¶ 冷軋型鋼構造建築物結構設計規範及解說－第十一章 接合設計（1／4）
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第十一章 接合設計
11.1 一般規定
接合部包含接合構材與連結物。接合設計須使接合後之構材能傳遞最大設計載重。對於
接合的偏心問題亦應適當考慮。
解說：冷軋型鋼的接合通常使用銲接、螺栓、螺絲、鉚釘和其它特別的裝置如金屬縫合和黏著
[11.1]。本規範所規定之項目包含以銲接、螺栓接合與螺絲接合。對於鉚釘及其它特殊
的裝置，則略述如下:
1.鉚釘
熱作鉚釘較少運用在冷軋型鋼結構中，相對的冷作鉚釘則應用的較廣，特別是應用在特
殊用途上，如塞脹鉚釘(blind rivet，僅由構材單側使用)、管狀鉚釘(tubular rivet，可增加
軸承面積)、高剪力鉚釘(high shear rivet)、以及爆炸鉚釘(explosive rivet)。使用冷作鉚釘作
接合設計，除了鉚釘剪力強度與螺栓接合可能相當不同之外，可以採用螺栓接合設計規
定為一般準則。鉚釘強度的補充設計資訊，可以從製造商或試驗得來。
2.特殊的裝置
特殊的裝置包括：(1)金屬縫合，使用工具(由一般辦公之釘書機)發展出的特殊效果;(2)
藉著特殊工具將鋼板彎曲，以達到板與板間嵌接之方式。
對於設計圖未詳細標明之接合，其資料及設計需求數據應以圖說規範涵蓋。
本章未涵蓋之接合方式與其傳遞之強度，須經主管建築機關認可之公證檢驗機構實驗證
明之。
11.2 銲接接合
本節的設計準則乃應用於厚度較小之冷軋型鋼構材銲接接合之設計，其構材接合部中之
最薄板的厚度不大於4.57 mm。構材接合部的厚度大於4.57 mm 時，銲接接合則須依「鋼構造
建築物鋼結構設計技術規範」的規定設計之。
對於接合部分中厚度等於或小於4.57 mm 鋼材的電弧銲接的相關規定，除了本節規定外，
須符合美國銲接協會 (AWS) AWS D1.3 以及其註解規定。銲接技工及銲接程序須符合於AWS
D1.3 的規定。有關於銲接位置的規定列於表11.2-1 中。
電阻銲接須與AWS C1.1 或AWS C1.3 中所規定的程序一致。
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解說：用在冷軋型鋼的銲接可以分類成熔銲(或電弧銲)和電阻銲。熔銲可用於冷軋型鋼構材間
之接合，與連接至熱軋鋼構架(如樓板與鋼構架梁之連結)。基本的應用可分為槽銲(groove
weld)、電弧點銲(arc spot weld)、電弧縫銲(arc seam weld)、填角銲(fillet weld)及喇叭形開
槽銲(flare groove weld)。
本節有關於熔銲的相關規定，主要是依據康乃爾大學所從事的廣泛試驗所得的數據。針
對試驗的結果，Pekoz 與McGuire [11.2]的報告有詳細的記載，而在參考文獻[11.3]內有相
關的綜合整理說明。所有可能的破壞模式都包含在本規範內。
在大部分由Pekoz 與McGuire[11.2]所進行的接合試驗中，並未針對初始降伏有做進一步
的瞭解。因此本節的規定中，斷裂情形較降伏情形更適合作為破壞的標準。
康乃爾大學的研究提供了美國銲接協會(American Welding Society)在鋼板(片)銲接規範
[11.4]的根據，因此在大部分事例中，本節的規定與AWS 規範中的規定一致。
在銲接接合實驗中，如圖C-11.2-1 至C-11.2-6 所示，上部蓋板的最大總合鋼板厚度近3.81
mm (0.15 in)。然而在本章第11.2.1 至11.2.6 節相關規定，乃延伸其有效性達銲接的最薄
接合處厚度為4.57 mm (0.18 in)或者更小。但對於電弧點銲規定內，一單層板(參照圖
C-11.2-3)的最大厚度以及雙層板(參照圖C-11.2-4)結合起來的厚度則被設定為3.81
mm(0.15 in)。
依據 Tangorrs, Schuster 與 LaBoube [11.5]之研究，本節所考慮之載重及強度係數設計法
所計算之銲接強度，需予以修正。
11.2.1 對接開槽銲
單面銲或雙面銲的對接開槽銲接合的標稱強度Pn依下列公式計算之：
1.承受垂直於有效面積或平行銲軸的拉力或壓力
| 表11.2-1 銲接位置 銲接位置 對接 電弧 電弧 填角銲 斜角喇叭 V 形喇叭 接合構材 開槽銲 點銲 縫銲 疊接、T 接 型開槽銲 型開槽銲 F ⎯ F F F F 鋼板對 H ⎯ H H H H 鋼板 V ⎯ ⎯ V V V OH ⎯ ⎯ OH OH OH ⎯ F F F F ⎯ 鋼板對支 ⎯ ⎯ ⎯ H H ⎯ 承構材 ⎯ ⎯ ⎯ V V ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ OH OH ⎯ (F=平銲，H=橫銲，V=立銲，OH=仰銲) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 接合構材 | 銲接位置 | |||||||
| 接合構材 | 對接 | 電弧 | 電弧 | 填角銲 | 斜角喇叭 | V 形喇叭 | ||
| 開槽銲 | 點銲 | 縫銲 | 疊接、T 接 | 型開槽銲 | 型開槽銲 | |||
| 鋼板對 鋼板 | F H V OH | ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ | F H ⎯ ⎯ | F H V OH | F H V OH | F H V OH | ||
| 鋼板對支 承構材 | ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ | F ⎯ ⎯ ⎯ | F ⎯ ⎯ ⎯ | F H V OH | F H V OH | ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ | ||
| (F=平銲，H=橫銲，V=立銲，OH=仰銲) | ||||||||
| 解說：用在冷軋型鋼的銲接可以分類成熔銲(或電弧銲)和電阻銲。熔銲可用於冷軋型鋼構材間 | ||||||||
| 之接合，與連接至熱軋鋼構架(如樓板與鋼構架梁之連結)。基本的應用可分為槽銲(groove | ||||||||
| weld)、電弧點銲(arc spot weld)、電弧縫銲(arc seam weld)、填角銲(fillet weld)及喇叭形開 | ||||||||
| 槽銲(flare groove weld)。 | ||||||||
| 本節有關於熔銲的相關規定，主要是依據康乃爾大學所從事的廣泛試驗所得的數據。針 | ||||||||
| 對試驗的結果，Pekoz 與McGuire [11.2]的報告有詳細的記載，而在參考文獻[11.3]內有相 | ||||||||
| 關的綜合整理說明。所有可能的破壞模式都包含在本規範內。 | ||||||||
| 在大部分由Pekoz 與McGuire[11.2]所進行的接合試驗中，並未針對初始降伏有做進一步 | ||||||||
| 的瞭解。因此本節的規定中，斷裂情形較降伏情形更適合作為破壞的標準。 | ||||||||
| 康乃爾大學的研究提供了美國銲接協會(American Welding Society)在鋼板(片)銲接規範 | ||||||||
| [11.4]的根據，因此在大部分事例中，本節的規定與AWS 規範中的規定一致。 | ||||||||
| 在銲接接合實驗中，如圖C-11.2-1 至C-11.2-6 所示，上部蓋板的最大總合鋼板厚度近3.81 | ||||||||
| mm (0.15 in)。然而在本章第11.2.1 至11.2.6 節相關規定，乃延伸其有效性達銲接的最薄 | ||||||||
| 接合處厚度為4.57 mm (0.18 in)或者更小。但對於電弧點銲規定內，一單層板(參照圖 | ||||||||
| C-11.2-3)的最大厚度以及雙層板(參照圖C-11.2-4)結合起來的厚度則被設定為3.81 | ||||||||
| mm(0.15 in)。 | ||||||||
| 依據 Tangorrs, Schuster 與 LaBoube [11.5]之研究，本節所考慮之載重及強度係數設計法 | ||||||||
| 所計算之銲接強度，需予以修正。 | ||||||||
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Ω=1.70 (ASD)
φ = 0.90 (LRFD)
2.有效面積上的剪力為公式(11.2-2)或(11.2-3)兩者中較小者
Ω = 1.90 (ASD)
φ = 0.80 (LRFD)
Ω =1.70 (ASD)
φ = 0.90 (LRFD)
其中
Pn = 開槽銲接合的標稱強度
Fxx = 美國銲接協會電極分類中銲料金屬的強度編號
Fy = 強度最低母材之規定最低降伏點
L = 銲道長
te = 開槽銲的有效喉厚
解說：對接開槽銲(groove welds in butt joints)標稱強度的公式與國內「鋼構造建築物鋼結構設計
技術規範」內相似，因此「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範」定義的有效喉厚te 同樣
地運用在本節。
11.2.2 電弧點銲
本節所允許的電弧點銲，主要是用在鋼板(片)銲接於較厚支承材或鋼板(片)與鋼板(片)之
間的平銲，對於銲接部分最薄處的厚度不可超過3.81 mm，同時，二鋼板結合在一起時的總厚
度亦不得超過3.81 mm。
如圖C-11.2-1 與C-11.2-2 中所示，如果鋼板的厚度小於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。
電弧點銲須以最小有效熔融區之直徑de表示，最小的容許有效直徑(de)為9.53 mm。
解說：電弧點銲(arc spot welds)是用在較薄的鋼板(片)接合的應用，而塞孔銲是用在較厚的鋼
板，兩者的不同點，塞孔銲必須要有預先沖孔，但電弧點銲則不需沖孔。只須在上鋼板
燒一個洞，再填入銲接金屬熔合到下鋼板或框架構材。
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銲接把手(臨時用)
圖C-11.2-1 典型銲接墊片示意圖
圖C-11.2-2 採用銲接墊片之電弧點銲剖面圖
11.2.2.1 剪力
鋼板與鋼板間或鋼板與支承材間的電弧點銲標稱剪力強度Pn取決於下式中之較小者：
1. Pn =
xx
e
F
d
75
.0
4
2
π
(11.2-4)
| 支承材 | ||
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Ω =2.25 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
Ω = 2.20 (ASD)
φ = 0.70 (LRFD)
Ω = 2.80 (ASD)
φ = 0.55 (LRFD)
Ω = 3.05 (ASD)
φ = 0.50 (LRFD)
其中
Pn = 電弧點銲的標稱剪力強度
d = 電弧點銲外圍實際可視直徑
da = 對於單層鋼板da=d-t
對於多層鋼板da=d-t (不超過四層，可參照圖C-11.2-3、C-11.2-4)
de = 最大剪力傳遞面的熔融區有效直徑
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的強度編號
E = 鋼材彈性模數
Fu = 抗拉強度
註：直徑尺寸的定義請參照圖C-11.2-3 及圖C-11.2-4。
鋼板與鋼板接合處之電弧點銲標稱剪力強度Pn取決於下式中之較小者：
Ω = 2.25 (ASD)
φ = 0.70 (LRFD)
其中
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Pn = 鋼板與鋼板接合處之電弧點銲的標稱剪力強度
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)
da = d-t
de = 最大剪力傳遞面的熔融區有效直徑
Fu = 抗拉強度
除上述之外，下列條件亦需滿足
(2) Fxx> Fu
(3) 0.71mm≤t≤1.61mm
沿力的方向，從銲點中心點到鄰近下一個銲點邊緣的距離，或到接合部的最近邊緣的距
離，不可小於下列所示的emin值：
Ω
P
當Fu/Fsy ≥ 1.08
Ω = 2.20 (ASD)
φ = 0.70 (LRFD)
當Fu/Fsy < 1.08
Ω = 2.55 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
其中
P = 構材標稱剪力強度
Fu =銲接所傳遞的所需強度
t = 接合部中最大剪力作用之薄板的厚度
Pu = 構材標稱剪力強度
Fsy = 降伏應力
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，或到接合部的最近邊緣的距離，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；
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(2)鋼板沿著銲點的周圍撕裂，一直蔓延到銲點的銲道的前緣；
(3)鋼板延著銲點邊緣撕裂並且挫屈；
(4)鋼板在銲點後方的撕裂。
在許多破壞模式中須留意的是板的撕裂，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。當二鋼板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(0.028 in)的鋼板上加裝銲接墊片的目的，主要為避免鋼板過度的燒
穿，而影響銲接的品質。
圖C-11.2-3 電弧點銲 - 單層鋼板
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圖C-11.2-4 電弧點銲 – 雙層鋼板
圖C-11.2-5 電弧點銲的邊距 - 單層鋼板
圖C-11.2-6 電弧點銲的邊距 – 雙層鋼板
