋼筋之伸展長度 l d 乘上鋼線網折減因數 f y − 2450. 鋼線網折減因數應為. fy. 5d b 或 s w 之大值，但不必大於 1。. 2.無任何橫向鋼線，或僅有一根橫向鋼線但距臨界斷面未達 5cm 以上者。鋼線網折減因數應為 1。其伸展長度與麻面鋼線者同。由於鋼線網之錨定效應主要源自橫向鋼筋，故實驗數據顯示環氧樹脂塗布鋼線網之伸展長度及搭接長度與未塗布者同，所以其環氧樹脂塗布之修正因數可取β1.0。. - 111 -.

(112) 3. 5.1.f. 圖 3.5.1.f 說明：在伸展長度範圍內必須有二根橫向鋼筋其距臨界斷面之最小距離不得小於 5cm。. Aw f y sw. f c'. λ 之數值乘以超量鋼筋折減因數，但伸展長度. l d 不得小於. 15cm。銲接光面鋼線網的錨定主要是靠橫向鋼線所提供，而且光面鋼線網之銲接規定及銲點間距均較麻面鋼線者嚴格。使用上圖表單，即會依照上述規定計算受拉焊接光面鋼線網之伸展長度。. - 112 -.

(113) 3.5.2.a. 圖 3.5.2.a 說明：由於缺乏實驗之佐證，故禁止大於 D36 之鋼筋作受壓或受拉搭接。因為鋼筋和混凝土之握裹傳遞界面減少，所以束筋內個別鋼筋之搭接長度應該放大。利用下式計算而得之伸展長度是供束筋內之個別鋼筋來使用。成束鋼筋僅可按其單一鋼筋作個別之搭接，不得作整束之搭接。 D19 或較小之鋼筋級麻面鋼線 D22 或較大之鋼筋 l db =. 0.23d b f y. l db =. f c'. 0.28d b f y f c'. 伸展長度 l d 等於 l db 乘上修正因數，但 l d 之計算不可重複使用超量鋼筋修正因數。甲級為伸展長度 l d 之 1.0 倍，乙級為伸展長度 l d 之 1.3 倍，基於搭接與伸展長度相似之本質，且伸展長度已在束制效應之修正後趨向安全和準確，故. - 113 -.

(114) 規範已取消係數為 1.7 之丙級搭接。 l d 不得小於 30cm。. 3.5.2.b. 圖 3.5.2.b 說明：抗壓鋼筋之握裹行為不會受到橫向拉裂縫之影響，所以受壓接皆之規範條文就不若受拉搭接者嚴格。可由鋼筋降伏應力決定受壓搭接之最小長度。 f y ≤ 4200 kg 2 ， l d = 0.0071d b f y cm kg f y > 4200 ， l d = (0.013 f y − 24) d b cm 2 l d 不得小於 30cm。當混凝土之 f ' 小於 210 kg 時，搭接長度須增加 1/3。 c cm 2 實驗結果顯示鋼筋抗壓搭接強度主要是靠鋼筋端部之支承壓力而得，因此在搭接長度加倍，但端部支承不變時，其抗壓搭接強度不會呈等比例增加。因此，鋼筋降伏強度超過 4200kg/cm^2 時，其抗壓搭接長度遠比鋼筋 fy 低於 4200kg/cm^2 者為長。 - 114 -.

(115) 不同直徑之受壓鋼筋搭接時，其搭接長度應為大號鋼筋之伸展長度或小號鋼筋之搭接長度兩者之大值。 3.5.2.c. 圖 3.5.2.c 說明：在設計載重作用下柱筋只承受壓力時，其搭接長度須符合受壓鋼筋搭接之規定，再依其橫箍筋或螺箍筋予以折減。（1）橫箍柱在壓力作用下，若其柱筋在搭接長度內被有效面積小於 0.0015hs 之橫箍筋所圍封，則其受壓搭接長度可乘 0.83 予以折減，惟不小於 30cm。（2）羅箍柱在壓力作用下，若其柱筋在搭接長度內被螺箍筋所圍封，則其受壓搭接長度可乘 0.75 予以折減，惟不小於 30cm。使用上表單，只要選擇或輸入所需數值，即會利用上述規定計算出柱筋之搭接長度。. - 115 -.

(116) 3.5.2.e. 圖 3.5.2.e 說明：在設計載重作用下柱筋只承受拉力時，符合下列三條件者其搭接長度為甲級，則須為乙級。甲級為伸展長度 l d 之 1.0 倍，乙級為伸展長度 l d 之 1.3 倍。（1）柱筋應力不超過 0.5fy。（2）柱任一斷面之搭接鋼筋面積百分比不大於 50％。（3）柱筋搭接位置至少錯開 l d 。使用上表單，只要選擇或輸入所需數值，即會利用上述規定計算出柱筋之搭接長度。. - 116 -.

(117) 3.5.2.f. 圖 3.5.2.f 說明： 1.搭接長度範圍內至少有一根橫向鋼線，鋼線網外緣間之搭接長度不得少於 1.3l d 或 20cm；其最外側橫向鋼線間之搭接長度不得小於 5cm。l d 可不受極小值 20cm 之限制。由受拉鋼筋之伸展長度 l d 乘上鋼線網折減因數 f y − 2450. 鋼線網折減因數應為. fy. 5d b 或 s w 之大值，但不必大於 1。. 2.搭接長度範圍內無任何橫向鋼線，則銲接麻面鋼線網之搭接依受拉麻面鋼筋之規定。使用上表單，只要選擇或輸入所需數值，即會利用上述規定計算出受拉銲接麻面鋼線網之搭接長度。. - 117 -.

(118) 3.5.2.g. 圖 3.5.2.g 說明： 1.若鋼線續接處之鋼線面積 As 小於分析需要量之 2 倍時，其介於兩搭接鋼線網最外橫向鋼線間之搭接長度不得小於一網格再加 5cm，或1.5l d，或 15cm，以大值為準。 l d 為. Aw f y sw. f c'. l λ 之數值乘以超量鋼筋折減因數，但伸展長度 d 可. 不受極小值 15cm 之限制。 2.若鋼線續接處之鋼線面積 As 大於分析需要量之 2 倍時，其介於兩搭接鋼線網最外橫向鋼線間之搭接長度不得小於 5cm，或 1.5l d 。 l d 為. Aw f y sw. f c'. λ 之數. 值乘以超量鋼筋折減因數，但伸展長度 l d 可不受極小值 15cm 之限制。使用上表單，只要選擇或輸入所需數值，即會利用上述規定計算出受拉銲接光面鋼線網之搭接長度。. - 118 -.

(119) 第3.1節. 柱設計，除可利用本手冊設計柱之主筋及箍筋外，並可檢算其塑性彎矩及其剪力強度，請參閱圖 3.3.4a∼3.3.4b。. 第3.2節. 剪力牆設計，除可利用本手冊設計 RC 牆之主筋及箍筋外，並可檢算其其剪力強度，請參閱圖 3.3.4a∼3.3.4b。. 第3.3節. 鋼筋搭接及錨定，旨在檢測核算各種鋼筋搭接長度，及梁柱構件之強度。請參閱圖 3.5.1a 及 3.5.1f；鋼筋搭拉可參閱圖 3.5.2c 及 3.5.2f。. - 119 -.

(120) 第五章鋼結構之設計應用篇本手冊之第四篇為鋼結構之設計應用篇，即鋼結構設計篇，主要內容分為下列六節，分別說明如下：. 5.1 鋼甲鈑設計本手冊中第四篇第 4.1 節鋼甲鈑設計，鋼甲鈑之各種型式之資料己建立在電腦記資料庫中。. 5.2 鋼梁設計本手冊中第四篇第 4.2 鋼梁設計，除針對純鋼梁計算其塑性彎矩外並可檢算其剪力強度；若 RC 樓版透過剪力釘之傳遞而與鋼梁結合為合成梁，如圖 4.2a 及圖 4.2b，可考慮樓版對鋼梁抗彎強度之影響。. 圖 4.2.a 說明：在此的合成梁主要是計算鋼結構中鋼承板與鋼梁結合後，鋼梁的彎矩設計與檢核，因此分為合成梁設計與合成梁檢核，其原理為利用轉換斷面的方法，將混凝土部分轉換成等值的鋼斷面，再用公式計算出合成梁的斷面模數，之後輸入最大 -120-.

(121) 彎矩靜載重 MDL 與最大彎矩活載重 MLL，可設計出所需鋼梁尺寸或檢核鋼梁尺寸是否符合要求，並計算出所需的剪力釘顆數。使用方法為依照順序填入各項資料後，在合成梁設計表單中，按下「計算所需鋼梁尺寸與剪力釘數 N」，則將所有一般常用且符合強度要求的型鋼尺寸列出，同時也列出合成梁的斷面模數 Str、合成斷面所受的應力 fs、合成斷面的容許應力 βfy、Stress Ratio 與所需的剪力釘顆數 N，如圖 4.2.b。在合成梁檢核表單中，鋼梁尺寸可採用型鋼斷面尺寸(如圖 4.2.d)或自行輸入斷面尺寸(如圖 4.2.e)，按下「計算合成梁之斷面性質」，則計算出鋼梁的斷面模數 Ss、合成梁的斷面模數 Str 與合成斷面形心與鋼梁底緣距離，按下「檢核 fs 與計算剪力釘數 N」，則可得到合成斷面所受的應力 fs、合成斷面的容許應力βfy 與所需的剪力釘顆數 N，並檢核合成斷面是否符合強度要求，如圖 4.2.d 與圖 4.2.e。另外，按下「計算公式查詢」，便可查詢所使用的計算公式，如圖 4.2.c 與圖 4.2.f。. 圖 4.2.b. -121-.

(122) 圖 4.2.c 說明：合成梁設計所使用的公式如下：. -122-.

(123) 假設澆灌混凝土時無臨時支撐： EC：混凝土彈性模數，E ：型鋼彈性模數， A：型鋼之截面積 S S Vstud：剪力連接物抗剪強度 E S = 2.04 × 10 6 ，E C = 15000 ×. f ' c ，n =. ES EC. 將各種型鋼斷面性質代入計算： be H × t S × ( H + YC ) + AS × 2 Y= n be × t + AS n S 1 be be H I tr = × × t S 3 + × t S × (YC + H − Y ) 2 + I S + AS × (Y − ) 2 12 n n 2 S tr =. I tr Y. ， fS =. M DL M LL + SS Str. 將所有滿足： f S ≤ β × Fy Steel. Ratio =. Vu = Min (. 的型鋼斷面列出。. fS β × Fy. AS × Fy 0.85 × f ' c × be × t S ， ) 2 2. 所需剪力連接物顆數ｎ (自最大彎矩處到零彎矩處 ) =. -123-. Vu Vstud.

(124) 圖 4.2.d. 圖 4.2.e. -124-.

(125) 圖 4.2.f 說明：合成梁檢核所使用的公式如下：. 假設澆灌混凝土時無臨時支撐： EC：混凝土彈性模數，E ：型鋼彈性模數， AS：型鋼之截面積 S Vstud：剪力連接物抗剪強度，E S = 2.04 ×10 6 be H × t S × ( H + YC ) + AS × ES 2 EC = 15000 × f ' c ； n = ； Y= n be EC × t S + AS n 1 be be H I tr = × × t S 3 + × t S × (YC + H − Y ) 2 + I S + AS × (Y − ) 2 12 n n 2 I M M S tr = tr んん；んf S = DL + LL Y SS S tr Check：f S ≤ β× Fy Vu = Min (. AS × Fy 0.85 × f ' c × be × t S ， ) 2 2. 所需剪力連接物顆數ｎ (自最大彎矩處到零彎矩處 ) =. -125-. Vu Vstud.

(126) 5.3 鋼柱設計本手冊中第四篇 4.3 節鋼柱設計 (第二期). 5.4 鋼張力構件設計本手冊中第四篇第 4.4 節張力構件，基本接合己建入，尚待增加內容。. 圖 4.4.1 說明： 1.受拉特性：受軸拉力後有變直趨勢，較不受初始彎曲度影響，是鋼構中唯一不必考慮挫屈破壞之桿件，其設計僅需滿足強度及勁度的要求。 2.破壞模式：一般拉力桿件在結合上一般採用釘、螺栓或開孔，其破壞模式有：（1）全斷面積的降伏：過大變形造成使用性喪失。（2）通過淨斷面積的斷裂：強度不足。 3.考慮通過淨斷面之斷裂時，係假設淨斷面應力達於極限拉力強度 Fu，為鋼構中唯一考慮之應力超過降伏應力 Fy 的桿件。上圖表單乃是依照 ACI 78 之規範設計，若破壞面係斜線或曲折線，則淨斷. -126-.

(127) 面積為：. An = t × ω n = t (ω g − ∑ d + ∑. s2 ) 4g. ω n = 斷面總寬度， ω g = 斷面淨寬度，s ﹦兩連續孔中心平行於應力方向之縱距 g ﹦兩列孔中心垂直於應力方向之橫距容許拉力強度為 Pt = min( 0.6 Fy Ag. ,. 0.5 Fu An ). 5.5 錨定螺栓設計 4.6.2.a. 圖 4.6.2.a 說明：選擇套管式膨脹錨栓的編型，即可查詢該編型相關資訊。 4.6.2.b. -127-.

(128) 圖 4.6.2.b 說明：選擇化學錨栓的編型，即可查詢該編型相關資訊。 4.6.2.c. 圖 4.6.2.c 說明：選擇基礎錨栓的編型，即可查詢該編型相關資訊。 -128-. 4.6.2.d.

(129) 圖 4.6.2.d 說明：選擇鬆緊器的直徑，即可查詢該鬆緊器直徑的相關資訊。. 其他: 第 4.5 節焊接設計(第二期) 第 4.6 節螺栓接合設計，基本之膨脹錨栓之資料己建入手冊資料庫中如圖 4.6.2a~d，惟尚需其他資料加強之。第 4.7 節耐震接頭(第二期) 第 4.8 節構件埋入設計(第二期). -129-.

(130) 第六章結論經本年度之研究之後，可得本期結論如下：１. 將本手冊之內容涵蓋下列各篇：概論及說明、設計基本篇、RC設計篇、鋼結構設計篇、SRC設計篇、特殊結構篇、基礎結構篇、結構施工篇等八篇，以臻完善。２. 完成建築結構設計基本資料、結構材料及斷面性質等基本資料庫之建立。３. 完成建築鋼筋混凝土構造之版、梁、柱及牆等之細部設計資料庫及電腦呈現螢幕之軟體，已達試用之階段。４. 部份完成建築鋼構造之用材性質，梁及合成梁等之細部設計資料庫及電腦呈現螢幕之軟體，已達試用之階段。５. 依目前電腦軟硬體之發達，本研究完成之軟體，應可以在個人電腦(PC)或手提型(筆記型)電腦上，很容易操作應用。６. 若要完成全套電子設計手冊，至少尚需一個年度之研究工作，始能達成。. -130-.