¶ 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（2／4）
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圖C-11.2-7 銲接的扭曲破壞
經由LaBoube [11.6、11.7]採用Luttrell 之SDI [11.8]分析模式，研究發現鋼板與鋼板接合
處之電弧點銲厚度需小於0.75mm(0.029 in)。
圖C-11.2-8 鋼板與鋼板接合處之電弧點銲
11.2.2.2 拉力
連接鋼板及支承材的每一電弧點銲，於無偏心載重下，其上揚標稱拉力強度Pn取決於下
列二種情況中較小者：
Pn=
xx
e F
d
4
2
π
(11.2-13)
Pn=0.8(Fu/Fy)
2tdaFu
(11.2-14)
若使用於天花板及屋頂板：
Ω = 2.50 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
若使用於其他結構：
Ω = 3.00 (ASD)
φ = 0.50 (LRFD)
以下的限制亦須考慮：
tdaFu≤13.34 kN
emin ≥ d
Fxx ≥ 42.2 kg/mm
2 (414 MPa)
Fu ≤ 57.6 kg/mm
2 (565 MPa)
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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，則標稱拉力強度為上述值之50%。
對於多層鋼板的接合，標稱拉力強度在採用公式(11.2-14)時，須以多層鋼板的總厚度計算
之。
在鋼承板或摺板系統的接合中，在其邊緣重疊部分銲接的標稱拉力強度為上述值之70%。
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[11.6、11.7]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
型式為鋼板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板厚度、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[11.6、11.7]也顯示，如果加
上銲接墊片作補強，薄鋼板的銲接接合可達到公式(11.2-14 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[11.6、
11.7]。
圖C-11.2-9 屋頂板與鋼梁之接合
如圖C-11.2-9 所示，偏心狀態可能發生於重疊搭接處。在兩個摺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銲接點侵入翼板長度的程度對銲接接合部
分的強度將會有適度的影響[11.9]。因此，對於邊緣重疊部分銲接的標稱拉力強度為一
般標稱拉力強度的70%。
11.2.3 電弧縫銲
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電弧縫銲(圖C-11.2-10)僅適用在以下的接合型式：
1.鋼板(片)對較厚支承材的平銲位置
2.鋼板(片)對鋼板(片)的橫銲或平銲位置
電弧縫銲的標稱剪力強度Pn取決於下式中較小者：
Pn =
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
e
e
Ld
d
4
2
π
0.75Fxx
(11.2-15)
Pn = 2.5 t Fu(0.25L+0.96da)
(11.2-16)
Ω = 2.55 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
其中
Pn = 電弧縫銲的標稱剪力強度
L = 不包括末端半圓部分的縫銲長度
(在計算時L 的長度不得超過3d )
da = 縫銲的平均寬度
對於單、雙層板da =d-t
de = 電弧縫接熔融面上的有效寬度
= 0.7d-1.5t
其中
d = 縫銲的寬度
而Fu及Fxx定義請參照第11.2.2.1 節。最小邊距(emin)規定與第11.2.2.1 節中電弧點銲的
一致。(參照圖C-11.2-11)
解說：電弧縫銲(arc seam welds)的一般行為相似於電弧點銲。本節剪力破壞公式(11.2-15)，乃採
用美國銲接協會的鋼板銲接規範[11.4]。
公式(11.2-16)是為了避免連接蓋板受拉力撕裂及剪力的合成作用而致破壞。
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圖C-11.2-10 電弧縫銲 - 鋼板對支承構材的平銲位置
圖C-11.2-11 電弧縫銲的邊距
11.2.4 填角銲
填角銲適用於以下的銲接接頭之各種銲接位置：
1.鋼板對鋼板
2.鋼板對較厚的鋼構材
填角銲的標稱剪力強度Pn依下列公式計算之：
1.縱向載重
當L/t < 25
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Pn =
u
tLF
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
t
0.01L
-
1
(11.2-17)
Ω = 2.55 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
當L/t ≥ 25：
Pn = 0.75tLFu
(11.2-18)
Ω = 3.05 (ASD)
φ = 0.50 (LRFD)
2.橫向載重：
Pn = tLFu
(11.2-19)
Ω=2.35 (ASD)
φ = 0.65 (LRFD)
其中t 為圖C-11.2-11 與圖C-11.2-12 中t1與t2較小者。
此外，對於厚度t >2.54 mm 的情形，標稱強度不得超過下式計算之值：
Pn=0.75twLFxx
(11.2-20)
Ω = 2.55 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
其中
Pn = 填角銲的標稱強度
L = 銲道長
tw = 有效喉厚 = 0.707w1或0.707w2，取兩者中較小者
w1及w2 = 銲道腳長(參照圖C-11.2-12 及圖C-11.2-13)，在疊接時，w1 ≤ t1
Fu及Fxx為第11.2.2.1 節所定義。
解說：在康乃爾大學的研究試驗中[11.2]，疊接填角銲的尺寸中w1為銲道腳長，通常與鋼板的
厚度相同，而另一個銲道腳長w2通常為兩倍或三倍的w1(參照圖C-11.2-12)。此種疊接
式的填角銲喉厚通常都比同樣銲接尺寸之習用的填角銲喉厚還要大。填角銲的極限破壞
通常在鄰接銲道的平板發生撕裂，參照圖C-11.2-14。
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圖C-11.2-12 疊接填角銲
圖C-11.2-13 T 型填角銲
在大部分的例子中，銲材通常具有較高的強度，可避免發生銲道的剪力破壞，因此本節
規定主要是基於鋼板的撕裂破壞。因為在康乃爾大學的研究試驗中[11.2]，試體尺寸厚
度的上限值為3.81mm(0.15 in)。在本節的最後部分包含了試體尺寸厚度可能超過3.81
mm(0.15 in)，喉厚的尺寸可能小於蓋板的厚度，並且破壞較可能發生在銲道而不是在鋼
板。澳洲雪梨大學研究指出降伏強度大於448 MPa 之鋼材，當銲材厚度小於2.54 mm(0.1
in)，喉厚處不會產生破壞。
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圖C-11.2-14 填角銲破壞型態
11.2.5 喇叭形開槽銲
喇叭型開槽銲適用於以下的銲接接頭之各種銲接位置：
1.鋼板對鋼板的V 型喇叭型開槽銲
2.鋼板對鋼板的斜角喇叭型開槽銲
3.鋼板對較厚的鋼構材的斜角喇叭型開槽銲
喇叭型開槽銲的標稱剪力強度Pn可以下列公式表示：
1.斜角喇叭型開槽銲，橫向載重(如圖C-11.2-14)
Pn = 0.833tLFu
(11.2-21)
Ω = 2.55 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
2.斜角喇叭型開槽銲，縱向載重(如圖C-11.2-15 ~ C-11.2-17d)
(1)當t ≤ tw <2t 或者唇緣高度h 小於銲道長度L
Pn = 0.75tLFu
(11.2-22)
Ω = 2.80 (ASD)
φ = 0.55 (LRFD)
(2)當於tw ≥ 2t 且唇緣高度h 等於或大於銲道長度L
Pn = 1.50tLFu
(11.2-23)
Ω = 2.80 (ASD)
φ = 0.55 (LRFD)
此外，對於厚度t > 2.54mm 的標稱強度不得超過下式計算之值：
Pn = 0.75twLFxx
(11.2-24)
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Ω = 2.55 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
其中
Pn = 銲接的標稱強度
h = 唇緣高度
L = 銲道長
tw = 喇叭形開槽銲與90 度彎折之斷面表面齊平時之有效喉厚(參照圖C-11.2-18a 及圖
C-11.2-18b)
斜角喇叭形開槽銲 = 5/16R
V 型喇叭形開槽銲=1/2R (當R>12.7mm 時為3/8R)
= 喇叭形開槽銲與90 度彎折之斷面表面沒有齊平時之有效喉厚 = 0.707w1 或
0.707w2，取兩者中較小者(參照圖C-11.2-18c 及圖C-11.2-18d)
= 如果經量測證明採用之焊接程序可產生較大之tw時，可容許比前述較大的有效喉
厚值
R = 鋼板彎折處外皮的轉彎半徑
w1、w2=銲道腳長(參照圖C-11.2-18c 及圖C-11.2-18d)
Fu、Fxx為第11.2.2.1 節所定義。
解說：喇叭形開槽銲的冷軋型鋼斷面不論是受橫向加載或軸向加載，其主要的破壞模式為在銲
道周圍的鋼板撕裂。(如圖C-11.2-19)
除了公式11.2-24 外，本節的規定主要是為了防止鋼材的剪力撕裂破壞。公式11.2-24 隱
含了一可能行為，對於較厚的斷面而言，有效喉厚可能會比槽型鋼的厚度還小，故銲道
的破壞可能產生。
圖11.2-18a 及圖11.2-18b 顯示銲道與90 度彎折之斷面表面齊平，此種銲接模式為AWS
D1.1-96[11.18]所規定的有效喉厚的型式，同時，喇叭形開槽銲的單剪與雙剪型式，亦表
示在此二圖上。
圖11.2-18c 及圖11.2-18d 顯示在冷軋型鋼結構的喇叭形銲接，通常銲道與90 度彎折之斷
面表面沒有齊平。垂直銲角w1可大於鋼板外彎半徑值(如圖11.2-18c)，或小於鋼板外彎
半徑值(如圖11.2-18d)。而在此二圖中，可發現到水平銲腳位置的定義上並不相同。
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圖C-11.2-15 斜角喇叭型開槽銲
圖C-11.2-16 斜角喇叭型開槽銲
圖C-11.2-17 V 型喇叭型開槽銲