¶ 冷軋型鋼構造建築物結構設計規範及解說-第六章 撓曲構材(3/3)
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圖 C-6.6-1 單一未加強腹板之皺曲及撓曲–皺曲強度曲線與試驗資料
圖 C-6.6-2 不具加強腹板I 型梁之腹板皺曲與撓曲交互作用曲線與試驗資料
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6.7 撓曲 - 扭轉作用
對於無側向支撐的撓曲構件同時承受撓曲與扭轉作用力時,其撓曲強度由第6.2.1(1)計算
後應乘以一折減係數R。如公式(6.7-1)所示,折減係數R 等於在斷面上單獨彎矩應力除以彎矩
與扭轉作用產生之最大應力的比值。
計算應力時應使用全斷面性質計算扭轉應力,及使用有效斷面性質計算撓曲應力,對C
型斷面有加勁翼板時,若其最大之組合壓應力發生在腹板與翼板交接處,這R 係數可增加
15%,但是R 值不可大於1.0。
當使用第10.6.1 節及第10.6.2 節時,本節內容即不適用。
解說:當橫向載重作用在梁上而沒有通過斷面的剪力中心時,扭曲和扭轉應力即會發生,開放
型的冷軋型鋼斷面對扭曲的抵抗力較小,故嚴重的扭曲及過大的應力可能發生,然而梁
構件的接合提供了扭曲的約束,導致扭曲效應無法產生。
本節提供當構件承受扭矩載重的設計要求,使用一個降低係數來減少標稱彎矩強度(規
範第6.2.1(a)節),這個降低係數使用在彎曲應力及扭矩應力的計算位置斷面的臨界點
上。本節無需運用於規範第10.6.1 及10.6.2 節,因為該章節的相關公式是依據扭轉效應
的試驗而得。
6.8 加勁材
6.8.1 承壓加勁材
位於集中荷重或反力處,連接於梁腹板的橫向承壓加勁材,應以受壓構材設計。集中荷重
與反力應直接作用於加勁材,加勁材的端點應準確地與翼板平面部分相貼齊,如此才能直接提
供承載力於加勁材的端點處。對於加勁材與腹板間的剪力傳遞問題請參考第十一章。而在集中
荷重與反力處的標稱強度(Pn),則依下列第1 項或第2 項計算之較小值決定。本節中所列之安
全係數及強度折減因子應依第一章之相關設計方法計算其容許強度或設計強度。
Ωc = 2.00 (ASD)
φc = 0.85 (LRFD)
2. Pn = 依第7.2 節第一項規定計算之標稱軸向強度(以Ab替代Ae)
其中
Fwy =梁腹板或加勁材的降伏應力(Fy 或 Fys),取小者
Ac = 18t
2+As,當橫向加勁材位於內部支承處與集中荷重處
2+As,當橫向加勁材位於端點支承處
其中
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t = 梁腹板厚度
As = 橫向加勁材的斷面積
Ab = b1t+As,當橫向加勁材位於內部支承處與集中荷重處
Ab = b2t+As,當橫向加勁材位於端點支承處
其中
其中
Lst = 橫向加勁材長度
加勁承壓加勁材的寬厚比(w/ts)不可超過1.28(E/Fys)
1/2,而未加勁承壓加勁材的寬厚比則不可
超過0.42(E/Fys)
1/2,Fys與ts分別為加勁材的降伏應力與厚度。
解說:公式(6.8-1)的標稱強度計算乃針對橫向加勁材端點處的壓縮破壞情況而定之,同時,依
第7.2 節第一項規定計算之標稱軸向強度計算乃基於加勁材的整體挫屈(如受壓構材)問
題而定之。公式中用於計算有效面積(Ab 與Ac)以及有效寬度(b1 與b2)是依據Nguyen 與
Yu[6.36]的研究成果並加以修改而定之。
冷軋型鋼橫向加勁材的相關實驗可參考Hsiao、Yu 與Galambos[6.37]61 組試驗之研究。
強度設計折減係數(φc)0.85 則基於統計資料而得之。
6.8.2 C 型撓曲構材中的承壓加勁材
具承壓加勁材C 型撓曲構材承受雙翼載重,且不符合第6.8.1 節之要求時,其標稱強度 Pn
應依公式(6.8-1)計算。本節中所列之安全係數及強度折減因子,應依第一章之相關設計方法計
算其容許強度或設計強度。
Ω = 1.70 (ASD)
φ = 0.90 (LRFD)
其中
Ae = 承壓加勁材承受均布壓應力之有效面積,以降伏應力計算
Fy = 承壓加勁材鋼料的降伏應力
Pwc = C 型撓曲構件之標稱皺曲強度,在端點或內部位置依公式(6.5-1)計算之
公式(6.8-4)應符合下列限制:
(1) 在承壓處上方須安置加勁材,如果加勁材未落於承壓處,導致該加勁材處之翼板無
支撐,則Pn值減少50%。