¶ 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（3／4）
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圖C-11.2-18a 斜角喇叭型開槽銲(w1=R)(銲道與表面齊平)
圖C-11.2-18b 斜角喇叭型開槽銲(w1=R) （銲道與表面齊平）
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圖C-11.2-18c 斜角喇叭型開槽銲(w1>R) （銲道與表面不齊平）
圖C-11.2-18d 斜角喇叭型開槽銲(w1<R) （銲道與表面不齊平）
圖C-11.2-19 喇叭型開槽銲破壞模式
11.2.6 電阻銲接
點銲的標稱剪力強度Pn之計算公式如下：
(1)當0.25 mm ≤ t <3.56 mm：
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(2)當3.56 mm ≤ t ≤4.57 mm：
Ω = 2.35 (ASD)
φ = 0.65 (LRFD)
Pn = 銲接的標稱強度(kN)
t = 最薄之板厚(mm)
解說：對於外側鋼板厚度小於3.18mm(1/8 in)，其剪力強度可依「Recommended Practice for
Resistance Welding Coated Low-Carbon Steel」，AWS C1.3-70(表2.1-鍍鋅低碳鋼點銲)；而大
於3.18 mm(1/8 in)的外側板厚之剪力值乃依據「Recommended Practice for Resistance
Welding」，AWS C1.1-66(表1.3-低碳鋼脈衝式電阻銲)，並且如點銲一樣適用於脈衝式電
阻銲。未包覆或鍍鋅強度為2.7 N/m
2的鋼板或更小者，其剪力強度值是根據AWS C1.3-70
表2.1 及AWS C1.1-66 表1.3。以上所述之剪力強度值亦可運用在中碳鋼及低合金鋼，此
些鋼材如果用點銲的方式，其剪力強度會較為高些，但是它們可能會有一些特別的銲接
限制。對於所有的銲接情況，都需根據AWS C1.3-70 及AWS C1.1-66[11.11、11.12]。有
關點銲的標稱剪力強度可參考AWS C1.1-2000 [11.13]。目前分析時均採用上述公式計算
點銲的標稱剪力強度，取代以前表列之板厚與標稱剪力強度。
11.2.7 淨斷面積之破壞(非平板之剪力遲滯)
對斷面於銲接處產生有效淨斷面積之破壞及降伏現象，其標稱剪力強度Pn 之計算公式如
下：
Ω = 2.50 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
其中
Fu= 鋼板銲接處之抗拉強度
Ae= AU= 鋼板銲接處之有效淨斷面積
當橫向載重作用時：
A= 銲接接合處之面積
U= 1.0
當只有縱向載重作用及橫向載重與縱向載重同時作用時：
A= 構材之全斷面積
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當縱向載重作用於全斷面積時： U= 1.0
而其他載重作用方式之U 值則以下列方式計算之：
(1)角鋼：
L
(2)槽鋼：
L
其中x 為剪力面至斷面形心之距離
L = 縱向銲接長度
解說：剪力遲滯現象對斷面張力強度有顯著之影響，當計算U 值時，需考慮縱向銲接長度，
橫向之銲接長度影響較小，其x 之計算方式可參考圖C-11.2-20 所示。
圖C-11.2-20 x 值之計算方式
11.3 螺栓接合
本節的設計準則乃應用於厚度較小之冷軋型鋼構材以螺栓接合之設計，其構材接合部分中
其最薄厚度小於4.76 mm。對於構材接合部分的厚度皆等於或大於4.76 mm 時，螺栓接合則依
「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範」的規定而設計之。
螺栓、螺帽與墊圈應依下列規定選用(以美國ASTM 為例)：
ASTM A194/A194M, Carbon and Alloy Steel Nuts for Bolts for High-Pressure and
High-Temperature Service
ASTM A307 (Type A), Carbon Steel Bolts and Studs, 60000 PSI Tensile Strength
ASTM A325, Structural Bolts, Steel, Heat Treated, 120/105 ksi Minimum Tensile Strength
ASTM A325M, High Strength Bolts for Structural Steel Joints [Metric]
ASTM A354 (Grade BD), Quenched and Tempered Alloy Steel Bolts, Studs, and Other Externally
Threaded Fasteners (for diameter of bolt smaller than 1/2 inch)
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ASTM A449, Quenched and Tempered Steel Bolts and Studs (for diameter of bolt smaller than 1/2
inch)
ASTM A490, Heat-Treated Steel Structural Bolts, 150 ksi Minimum Tensile Strength
ASTM A490M, High Strength Steel Bolts, Classes 10.9 and 10.9.3 for Structural Steel Joints [Metric]
ASTM A563, Carbon and Alloy Steel Nuts
ASTM A563M, Carbon and Alloy Steel Nuts [Metric]
ASTM F436, Hardened Steel Washers
ASTM F436M, Hardened Steel Washers [Metric]
ASTM F844, Washers, Steel, Plain (Flat), Unhardened for General Use
ASTM F959, Compressible Washer-Type Direct Tension Indicators for Use with Structural Fasteners
ASTM F959M, Compressible Washer-Type Direct Tension Indicators for Use with Structural
Fasteners [Metric]
使用以上所示之外的連結物及材料，在設計圖上須詳細註明接合連結物的型式和尺寸，及
其設計標稱強度。
螺栓之裝置及旋緊，需達到滿足接合部分之功能。
較大的孔徑可允許用在柱基腳，或結構系統與混凝土牆的接合上，一般螺栓的孔徑不可超
過表11.3-1 所規定的尺寸。
除了經設計者認可使用擴大孔或開槽孔外，螺栓接合皆應使用標準孔。開槽孔的長度需垂
直於剪力的方向。除非有實驗證明得知其適用性，否則墊圈或墊板需加裝於擴大孔或開槽孔的
最外層。
表11.3-1 最大螺栓孔尺寸 (單位：mm)
解說：冷軋型鋼結構的螺栓接合與熱軋型鋼有些許不同，主要是因為在接合處厚度的差異
上。先前的研究及試驗顯示出，相當厚度的冷軋型鋼構材在螺栓接合上的結構行為，與熱軋型
鋼構材的接合相似。
1. 範圍
本規範標準主要乃針對冷軋型鋼構材厚度小於4.76 mm(0.188 in)的接合做一規定。對於
厚度大於4.76 mm(0.188 in)的冷軋型鋼構材接合，則依「鋼構造建築物鋼結構設計技術
規範」[11.14]的規定而設計之。
| 標稱螺栓直徑 d | 標準孔直徑 dh | 擴大孔直徑 dh | 短槽孔尺寸 | 長槽孔尺寸 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| <12.7 | d + 0.8 | d + 1.6 | (d+0.8)×(d+6.4) | (d+0.8)×(2.5d) | ||
| ≥12.7 | d + 1.6 | d + 3.2 | (d+1.6)×(d+6.4) | (d+1.6)×(2.5d) | ||
| 解說：冷軋型鋼結構的螺栓接合與熱軋型鋼有些許不同，主要是因為在接合處厚度的差異 | ||||||
| 上。先前的研究及試驗顯示出，相當厚度的冷軋型鋼構材在螺栓接合上的結構行為，與熱軋型 | ||||||
| 鋼構材的接合相似。 | ||||||
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因為缺少適當的測試數據，以及甚多的表面狀況，所以本節規範內並不提供摩阻型接合
的設計規定。當摩阻型接合設計用在冷軋型鋼構材(厚度小於4.76 mm(0.188 in))，本規範
建議可經由試驗以證實設計的要求。試驗的資料應確認接合的設計容量，並可提供足夠
的安全來抵抗初始滑動，同時，需符合「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範」內所規定
之事項。此外極限承載能力的設計，也至少需等於本規範對於承載型接合所規定的內容。
規範中的規定只提供在接合面中無縫隙者。設計人員必須體認在構材的螺栓接合中，如
接合面中存在縫隙則其接合強度會比無縫隙者低。因此，在構材接合中存在無可避免的
縫隙，則需經由實驗得知實際之強度。
2. 材料
本節條列了適用冷軋型鋼構材的五種類型連結物。在實際應用上，A325 及A490 螺栓乃
使用於直徑在12.7 mm(1/2 in)以上者，而A449 及A354 Grade BD 螺栓則是用於直徑在12.7
mm(1/2 in)以下者。
近年來其他類型的連結物，不管有無特殊的墊圈，已廣泛的使用在冷軋鋼結構構材上。
這些連結物的設計應需經由實驗的證實。
3. 螺栓的安裝
使用在冷軋型鋼結構上的螺栓接合，一般或高強度鋼螺栓通常被設計為承壓型接合。而
螺栓的預拉力是不需要的，因為螺栓接合的極限強度與螺栓本身的預力是相互獨立的事
項。在安裝上必須確定在使用時螺栓的裝配不會分離。經實驗顯示螺栓安裝到合適的緊
度時，在正常的建造狀態而不是在振動或疲勞的狀態下，一般不會產生鬆脫的現象。
4. 孔徑尺寸
在表11.3-1 內所述之最大螺栓孔徑尺寸，對於螺栓直徑大於12.7 mm(1/2 in)的規定(除了
擴大孔直徑的要求外)，則依據參考文戲[11.15、11.16]內表格一的內容所定之。
對於螺栓直徑小於12.7 mm(1/2 in)者，其標準孔直徑乃是以螺栓直徑加上0.8 mm(0.0315
in)規定之。
在表11.3-1 中對於擴大孔、開槽孔的設計規定，乃是因這些孔在實際上是為了預留在裝
配上尺寸的誤差。然而，在使用擴大孔時，設計人員需注意的是確保滑動所引起的過大
變形將不會發生在工作載重上。會發生在開槽方向上的過大變形，可以使用螺栓的預拉
力來預防。
短槽孔通常視為與擴大孔一樣的行為。墊圈或墊板應用於擴大孔或短槽孔的最外層，除
非較適當的性能有被實驗所證實。對於長槽孔的接合，規範第11.3.4 節要求使用墊圈或
墊板，同時，因可能會遭遇到強度的折減，螺栓的剪力能力需經由實驗測定。
11.3.1 接合部剪力強度、間距及邊距
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接合部的標稱剪力強度(Pn)，係受到施力方向的間距與邊距的影響，其強度依下式計算之：
Pn = teFu
(11.3-1)
當 Fu/Fsy≥1.08
Ω = 2.00 (ASD)
φ = 0.70 (LRFD)
當 Fu/Fsy<1.08
Ω = 2.22 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
其中
Pn = 單一螺栓的標稱強度
Fu = 接合部材料的抗拉強度
Fsy = 接合部材料的降伏強度
e = 沿著受力方向，從標準孔中央點至最鄰近孔邊緣的距離，或至接合部 的
邊界距離
t = 接合部最薄的厚度
此外，相鄰兩孔中央點間的最小距離，必須提供足夠的空間予螺栓頭、螺帽、墊圈與螺栓
鉗，且不能小於三倍標稱螺栓直徑(3d)。同時，從任一標準孔中央點到構材端緣或連接構材的
其他的邊界的距離，不得小於1.5 倍的標稱螺栓直徑(1.5d)。
對於擴大孔與開槽孔，兩個鄰近孔外緣的距離，以及從孔的邊緣至構材端緣或在應力線上
之連接構材的其他的邊界的距離，不得小於e - dh/2 的值，其中e 為前式所示，而dh為表11.3-1
所定義的標準孔直徑。另外，下列之限制亦必需符合，兩個鄰近孔的邊緣間的淨間距，不得小
於兩倍的標稱螺栓直徑(2d)，以及孔的邊緣至構材的端緣不得小於標稱螺栓直徑(d)。
解說：在接合部的任一最小邊距emin，取決於鋼材的抗拉強度(Fu)，以及接合部的厚度。根據不
同的Fu/Fsy 的比值範圍，兩種不同的安全係數來用在所需要的最小邊距上。這些規定主
要是基於由試驗結果所建立的基本方程式：
P
e
=
(C-11.3-1)
其中
e = 避免在接合部產生剪力破壞所需之最小邊距
P = 單一螺栓所傳遞的力量
t = 接合部最薄的厚度
公式(C-11.3-1)乃依據Winter [11.17、11.18]與Yu [11.3,11.19-11.21]的研究成果所推導得來
的。
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11.3.2 接合部淨斷面之破壞(剪力遲滯)
在接合部淨斷面的標稱拉力強度Pn，其計算公式如下：
1. 接合部材料無開孔情形
(1)螺栓頭與螺帽處皆使用墊圈與構材表面相接合
若單一或單一排螺栓排列方向與作用力互相垂直
若多個螺栓排列方向與作用力互相平行
若為雙剪力
Ω = 2.00 (ASD)
φ = 0.650 (LRFD)
若為單剪力
Ω = 2.22 (ASD)
φ = 0.55 (LRFD)
(2)螺栓頭與螺帽處皆無使用墊圈，或僅有其一使用墊圈與構材表面相接合
若單一或單一排螺栓排列方向與作用力互相垂直
若多個螺栓排列方向與作用力互相平行
Ω = 2.22 (ASD)
φ = 0.55 (LRFD)
其中
An = 接合部的淨斷面積
Ft = 接合部材料的標稱抗拉強度
d = 螺栓標稱直徑
s = 螺栓間之行距(當計算Ft時採用
Fu = 接合部材料的抗拉強度
2. 接合部材料有開孔情形
Ω = 2.20 (ASD)
φ = 0.65 (LRFD)
其中
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Ft 可由公式(11.3-2)、(11.3-3)、(11.3-4)或(11.3-5)計算
4
g
Ag = 接合部的全斷面積
s’
= 螺栓間之縱向間距
g = 螺栓間之橫向間距
nb = 接合部材料之螺栓開孔數
dh = 螺栓之開孔直徑
3. 其他接合部材料
Ω = 2.22 (ASD)
φ = 0.65 (LRFD)
其中
Ae = An U, U 值之計算方式如下：
U= 1.0 (當載重直接作用於斷面時，否則應依下列公式計算折減係數)
(1)當角鋼於受力方向有兩個或兩個以上之螺栓使用時
L
(2)當C 型槽鋼於受力方向有兩個或兩個以上之螺栓使用時
L
x = 斷面剪力之作用面與斷面形心之距離
L = 接合部之長度
解說：本節的設計規定中的重要特點：
1.規範中所適用的基本條件是接合部材料最薄的厚度必需小於4.76 mm(0.187 in)，對於
大於4.76 mm(0.187 in)厚度的張力問題，則依「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範」
的規定而計算之。
2.在連接構材淨斷面處的張力強度(Pn)是根據接合部的抗拉強度(Fu)、r 值與d/s 值。
3.根據接合部有無墊圈的情況，其公式亦有所不同[11.22]。
4.根據接合型式的不同(單剪接頭或雙剪接頭)，連接構材淨斷面處的標稱張力強度(Pn)
亦有所不同。
11.3.3 承壓強度
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針對螺栓接合之承壓強度可依11.3.1 節及11.3.2 節之計算方式，對於在本節未提供的狀
況，其螺栓接合的設計承壓強度應由試驗決定之。
1.不考慮螺栓接合處變位之承壓強度
在螺栓開孔周圍之變位可忽略不計之情形，其結合處之標稱承壓強度為：
Pn = Cmf dt Fu
(11.3-9)
Ω = 2.50 (ASD)
φ = 0.60 (LRFD)
其中
C = 承壓強度係數，可由表11.3-2 計算
mf= 不同接合方式之修正係數，可由表11.3-3 決定
d = 標稱螺栓直徑
t = 未有披護之鋼板厚度
Fu= 鋼板抗拉強度
(1)當角鋼於受力方向有兩個或兩個以上之螺使用時
9.0
L
x
20
.1
0.1
U
<
−
=
但 U ≥ 0.4
| 接合處的厚度 t (mm) | 接合處直徑與構 材厚度之比值 d/t | C |
|---|---|---|
| 0.61≤t<4.76 | d/t<10 | 3.0 |
| 10≦d/t≦22 | 4-0.1(d/t) | |
| d/t>22 | 1.8 |
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表11.3-3 承壓接合方式之修正係數(mf)
2.考慮螺栓接合處變位之承壓強度
在螺栓開孔周圍之變位不可忽略之情形，其結合處之標稱承壓強度為：
Ω = 2.22 (ASD)
φ = 0.65 (LRFD)
其中
α = 單位換算係數
= 1 (當t 單位採用inches)
= 0.0394 (當t 單位採用mm)
= 0.394 (當t 單位採用cm)
解說：依據現有試驗資料顯示，螺栓接合的承壓強度(bearing strength)，與以下的情況有關，如：
接合部的抗拉強度、接合部的厚度、單剪力或雙剪力的連接、Fu/Fsy比值、以及墊圈的有
無Yu [11.19、11.21]、Rogers [11.23]與Wallace [11.24]。接合部的標稱承壓強度，根據不
同的情況列於表11.3-2 及表11.3-3。
11.3.4 螺栓的剪力及拉力
由剪力、拉力或是由剪力及拉力共同作用的標稱螺栓強度Pn，其計算公式如下：
其中
Ab=螺栓的全斷面積
Fn=螺栓的標稱強度
1.當螺栓受剪力或拉力作用時：
F 為表11.3-4 中的Fnv或Fnt
| 承壓接合方式 | m f |
|---|---|
| 接合處受單剪力或外側鋼板受雙剪力作用，而其 兩側螺栓頭及螺帽使用墊圈 | 1.00 |
| 接合處受單剪力或外側鋼板受雙剪力作用，而其 兩側螺栓頭及螺帽未使用墊圈或僅使用一墊圈 | 0.75 |
| 接合處之內側鋼板受雙剪力作用 | 1.33 |
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φ值列於表11.3-4 內
2.當螺栓受剪力及拉力的組合作用時：
ASD：
LRFD：
F’nt =螺栓標稱拉應力含剪應力強度之組合作用
Fnt =螺栓標稱拉應力強度(參考表11.3-4)
Fnv =螺栓標稱剪應力強度(參考表11.3-4)
fv = 所需剪應力強度
Ω = 螺栓剪力強度之安全係數(參考表11.3-4)
φ = 螺栓剪力強度折減係數(參考表11.3-4)
螺栓所需剪應力強度(fv)不能超過容許剪應力強度Fnv/Ω (ASD)或剪應力設計強度φFnv
(LRFD)。
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表11.3-4 螺栓的標稱拉力及剪力強度
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解說：對於直徑小於12.7 mm (1/2 in.)的A307、A449 與A354 螺栓，與直徑大於12.7 mm (1/2 in.)
的螺栓相比較之下，其容許拉應力則減少10%，其因乃為如6.35 mm (1/4 in.)與9.63 mm
(3/8 in.)直徑螺栓的平均拉應力面與全斷面比值(tensile-stress area / gross-area)為0.68，而
| 接合螺栓型式 | 拉力強度 | 剪力強度 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 安全係數 Ω (ASD) | 強度折減 係數 φ (LRFD) | 標稱應力 F t/cm2 nt， (MPa) | 安全係數 Ω (ASD) | 強度折減 係數 φ (LRFD) | 標稱應力 F t/cm2 nv， (MPa) | |
| A307 螺 栓 ， Grade A6.4 mm≤d<12.7 mm | 2.25 | 0.75 | 2.84(279) | 2.4 | 0.65 | 1.68(165) |
| A307 螺 栓 ， Grade A d≥12.7 mm | 2.25 | 3.16(310) | 1.90(186) | |||
| A325 螺栓，螺 紋在剪力平面 | 2.0 | 6.33(621) | 3.79(372) | |||
| A325 螺栓，螺 紋不在剪力平 面 | 6.33(621) | 5.05(496) | ||||
| A354 Grade BD 螺 栓 6.4 mm≤d<12.7 mm 螺紋在剪力平 面 | 7.09(696) | 4.15(407) | ||||
| A354 Grade BD 螺 栓 6.4 mm≤d<12.7 mm 螺紋不在剪力 平面 | 7.09(696) | 6.33(621) | ||||
| A449 螺栓 6.4 mm≤d<12.7 mm 螺紋在剪力 平面 | 5.69(558) | 3.3(324) | ||||
| A449 螺栓 6.4 mm≤d<12.7 mm 螺紋不在剪力 平面 | 5.69(558) | 5.05(496) | ||||
| A490 螺栓 6.4 mm≤d<12.7 mm 螺紋在剪力 平面 | 7.91(776) | 4.74(465) | ||||
| A490 螺栓 6.4 mm≤d<12.7 mm 螺紋不在剪 力平面 | 7.91(776) | 6.33(621) | ||||
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12.7 mm(1/2 in)與25.4 mm(1 in.)直徑螺栓的平均拉應力面與全斷面比值為0.75，兩者間相
差約10%。
表11.3-4 提供了對於各種的螺栓接合型式之標稱拉力與剪力強度，也提供了LRFD 設計
法的強度折減係數。
對於螺栓接合設計，當螺栓承受拉力時，在連接鋼板(片)的部分極可能在螺栓頭、螺帽
或墊圈處產生拔出破壞(pull-out failure)，而在厚度較薄鋼板(如屋頂蓬)的情形上尤為嚴
重。對於非對稱的構材斷面，如C 型斷面或Z 型斷面被使用來當副梁或小梁，其在連
接薄鋼板時，由於構材在扭轉時產生對於鋼板的垂直推拉力，拔出破壞的情形更形嚴
重。設計人員必須參考產品的相關規格與規定，或經由其它文獻與測試瞭解相關應用。
11.4 螺絲接合
以下是有關本節所使用到之符號及所代表的意義：
Ω = 3.00 (ASD)
φ = 0.50 (LRFD)
d = 標稱螺絲直徑 (圖C-11.4-1)
dh = 螺絲頭直徑或六角螺絲頭與墊圈直徑
dw = 墊圈直徑
d’w = 有效抵抗拔出直徑
Pns = 單個螺絲的標稱剪力強度
Pss = 單個螺絲的標稱剪力強度(由製造商提供或由試驗得知)
Pnot = 單個螺絲的標稱拔出強度
Pnov = 單個螺絲的標稱穿刺強度
Pts = 螺絲的標稱拉力強度(由製造商提供或由試驗得知)
t1 = 與螺絲頭或墊圈接觸的構材厚度
t2 = 未與螺絲頭或墊圈接觸的構材厚度
tc = 取構材穿入深度與t2之較小值
Fu1 = 與螺絲頭或墊圈接觸的構材拉力強度
Fu2 = 未與螺絲頭或墊圈接觸的構材拉力強度
所有第11.4 節之規定僅應用於直徑在2.03 mm(0.08 in.)到6.35 mm(0.25 in.)之間的自攻螺
絲。螺絲的螺紋皆應為一體成型或車牙完成，而是否在其端點處具自鑽鑽孔點或無自鑽鑽孔點
皆可適用。對於特別的應用，其設計值可經由實驗測試而得。對於膈板的應用，則依第10.5
節之規定。
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螺絲的安裝應遵循製造商的說明書上的說明。
每一個由螺絲接合的構材之淨斷面積標稱拉力強度，不得超過第五章規定的構材抗拉強
度或第11.2.3 節所規定的標稱拉力強度。
解說：超過3500 個世界各地的實驗結果被應用於螺絲接合規範條文的擬定 [11.25]。同時，歐
洲的規定[11.26]與英國國家標準[11.27]亦被採納且經修正後置入本規定內。因為規範應
用於許多不同的螺絲接合及連結物的細節，其中有相當程度乃以隱含保守的規定呈現於
規範內，即使無充分數目之實驗結果可供參酌，這些條文仍刻意用於特殊之應用上。任
何一種特殊的應用，皆可經由以實驗獲得較高的正確性[11.28]。
如何正確地上緊螺絲，以確保螺絲的效用，具可調整扭矩和可控制深度功能的電動工具
是需要的。
雖然用來推導規範中螺絲接合公式之測試試體，包括了單一連結物及多個連結物，然而
在安裝接合時，建議使用至少二個螺絲，如此可對於扭距產生多餘的力量，同時可防止
接合構材在受到剪力時的錯位或翹曲現象。
為了讓設計人員更方便，在表C-11.4-1 中條列了標號與螺絲標稱直徑的關係。而圖
C-11.4-1 為螺絲直徑(d)的示意圖。
t1、t2請詳見圖C-11.4-3、圖C-11.4-4 所示。
表C-11.4-1 螺絲標稱直徑編號
| 設計的號數 | 標稱直徑d mm (in.) |
|---|---|
| 0 | 1.52 (0.060) |
| 1 | 1.85 (0.073) |
| 2 | 2.18 (0.086) |
| 3 | 2.51 (0.099) |
| 4 | 2.84 (0.112) |
| 5 | 3.18 (0.125) |
| 6 | 3.51 (0.138) |
| 7 | 3.84 (0.151) |
| 8 | 4.17 (0.164) |
| 10 | 4.83 (0.190) |
| 12 | 5.49 (0.216) |
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圖C-11.4-1 螺絲直徑示意圖
11.4.1 最小間距
在兩個連接物中心點間的最小間距不應小於三倍直徑(3d)。
解說：螺絲最小間距與螺栓接合的規定一致。
11.4.2 最小邊距
從連結物中心點到任一邊緣的距離(即邊距)不得小於1.5 倍直徑(1.5d)。
解說：試驗中顯示螺絲接合在承受剪力時，當螺絲的中心點到自由邊的距離小於1.5 倍螺絲直
徑時，通常會產生邊緣破壞。
11.4.3 剪力
11.4.3.1 接合部剪力
單一螺絲的標稱剪力強度(Pns)可以下列各式計算之：
對於t2/t1 ≤ 1.0，Pns為以下最小者：
Pns = 4.2
d
t 3
2
Fu2
(11.4-1)
Pns = 2.7 t1dFu1
(11.4-2)
Pns = 2.7 t2dFu2
(11.4-3)
對於t2/t1 ≥ 2.5，Pns為以下最小者：
Pns= 2.7 t1dFu1
(11.4-4)
Pns= 2.7 t2dFu2
(11.4-5)
對於1.0 < t2/t1< 2.5，Pns值為由以上兩種情況的線性內插分決定之。
解說：承受剪力的螺絲接合可能發生一種模式破壞或者以數種組合模式破壞。這些模式包括了
螺絲剪斷、洞孔邊緣撕裂、螺絲偏斜及其引發的螺絲拔出破壞、以及接合材料的承壓破
壞。
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如圖C-11.4-2 所示，對於一般的連接承載強度，螺絲偏斜而引發螺紋撕裂下方連接板，
降低了接合的剪力能力。
Pns
偏斜 承壓
公式(11.4-3)
公式(11.4-1)
t2
圖C-11.4-2
這些規定主要是針對偏斜及承壓破壞模式。這兩種情況則依接合構材的厚度比而定。在
正常的情況下，螺絲頭會裝設在較薄的接合構材上(如圖C-11.4-3 所示)。然而當兩種構
材皆同厚度時，或者當螺絲頭是接觸在較薄的構材時(如圖C-11.4-4)，將需要考慮偏斜。
在計算承載能力時，則依據兩種接合構材的個別的厚度及其抗拉強度的乘積之較低值的
承載力決定之。
偏斜
N/A
t1
承壓
Pns = 2.7 t1dFu1
t2
承壓
Pns = 2.7 t2dFu2
圖C-11.4-3 對於t2/t1≥2.5 的設計公式
偏斜
Pns = 4.2
d
t 3
2
Fu2
t1
承壓
Pns = 2.7 t1dFu1
t2
承壓
Pns = 2.7 t2dFu2
圖C-11.4-4 對於t2/t1≤1.0 的設計公式
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11.4.3.2 邊距大小影響連結物之剪力強度
沿著受力方向，從標準孔中央點至接合部最鄰近孔邊緣的距離，可計算螺絲的標稱剪力強
度：
Ω = 3.00 (ASD)
φ = 0.50 (LRFD)
其中
t = 構材邊距厚度
e = 沿著受力方向，從標準孔中央點至接合部最鄰近孔邊緣的距離
Fu = 構材拉力強度
11.4.3.3 螺絲的剪力強度
螺絲的標稱剪力強度應依據實驗來確定。螺絲的標稱剪力強度不應小於1.25 倍的Pns。極
限強度設計法的強度折減係數亦應依據實驗來確定。
解說：螺絲連結物的剪力強度必須由試驗來證實。廠商所生產螺絲的強度，應明白地建立在其
手冊或型錄上。為了避免脆化及螺絲會突然的剪斷，規範第11.4.3.2 節要求螺絲本身剪
力強度不得小於規範第11.4.3.1 節所要求的剪力強度的1.25 倍。
11.4.4 受拉強度
對於承載拉力的螺絲而言，螺絲頭或是有加墊圈，其直徑dw或dh應不得小於7.94 mm，
而墊圈至少需1.27 mm 的厚度。
解說：螺絲接合在承受拉力時，其可能產生破壞的情形有三:(1)拔出破壞 (pull-out failure)–
螺絲與其接合板脫離、(2)穿刺破壞 (pull-over failure)–接合物與其接近之螺絲頭或墊圈
處脫離、(3)螺絲本身的拉力破壞。可使用之墊圈與螺絲頭的樣式與尺寸有相當多。但
墊圈厚度必需要在1.27 mm (1/20 in.)以上，如此才不致於受彎而變形。
11.4.4.1 螺絲拔出破壞
標稱拔出強度(Pnot)可由下式計算之：
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Pnot =0.85 tc d Fu2
(11.4-7)
其中tc為鑽入深度或厚度t2，取兩者較小者。
解說：對於拔出的極限狀態，公式11.4-6 的推導乃修正歐洲的規定[11.21]及依據大量試驗的結
果。拔出設計考量的資料統計是由Pekoz 所提出[11.23]。
11.4.4.2 螺絲穿刺破壞
標稱穿刺強度(Pnov)可由下式計算之：
Pnov=1.5t1d’wFu1
(11.4-8)
其中d’w為有效螺絲頭直徑，其決定方式如下：
1.螺絲若為圓頭或六角型頭，其與構材間使用墊圈（圖C-11.4-5(a)與圖C-11.4-5(b)），則
d’w計算方式如下：
d’w= dh+2tw+t1≦dw
(11.4-9)
其中
dh = 螺絲頭直徑或六角型螺絲頭墊圈之直徑
t1 = 與螺絲頭或墊圈接觸的構材厚度
t2 = 未與螺絲頭或墊圈接觸的構材厚度
tw = 墊圈厚度
dw = 墊圈直徑
2.螺絲若為圓頭或六角型頭，其與構材間未使用墊圈，其d’w = dh，但不超過12.7 mm。
3.若為半球型頭墊圈（圖C-11.4-5(c)），其d’w計算方式依方程式(11.4-9)，但不超過16 mm。
解說：對於穿刺的極限狀態，公式(11.4-8)的推導乃修正英國國家標準[11.29]，及由Pekoz [11.28]
所做的一系列試驗結果。