¶ 冷軋型鋼構造建築物結構設計規範及解說－第十章 組合構材
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第十章 組合構材
10.1 適用範圍
本章乃針對常用之(1)C 型鋼組合I 型鋼構材、(2)C 型鋼或Z 型鋼的側向支撐、(3 冷軋型鋼
框架構築、(4)樓板、屋頂或牆體構造，進行相關之規定。
解說：當同時使用冷軋鋼構材與其他結構材料形成複合系統(mixed system)時，除遵守本規範外
亦須滿足其他使用材料之設計需求規範。
10.2 組合斷面
10.2.1 兩C 型斷面構成I 型斷面的撓曲構材
撓曲構材由兩C 型斷面組合之I 型斷面，其長向銲接(或其他連結物)之最大容許間距(Smax)
應為
其中
L = 梁之跨距
Ts = 接合部之拉力強度(見第十一章)
g = 最接近上下翼板之二排連結物的垂直距離
m = 單一C 型鋼之剪力中心至其腹板厚度中心的距離（可參考圖C-10.2-1）。
(1)若為無邊緣加勁材(突唇)之C 型斷面
(2)若為具邊緣加勁材(突唇)之C 型斷面
wf = 腹板內側面至翼板最外緣之距離，若C 型斷面具有不同之翼板寬度，wf應採
取較寬之翼板
d =梁或C 型鋼之深度
D = 邊緣加勁材之全深
Ix = 單一C 型斷面對垂直其腹板之中性軸的慣性矩
q = 因數化載重(LRFD)或設計載重(ASD) q 的計算可由集中載重或支承反力除以承壓
長度而獲得。對於受均布載重之梁而言，q 則均布載重的三倍。如果在集中載重
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或支承處的承壓長度小於所需銲接的間距(s)，其在靠近集中載重或支承反力處的
銲接或連結物所需設計強度則為：
Ts = Ps m / 2g
(10.2-4)
其中，Ps乃基於因數化載重或設計載重下的集中載重或支承反力。
每處結合之最大容許間距(Smax)，係以該處受最大載重時之接合間距定之。因此，如梁的整
體長度採取均等間距的接合，其間距的決擇係以最大載重處之接合間距而定，但因此卻造成不
經濟的結果，以下二種方法則可考慮採用：(1)連結物之間距依照載重大小的變化而有所不同；
(2)可於集中載重之翼板處銲上加強蓋板。結合這些蓋板與翼板之連結物其設計剪力強度須用於
Ts的計算，且g 應採梁之深度。
解說：I 型斷面可由兩個背靠背的C 型斷面連接而成，通常使用於受壓或撓曲構材。圖C-4.1-2
(3), (7)和圖C-4.1-3 (2), (8)所示為幾種組合I 型斷面。
1. 壓力構材
對於I 型斷面用於受壓構材時，其長向接合之間距必須不得超過依本規範公式(10.2-1)
計算求得之值(Smax)，其因乃為防止個別C 型斷面在整體I 型斷面挫屈前之較小載重
下，先行在其平行腹板之軸上撓曲挫屈。此規定乃基於單一C 型斷面在接合間的細
長比Smax/rcy ，不得大於I 型斷面細長比(L/rI)的1/2 [10.1，10.2]，理由為考量一個接合
處形成鬆脫或無效用。即使本節記載僅論及I 型斷面，但是公式(10.2-1)亦可應用於由
兩C 型斷面接合的箱型受壓構材的最大銲接間距，此時rI取箱型斷面中迴轉半徑較
小者。
2. 撓曲構材
對於I 型斷面用於撓曲構材時，其長向接合之間距則於公式(10.2-2)內規範之，其第一
個考量乃在於防止接合間的上翼板處產生過度的扭轉變形。第二個考量乃針對連結
物的配置與強度，以及作用於梁的載重密度 [10.2]。第二個考量要求乃因為C 型斷
面的剪力中心既不在腹板上也與腹板不在同平面上，如圖C-10.2-1 所示，當一載重Q
作用於斷面腹板平面上時，將對於其剪力中心產生一扭矩(Qm)，則其上部連接物(接
合處)的拉力(Ts)，可以由扭矩(Qm)與抵抗彎矩(Tsg)相等而求得
如圖C-10.2-2 所示，如q 為載重密度(單位載重)，s 為接合間距，則載重Q = qs/2，因
此，最大容許間距(Smax)可輕易地將Q 代入公式(C-10.2-2)中而求得，而載重密度q 則
根據作用於梁之載重類型而定。
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圖C-10.2-1 C 型斷面上接合處之拉力
圖C-10.2-2 接合間距示意圖
除了以上考量的接合強度需求外，接合間距不得大到因上翼板處的分離，而使得接合間
有過大的扭矩。事實上C 型斷面乃背對著背連接，最大的間隔限度或許可以採用L/3，
但考慮到一處的連結可能有缺陷，因此在公式(10.2-2)中將最大間隔限度L/6 作為首要條
件。
10.2.2 兩斷面組合的受壓構材
對於受壓構材由2 個斷面所構成，其受壓強度應由第7.2 節的規定決定之；如果挫屈行為
中有相當的變形，造成剪力發生在結合2 個斷面的連接物上，受壓構材的KL/r 須由(KL/r)m替
代之。
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其中
(KL/r)o = 組合構材整體斷面的細長比
a = 點銲或連結物的間距
ri = 組合構材內2 個斷面中的最小迴轉半徑(未折減之斷面)
連結物的強度和其間距應符合下列的要求：
1. 點銲或連結物的間距(a)須限制在，讓a/ri不得超過組合構材的細長比一半的情形下
2. 組合構材的兩端連結銲接的長度須超過構材最大的尺寸長度，或連結物的間距不得
超過4 倍連結物的直徑，且其連結長度要達到1.5 倍構材最大的尺寸長度
3. 構材在長向中間部分連結的點銲或連結物，在任一方向須能承受2.5%的標稱軸向強
度
解說：透過間隔式連結2 個斷面所構成的受壓構材會有較小的剪力剛度，考量減少的剪力剛度
對於挫屈應力的影響，修正的細長比(公式(10.2-5))可用於計算彈性臨界挫屈應力[10.3]。
本節的規定乃引用熱軋型鋼組合構材(銲接與螺栓接合)，目前熱軋型鋼規範也將其他連
結物如冷軋型構造常用的螺絲納入考量，同樣的要求，連結物須能承受2.5%的剪力強
度，且其間距須符合a/ri不得超過組合構材的細長比一半（a/ri ≤ 0.5(KL/r)o)）。
10.2.3 受壓肢材之接合間距
以銲接、螺絲、螺栓或鉚釘將蓋板、鋼板或非為整體的受壓加勁材連接至其他構材時，其
在應力作用線上的間距s 不得超過下述各項:
1.根據每一接合處的設計強度，計算傳遞連接部間之剪力所需的間距。
2. 1.16t
cf/
，其中t 乃為蓋板或鋼板的厚度，fc為服務載重之下蓋板或鋼板內的應力
3.影響該接合處之區間，其未加勁受壓肢材最窄翼板平板寬度w 的三倍。當w/t <
時其值不必小於1.11t
，或當w/t ≥ 0.50
E
，惟其值不得大於第1.項或第2.項之間距。
接合若為平行應力方向的間斷填角銲，間距應為填角銲間的淨距離加上12.5 mm。其他接
合方式的間距，應取連結物中心點間距離。
例外：本章之需求不適用於僅當作被覆材而非做為承載肢材之蓋板。
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解說：當受壓肢材與組合構材之其他部分作不連續接合時，其連結物間距必須緊密到足以提供
被連接肢材必要的強度，圖C-10.2-3 顯示由一平板與一倒置的帽型斷面組合而成的箱型
梁，假如適當的配置連結物，則此平薄板將可視為一加勁受壓肢材，而其寬度(w)相當
於兩列連結物間的距離，構材斷面性質則依此原則計算之。
本節內第一款所述規定中之必要剪力強度，可由與計算螺栓翼板接合或銲接板梁或類似
結構，其相同之標準結構設計流程求得。本節第二款乃為了保證，平板在兩個鄰近的接
合間，其應力小於1.67fc時不致產生圖C-10.2-3 所示如柱般的挫屈，其中fc為連接之受
壓肢材在服務載重下的應力 [10.1，10.2]，而此規定的依據為尤拉(Euler)柱挫屈公式：
(
)2
2
cr
r/
KL
E
π
σ
=
(C-10.2-3)
而以 σcr = 1.67fc，K = 0.6，L = s 與r = t/ 12 代入而得之。此規定較保守，因為長度乃取
連結物中心間之距離而不是以淨距離為依據，而係數K 乃以0.6 取代0.5(柱兩端為固定
端之理論值)。
本節第三款保證在大部分情況下合乎規定的間距，使平板之整列連接物具有如連續加勁
的行為。[10.1，10.2]。
圖C-10.2-3 組合斷面的接合間距
10.3 側向支撐
側向支撐的設計應使其能束制承載梁或柱的側向彎曲（或位移）或扭轉，同時，亦要避免
支撐接觸點的局部皺曲。
解說：本節所涵蓋之應用範圍為對稱梁與柱，及用於屋頂系統上承受重力之C 型斷面與Z 型
斷面梁。
10.3.1 對稱梁與柱
側撐與側撐系統（包括接合在內），其設計應考量強度與勁度要求。
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解說：在鋼結構中，並沒有簡單的、一般可接受的手法用以決定分離的側支撐所需之強度與勁
度。Winter [10.4]提供了局部的解決方式，而其他人延續此學理如 Haussler [10.5]、Haussler
和Pabers [10.6]、Lutz 和Fisher [10.7]、Salmon 和Johnson [10.8]、Yura [10.9]、SSRC [10.10]。
設計人員應多尋找相關文件，以正確的設計側支撐或其系統。
在受壓面上的側向支撐細長比不得超過200。
10.3.2 C 型斷面與Z 型斷面撓曲構材
本節針對承受腹板面上載重的C 型斷面與Z 型斷面梁，以側支撐束制其扭轉時之相關規
定。在本節中討論下述二種情形：(1)上翼板連接至鋼承板或外覆材，並能有效的束制該翼板的
側向位移；(2)無任一翼板以(1)方式連結。當兩翼板皆以(1)方式連接時，側向支撐就無存在的
需要。
解說：C 型斷面與Z 型斷面被當作梁使用，以承受與腹板平面相同方向的橫向載重，如果沒有
提供足夠的側支撐則可能產生扭轉與側位移。本節內包含了二部分：(1)針對撓曲構材之
單一翼板連接鋼承板或外覆材時的支撐需求；(2)撓曲構材之任一翼板皆未連接鋼承板或
外覆材時，側撐之間距與設計需求。
10.3.2.1 翼板不與外覆材連結的C 型斷面與Z 型斷面
位於上下翼板處之每一中間支撐，應被設計成可抵抗本節規定之所需側向力PL1(位於第一
象限的翼板所需的側支撐力)與PL2(另一個翼板所需的側支撐力)。
本節所應用的x 軸為垂直於腹板方向上的斷面中心軸，y 軸為平行於腹板方向上的斷面中
心軸，x 軸與y 軸的設置應將一個翼板安排於第一象限內，可參考圖C-10.3-1 有關座標系統的
介紹。
1.對於均布力：
PL1 = 1.5[WyK’-(Wx/2)+(Mz/d)]
(10.3-1)
PL2 = 1.5[WyK’-(Wx/2)-(Mz/d)]
(10.3-2)
當均布力W 作用於於平行於腹板方向時，也就是Wy=W
PL1 = -PL2 = 1.5(m/d)W
如為C 型斷面
(10.3-3)
PL1 = PL2 = 1.5(Ixy/(2Ix))W 如為Z 型斷面
(10.3-4)
其中
Wx、Wy = 分別為設計載重(因數化載重)W 平行於x 軸和y 軸的分量，Wx與Wy為正
值當其朝向正x 軸和正y 軸時
其中
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W = 介於支撐點兩邊各0.5a 距離間的設計載重(因數化載重)
其中
a = 側支撐間在長向上的間距
其中
Ixy = 未折減全斷面的慣性積
Ix = 未折減全斷面對於x 軸的的慣性矩
Mz = -Wxesy + Wyesx，W 對於剪力中心的扭轉彎矩
其中
esx、esy = x 軸和y 軸的載重分量對於剪力中心的偏心距
d = 斷面的深度
m = 剪力中心到腹板中心線的距離
2.對於集中力：
當集中力P 作用於於平行於腹板方向時，也就是Py=P
其中
Px、Py = 分別為設計載重(因數化載重)P 平行於x 軸和y 軸的分量，Px與Py為正值當
其朝向正x 軸和正y 軸時
Mz = -Pxesy + Pyesx，P 對於剪力中心的扭轉彎矩
P = 介於支撐點兩邊各0.3a 距離間的設計載重(因數化載重)，再加上位於超過支撐點
0.3a 但不得超過1.0a 距離間的設計集中載重1.4(1–l / a)倍的值
其中
l = 集中力到側支撐間的距離
側支撐力PL1與PL2為正值，當其束縛支撐的翼板是防止往負x 軸方向的移動。
此節所謂之側支撐乃指其能有效地束縛斷面，翼板端點及中間側支撐點的側向位移。
當作用於梁之所有載重和反力皆透過其他構架構材傳遞而來，且其傳遞力量之構材能有效
地束制撓曲構材斷面抵抗扭轉和側向位移時，將不再需要外加的支撐，除非其無法滿足第
6.2.2.1 節規定之所需強度。
解說：假如C 型斷面被單獨使用成為梁，而不是以成對的I 型斷面出現，則C 型構材應以間隔
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方式支撐，以防止如同圖C-10.3-2 旋轉情形發生，圖C-10.3-3 顯示兩C 型斷面相互支撐
的情況，這情況頗與圖C-10.2-3 所示的組合I 型斷面雷同，除了原來的接合方式改以支
撐方式形成，支撐的間距通常比組合I 型撓曲構材的接合間距來得大，也因此C 型斷面
本身在支撐間隔區域內可能產生少量的旋轉，導致在受到載重時，將比單純的撓曲構材
撓曲情況會多一些額外的應力產生在斷面內。所以，支撐的安排應：(1)讓額外增加之應
力量減小而不致影響C 斷面應有的承載能力(與連續性支撐條件相比較)；(2)旋轉角度應
儘可能減小(1 至2 度之範圍內)。
為了發展建立適當支撐相關規定之資料，在康乃爾大學進行了不同C 型斷面之實驗
[10.11]，實驗則包含了全支撐，無側支撐與位於兩不同位置之中間支撐等，除了試驗外
也發展近似分析法，用來印證實驗的結果。Winter, Lansing 與 McCalley[10.12]提出有關
此之概要計算。於該參考文獻中指出假如支承間設置3 個以上之等距支撐(即位於1/4 跨
度處或更近)，則上述規定對於大部分的撓曲構材載重分布皆能滿足。惟當大部分之撓
曲構材總載重集中於跨度之較小區域時則為例外；此情況下須於該載重處設置外加之支
撐。相同的，先前版本之AISI 規範(AISI, 1986; AISC, 1991)規定支撐間之距離不得大於
1/4 跨度，同時規定應於局部集中載重處設置外加支撐。
圖C-10.3-1 座標系統與正值力量方向
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圖C-10.3-2 C 型斷面旋轉示意圖
圖C-10.3-3 兩C 型斷面相互支撐的情況
對於側支撐的要求不僅於其間距的安排，其本體強度是否可以防止C 型斷面免於旋轉亦
為考量的重點，因此有必要決定將會作用於支撐的力量。如圖C-10.3-4 所示，當一載重
作用於平行腹板的平面方向上，則將會產生扭矩(Qm)，此情形如同將載重施力於剪力中
心(不產生扭矩)，另加上二平行力P = Qm/d 於C 型斷面上(產生相同之扭矩Qm)。另外
Winter，Lansing 與McCalley[10.12]將此情形描述成如圖C-10.3-5 所示，C 型斷面的半邊
可以被視為一連續梁，承受橫向力且支承於支撐點，如此，橫向支撐力正如同連續梁的
支承反力。本節內提出簡單與保守的方式以決定此些反力，其等於支撐於上下翼板所須
抵抗之力PL。
從1956 到1996 年間，AISI 規範規定支撐須與撓曲構材之上下翼板相連接於端部和小於
1/4 跨度間，以防止端部之傾倒和中間支撐處任一方向上下翼板之側向變形。規範提供
之側向挫屈公式可用於預估構材的彎曲強度。近年來由Ellifritt、Sputo 與Haynes[10.13]
所指導之撓曲構材實驗指出，對於標準斷面，中間支撐比起全無側撐梁，可降低服務載
重水平撓度和轉動達80%。無論如何，支撐之拘束效果可將破壞模式從側向-扭轉挫屈轉
變成支撐處之翼板或緣端之扭轉挫屈。構材受到垂直載重時其自然傾向為，使緣端能緩
和受壓似的扭轉與變形，當此種移動受到中間支撐之拘束時，加勁緣端之受壓將不會緩
和或可能將增加。此種情況下，可能於比規範之側向挫屈公式預估之更小載重下發生局
部挫屈。
研究報告[10.13]也同時顯示出AISC 規範有關側向挫屈公式預估之載重，對於使用一個
中間支撐之情形為保守，但是對於使用一個以上中間支撐者可能為不保守。基於上述之
研究發現，本節於1996 年修正了1/4 點支撐之需求。其建議使用於C 斷面和Z 斷面撓曲
構材之中間支撐，最少要能控制服務載重下之側向位移和旋轉。
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圖C-10.3-4 C 型斷面的橫向力
圖C-10.3-5 視為連續梁的一半C 型斷面
10.3.3 受軸向壓力構材的側支撐
束縛受軸向壓力構材在側支撐點側向位移，所需的支撐強度依下列公式計算：
Pbr = 0.01Pn
(10.3-10)
束縛受軸向壓力構材在側支撐點側向位移，所需的支撐勁度依下列公式計算：
b
n
br
L
P
)]
n
/
2
(
4
[2
β
−
=
(10.3-11)
其中
Pbr = 對於單一個受軸向壓力構材所需的支撐強度
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Pn = 受軸向壓力構材的標稱抗壓強度
βbr = 對於單一個受軸向壓力構材所需的支撐勁度
n = 相等距離的側支撐數量
Lb = 側支撐間的距離
解說：對於單一個受軸向壓力構材所需的側支撐，是以Green [10.14]的研究為基礎發展，單一
個受軸向壓力構材所需的支撐強度計算與AISC 規範[10.15]類似，由Sputo 與Beery[10.16]
的研究中發現，這些規定的應用亦可適合不同的構材斷面。
10.4 冷軋型鋼框架式構造
應用於冷軋型鋼框架中的結構構材和非結構構材，其鋼材厚度介於0.455 mm 與3.0 mm
間，相關位置的運用應遵循下列之規定：
1. 框梁：設計應符合AISI S212 的相關規定
2. 桁架：設計應符合AISI S214 的相關規定
3. 牆立柱：設計應符合AISI S211 的相關規定，或依地第10.4.1 節全鋼的設計，或考量外
覆材支撐影響的設計（依據適當的理論、實驗或合理的工程分析）
立柱兩端的接合處須能抵抗沿柱長軸方向之旋轉及垂直柱方向的水平位移
4. 樓板框架及屋頂系統：設計應符合AISI S210 的相關規定
解說：前版規範在第10.4 節僅規範了牆體隔間柱(立柱)與其組合，在立柱全鋼材系統的
基準的設計考量方面，依然可按照第六章、第七章、第八章之相關規定予以計算，然在
考量外覆材支撐的計算上似乎過於保守，因此本次在本節的修正上，移除了原有的內
容，而採用與AISI 規範同步的方式編列，除了考量有AISI 具有大量的研究數據為基礎
外，另外亦增加了其他構材，如框梁、桁架與樓板框架及屋頂系統的運用與規範。
以下敘述本節所提及的相關規範：
AISI S212 － North American for Cold-Formed Steel Framing – Header Design [Header
Standard]
AISI S214 － North American for Cold-Formed Steel Framing – Truss Design [Truss Standard]
AISI S211 － North American for Cold-Formed Steel Framing – Wall Stud Design [Wall Stus
Standard]
AISI S210 － North American for Cold-Formed Steel Framing – Floor and Roof System Design
[FRSD Standard]
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10.4.1 牆立柱組合的全鋼設計
全鋼設計的牆立柱組合應忽略來自外覆材所提供的結構貢獻，同時在抗壓強度上應符合第
六章的相關要求，另外對於具圓孔或非圓孔腹板的有效斷面性質，應依第4.3.2 節之規定計算。
解說：眾所皆知柱可因使用適當之支撐而提高其強度，即使支撐相對上較為柔性，此種情形對
於經常使用作為承載牆立柱的斷面(較大的Ix/Iy比值)便是很好的範例。
冷軋型I、C、Z 或箱形斷面經常作為牆體內之立柱使用，其腹板面垂直於牆面，而牆面
板可能以纖維板、石膏板、合板等為材料，如果牆面材強度夠且與立柱作適當連結時，
將可提供立柱側向的支撐能力，因此，牆面材因實質上增加立柱的強度而對於減少結構
造價有幫助。
為了決定牆立柱所需的側向支撐條件，Green，Winter 與Cuykendall [10.17]進行相關的理
論研究與實驗，此實驗共包含了102 個立柱與24 種不同牆面材，AISI 規範參考了此研
究的成果發展出牆立柱之設計方法。
在1970 年代，康乃爾大學與其他研究機構針對利用鋼隔板支撐之柱的結構行為進行研
究。牆-支撐立柱的重新研究指出，鋼格板提供給立柱之支撐為剪力隔板類型而非1947
年研究時所考量的非線性類型。Yu [10.2]整理了Simaan [10.18]及Simaan 與Pekoz [10.19]
的研究成果，針對利用外覆材支撐之C 型與Z 型斷面的牆立柱提出了強度計算程序。外
覆材提供剪力勁度與旋轉束制的支撐效果，Simaan [10.18]及Simaan 與Pekoz [10.19]的研
究內容相當完整，對於立柱僅有單翼板面有支撐，或兩翼板面皆有支撐的情況皆進行研
究。有關具有穿孔之立柱的短柱實驗與其相關理論分析則可參考Davis 與Yu [10.20]與文
獻21。
10.5 樓板、屋頂或牆體鋼膈板構造
隔板面內的標稱剪力強度Sn得經計算求得或以實驗得之。
安全因子Ω 與折減因子φ顯示於表10.5-1 中，如在建立標稱剪力強度時未能定
義其相關的極限狀態，表10.5-1 的安全因子與折減因子應只限於”接合問題”的極
限狀態中取得，另外，當連接物混搭運用於隔板系統時，應選取較保守安全的因子
值。
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表 10.5-1 隔板之安全因子及強度折減因子
表10.5-1 中板挫屈極限狀態是指板出平面的挫屈，而非接合物的局部挫屈。
如使用其他的機械類的接合物，安全因子Ωd不得小於表10.5-1 中螺絲的值，
折減因子φd不得大於表10.5-1 中螺絲的值。
解說：於房屋結構上，通常會另行設置斜撐系統來抵抗風載重、爆炸力或地震等水平載
重。然而，鋼樓板、鋼屋頂板或牆體鋼隔板不管是否填充混凝土，假如其適切地相互連
接並連接至支承構架，則除了能加強梁抵抗重力載重外，也有能力抵抗水平載重。因此
有效地運用鋼樓板和屋頂鋼承板可省去另設斜撐系統，而降低建築造價。相同的理由，
牆格板不僅可提供空間之區隔和支承垂直載重外，亦可於其面內提供隔板之效用。
隔板束制之結構效用可根據計算或試驗來評估。數個分析程序概述於參考文獻內(Steel
Deck Institute, 1988; Department of Army, 1985; and ECCS, 1977)。有關試驗之執行可參照
Standard Method for Static Load Tesing of Framed Floor, Roof and Wall Diaphragm
Construction for Buildings, ASTM E455 之標準程序。Yu [10.22]則提出結構性隔板行為之
一般性討論。
機械性連接物之定量評估比銲接接合較易控制，且其效果較易預測。因此對於機械式連
接物採用較大的折減因子與較小的安全因子。
| 載重組 合內含 | 接合形式 | 極限狀態 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 接合部分 | 板挫屈 | ||||
| Ω d | φ d | Ω d | φ d | ||
| 地震力 | 銲接 | 3.00 | 0.55 | 2.00 | 0.80 |
| 螺絲 | 2.50 | 0.65 | |||
| 風力 | 銲接 | 2.35 | 0.70 | ||
| 螺絲 | 2.35 | 0.70 | |||
| 其他 | 銲接 | 2.65 | 0.60 | ||
| 螺絲 | 2.50 | 0.65 | |||
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10.6 金屬屋頂與牆體系統
10.6.1 翼板以貫穿式接合於鋼承板或外覆板之梁
本節規定不適用於連續梁鄰近支承處之反曲點區域，亦不適用於懸臂梁。
承受載重於一平行於腹板之平面，其受張力翼板連接於鋼承板或外覆板且受壓力翼板側向
不具支撐之C 型或Z 型斷面，其標稱撓曲強度Mn依下式計算：
Ωd = 1.67 (ASD)
φd = 0.9 (LRFD)
其中
R = 0.4 簡支梁C 型斷面
= 0.5 簡支梁Z 型斷面
= 0.6 連續梁之C 型斷面
= 0.7 連續梁之Z 型斷面
Se與Fy如第 6.2.1 節之定義。
上列折減因數R 受到屋頂與牆系統之限制，其條件如下：
1. 構材深度小於292 mm (11.5 英吋)
2. 翼板為邊緣加勁之受壓構材。
3. 深度／厚度比介於60 與170 之間。
4. 深度／翼寬比介於2.8 與4.5 之間。
5. 翼板平板寬／厚度比介於16 與43 之間。
6. 連續跨系統中之各內支點，其各方向搭接長度(支承中心至搭接段末端)不得少於1.5d。
7. 構材跨長不得大於10 公尺(33 英尺)。
8. 連續跨系統中之最長跨長度多於最短跨之長度不得超過20%。
9. 支承處之上下翼板皆無上下移動之可能性。
10. 屋頂之鋼承板與牆之外覆板皆為鋼材，其包含保護膜最小厚度0.48mm，肋材之最小
深度為25.4 mm，且最大中心至中心間距310mm，其接合方式必須能有效防止外覆板
與桁條間產生相對移動。
11. 隔熱板須為0 到152 mm 厚之玻璃纖維氈，填充於構材與承板之間並與所使用之栓緊
材密合。
12. 栓緊材之形式：至少為#12 自鑽式或自栓式金屬螺絲釘，或者4.76 mm 鉚釘，以及
12.7mm 直徑之墊圈。
13. 栓緊材不可使用standoff 型式螺絲釘(參考圖C-10.6-1)。
14. 栓緊材之中心至中心間距不得大於305mm，並須位於接近撓曲構材翼板中心之位置。
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假若不符合上述任一限制條件，則需以全尺寸之試驗決定R 值。
解說：對於以受張力翼板連接平板或外覆板，而受壓翼板無支撐之梁構材而言（如受風力吸力
之屋頂橫梁或牆四周之橫梁）。其撓曲容量少於全支撐構材，但大於無支撐構材之容量。
此項部分束制效果來自於格板與梁連接處，所提供之旋轉勁度。規範中所訂之折減因數
為相較於全支撐材之減少後容量，係由簡支與連續跨梁之實驗資料所獲得之建議值
[6.14-6.19]。其中連續跨試驗以三等跨連續梁進行，其R 值之計算依據破壞載重造成最
圖C-10.6-1 Standoff 型式螺絲釘
La Boube [10.23] 的研究指出，上述格板與梁連接處之旋轉勁度，主要與構材厚度、平
板厚度、螺栓型式與位置有關。為確保一依規範公式設計之屋頂與牆系統具有足夠之旋
轉勁度，本節明白列舉合乎計算條件之各種格板與栓材型式。
10.6.2 翼板連接屋頂系統摺板之撓曲構材
上翼板支承摺板屋頂之C 型或Z 型斷面受平行於腹板之重力，其標稱撓曲
強度Mn可以不連續點支撐依第6.2.2 節規定計算或依下列公式計算：
Ωd = 1.67 (ASD)
φd = 0.9 (LRFD)
其中
R = 折減因數，由廠商根據AISI 冷軋鋼設計手冊之相關試驗求得。
Se與Fy如第 6.2.1 節之定義。
解說：對於支撐受重力作用之摺板屋頂系統(standing seam roof system)之梁（如受呆重與活重
之屋頂橫梁），其撓曲容量大於無支撐構材者，且可能等於完全支撐構材者。撓曲容量
受力型式、重力或上揚力、及個別屋頂系統之特性影響。由於業界存在相當多不同型式
摺板屋頂系統，目前並無任何解析方法被提出，用以計算正彎矩與負彎矩容量。本節僅
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列出1996 年AISI 規範所規定之標稱撓曲強度決定公式，其中折減因數R 須由提供系統
的廠商根據AISI 的實驗求得。
10.6.3 翼板連接鋼承板或外覆板之受壓構材
本節僅適用於在沿縱軸承受集中載重的C 或Z 型斷面構材，且斷面僅一翼板與鋼承板或
外覆板以貫穿式接合。
C 或Z 型斷面受壓構材之標稱軸向壓力強度依下列規定計算之：
1.弱軸的標稱軸向壓力強度
φ = 0.85
其中
A = C 或Z 型斷面的全斷面積
b = C 或Z 型斷面翼板寬 (單位：mm)
d = C 或Z 型斷面深度 (單位：mm)
t = C 或Z 型斷面厚度 (單位：mm)
x = Z 型斷面為扣件中心至腹板外緣之距離除以翼板寬
(如圖C-7.5-1 所示)
C 型斷面為翼板寬減去扣件中心至腹板外緣之距離再除以
翼板寬(如圖C-10.6-2 所示)
公式(10.6-2)僅適用於牆與屋頂系統中，且符合下列之條件：
(1) t ≤ 3.22 mm
(2) 152 mm ≤ d ≤ 305 mm
(3) 70 ≤ d/t ≤ 170
(4) 2.8 ≤ d/b ≤ 5
(5) 翼板皆具邊緣加勁材
(6) 16 ≤ 翼板平板段寬度/t ≤ 50
(7) 支承處的兩翼板皆無側移
(8) 牆及屋頂的鋼格板(steel panel)與構材連接的扣件，其中心間距不得大於305 mm (12
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in)，且其旋轉側向勁度(rotational lateral stiffness)不得小於 1,060 t/m/m (扣件在構材翼
板寬度之中央)
(9) C 或Z 型斷面構材的鋼材降伏應力不得小於23.0 kg/mm
2 (33 ksi)
(10) 構材跨距不得超過10 m (33 ft)
2.強軸的標稱軸向壓力強度，則依第7.2 節與第7.3 節中計算彈性撓曲挫屈應力之規定計
算。
解說：本節適用範圍乃為軸向上受集中載重的C 或Z 型斷面構材，斷面僅一翼板與鋼承板或
外覆板連接，另一翼板則無任何支撐，如屋頂桁條(roof purlin)與牆圍梁(wall girt)在承受
風力或地震力所產生之軸向壓力，此時，構材承載能力則介於構材完全側撐及無側撐情
形之間。此種在弱軸挫屈方向的部分束制，與構材及鋼承板或外覆板間所提供的旋轉側
向勁度(rotational lateral stiffness)有相當的關係。公式(10.6-2)乃適用於構材在弱軸方向上的
強度計算，但此公式不適用於構材與摺板系統屋頂(standing seam roof)連接之情形。公式
(10.6-2)乃由Glaser、Kaehler 與Fisher [10.24]所推導出來，同時，參考了Hatch、Easterling
與Murray [10.25]及Simaan [10.19]的報告。
在公式(10.6-2)的應用上，對於C 或Z 型斷面構材的鋼材降伏應力並無上限之設定，主要
是因為公式(10.6-2)基於彈性挫屈考量。另外，公式(10.6-2)亦無針對構材長度做下限的設
定，其因乃考量當構材跨距小於4.6 m (15 ft)時，使用公式(10.6-2)計算將得到較保守之結
果。
本節所計算的軸向強度(強軸或弱軸控制)，可應用於本規範第八章構材承受彎矩及軸力
的計算。
b
Z 型斷面：x = a/b
C 型斷面：x = (b-a)/b
圖 C-10.6-2 x 值之定義圖
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10.6.4 承受重力載重之屋頂系統的支撐之錨定—上翼板連結外覆材者
對於依據第6.2.1 節設計的C 型斷面與Z 型斷面構材，且其上翼板連接鋼承板或外覆材的
情形下，相對於桁條支承處之上翼板最大側向位移量，不得大於該桁條跨距/360 之值。如桁條
的上翼板全朝向同一方向，則其錨定束縛系統需滿足本節第一款與第二款所列之相關規定。如
桁條上翼板與緊鄰桁條上翼板朝相反之方向設置，則本節第一款與第二款所列之規定並不適
用。
錨定支撐於每一斜屋面之每一桁條節間僅要連接至其中一列桁條，條件為其他列桁條能
透過屋頂鋼承板和其連接系統將力傳遞至該桁條錨定支撐。錨定支撐應儘可能接近於鋼承板或
外覆材連接的翼板處，每一桁條間內均應有桁條錨定支撐的設置。
對於支撐配置與本節第一款與第二款所列之情形不同時，應進行實驗以瞭解實際的行為
表現作為設計之依據。
1. C 型斷面
採用C 型斷面作為屋頂系統之桁條，且其受壓翼板全朝向同一方向時，束制系統需能額
外承受0.05W 之載重，W 為所有受束制桁條所承受之設計載重，當一列桁條上之支撐超
過一組時，束制力0.05W 應等分至所有支撐。
2. Z 型斷面
對於屋頂系統含4 至20 組Z 型斷面桁條，且上翼板全朝向屋頂斜坡上方，其束制支撐在
桁條支承點、中間點、三分之一點處的設計承受力量依下列規定計算:
(1) 單跨距且束制支撐在支點處
(2) 單跨距且束制支撐在1/3 分點處
(3) 單跨距且束制支撐在1/2 分點處
(4) 多跨距且束制支撐在支點處
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Ctr = 0.63，在外端支承點處支撐
Ctr = 0.87，在第一個內支承點處支撐
Ctr = 0.81，其他支撐
(5) 多跨距且束制支撐在1/3 分點處
Cth = 0.57，最外跨距處之最外側支撐
Cth = 0.48，其他支撐
(6) 多跨距且束制支撐在1/2 分點處
Cms = 1.05，最外跨距處之側支撐
Cms = 0.90，其他支撐
其中
b = 翼板寬
d = 斷面深度
t = 厚度
L = 跨距長
θ = Z 型斷面的腹板面與垂直面之夾角(度)
np = 互相平行之桁條列數
W = 相鄰支點間所有桁條列所承受之所有設計載重
當支撐之功用為防止桁條翼板朝向屋頂上方的移動時，PL力為正值。對於系統少於4 列桁
條的情況，支撐力應為根據公式(10.6-6 至10.6-11)且np =4 所求得值的1.1 倍，當系統多於20
列桁條的情況，公式(10.6-6 至10.6-11)仍可採用，但np值為20，同時W 之計算以總桁條列數為
基準。
解說：在鋼構造屋頂系統中，除非提供外在的束制，否則整體系統將會產生側移之現象，所謂
的束制或錨定可利用構材於沿著跨度之不同位置與桁條相連接，並設計該構材能承受抵
抗系統側移之力。對於以Z 桁條支撐屋頂系統的設計，可參考Murray 與Elhouar [10.11]
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的一次彈性勁度模型。在設計支撐的問題上，公式(10.6-6)至(10.6-11)適用於決定單跨距
與多跨距支撐於不同位置之束制力，此些公式以桁條的斷面積、桁條列數、跨距數、跨
距長度與作用於系統之總載重等為參數計算，此些公式的精確性已由Murray 與Elhouar
利用六組原型與三十三組1/4 比例之試體實驗中被證實。