¶ 鋼構造建築物鋼結構設計技術規範｜極限設計法｜第十章 接合設計（1／2）
發布機關：內政部
文件性質：鋼結構設計規範及解說
版本：96年6月11日訂定；99年9月16日台內營字第0990807042號令修正第13.2點。
官方來源：內政部主管法規共用系統 ｜ 國土管理署發布頁
查核日期：2026年8月28日。
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鋼結構極限設計法 第十章 接合設計 10.1 一般規定 接合部包含接合構件（如加勁板、連接板、角鋼、托座等）與接合物（如銲 接、螺栓）。接合部之設計強度應依下列規定設計之：(1)依係數化組合載重，或 (2)依接合構件強度之特定比例。 解說： 接合之受力模式宜簡單明確，傳力方式宜緩和漸變，以避免產生應力 集中之現象。接合型式之選用以製作簡單、保養容易為原則，而接合設計 在必要時，應依接合所在位置對整體結構安全影響程度酌予提高其設計之 安全係數。「鉚釘接合」使用之歷史甚久，直至1950年代仍被廣泛使用， 近年來則由於銲接技術急速進步及高強度螺栓之生產使用，而鉚釘施工時 會產生極大的噪音，施工品質控制困難且技術工人難覓等因素，故本規範 建議不予採用。 10.1.1 簡支接合 除另有規定外，梁、大梁或桁架端部之接合得設計為簡支接合，且一般可設 計為僅抵抗剪力。簡支之梁接合部應容許未束制之梁端轉動，因此接合部應具有 非彈性之變形能力。 解說： 簡支接合在實務上不易做到理想之簡支條件，一般規範均允許藉梁端 之非彈性變形能力來降低束制程度。使用雙角鋼接合型式時，為保有適當 之柔度，角鋼厚度不宜超過16mm。 簡支接合若有偏心產生，或梁端尚須傳遞水平力、扭力或軸力時，應 檢討接合之強度及變形量，以及接合桿件因偏心引致之二次應力。 10.1.2 彎矩接合 受束制之梁、大梁和受束制桁架之端部接合，應依其接合處之勁度所計得彎 矩與剪力之合成效應設計之。 10.1.3 承受衝擊或反復荷重之接合 承受衝擊或振動之接合部，應使用銲接或摩阻型高強度螺栓設計之。因特殊 需要而不容許螺栓滑動，或因承受反復荷重之接合部，亦應使用銲接或摩阻型高 強度螺栓設計之。 10-1
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鋼結構極限設計法 10.1.4 受壓構材承壓接合 當柱承載於承壓板或經銑平之柱端支壓於下柱時，應使用足夠之接合物使被 接合構材保持正確位置。 其它受壓構材端經銑平使用於承壓時，其續接材料和其接合物應有適當配置 以確保所有被接合構材能保持正確位置，並至少能承受構件強度之50%。 所有壓力支承座應足以抵抗由係數化載重所產生之拉力。壓力構材之接合部 分應考慮構架受側向力時所可能引致之張力，而此張力之計算應假設75%靜載重 且無活載重時構架承受側力所產生之合應力。 受地震力時應依本規範第十三章相關規定檢討。 10.1.5 桁架之接合 桁架之構材其端部接合應能承擔其設計載重，但不得小於構材強度之50%。 10.1.6 接合之最小強度 除繫條、吊桿、圍梁外，接合處之設計強度至少應能承受4.5噸係數化載重。 10.1.7 銲接與螺栓之配置 在傳遞軸應力之構材中，其端部銲接或螺栓之重心應與構材之重心在同一位 置。對於承受靜載重之單一角鋼、雙併角鋼和類似構材之端部接合當螺栓依據準 距線配置時可不依上述規定，惟在構材承受疲勞載重時，仍須考慮接合重心與構 材重心不一致所產生之偏心影響。 解說： 承受軸力之單角鋼和雙角鋼構材端部以螺栓接合時，構材斷面重心軸 與接合螺栓重心間之輕微偏心對構材靜態載重強度之影響極小，一般均予 忽略。類似情形亦可使用於承受靜態載重構材之銲接接合(Gibson and Wake 1942)。 角鋼構材以單腿接合時（見圖C10.1-1、圖C10.1-2），其斷面重心與連 接板中心線間之偏心量較大，其對構材設計強度之影響應予考慮（參考4.3 節之解說）。如概略計算，受拉構材之張力強度可取75%有效，受壓構材 之壓力強度建議取50%有效（日本建築學會 1985）。 由疲勞試驗(Kloppel and Seeger 1964)亦顯示，承受偏心軸力之角鋼以 銲接方式接合時，其疲勞強度甚低，因填角銲根部之銲接凹痕對承受垂直 於銲軸方向之反復應力非常不利。同樣的情形亦可能發生在承受反復載重 之角鋼而其端部銲接配置未與重心軸平衡之情況，因此這類桿件承受反復 載重時應平衡其銲接配置（見圖C10.1-2）。 10-2
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鋼結構極限設計法 連連接接版板 連連接接版板 X X (a) (b) 圖C10.1-1 角鋼之單腿接合 F F (a)對角鋼中性軸平衡之銲接 (b)對角鋼中心線平衡之銲接 圖C10.1-2 端部銲接接合 10.1.8 螺栓與銲接之組合 承壓型接合之A307螺栓或高強度螺栓不得視為與銲接共同分擔載重，而應由 銲接承擔接合之全部作用力。以摩阻型接合設計之高強度螺栓則可與銲接共同分 擔載重，惟須先鎖緊高強度螺栓後再銲接。 既存結構如以銲接修改時，現存之摩阻型接合高強度螺栓可用以承受原有靜 載重，而銲接僅分擔原靜載重外其他額外要求之設計強度。 解說： 承壓型螺栓與銲接組合之接合方式在極限載重發生前，接合面可能已 產生滑動而導致銲道負擔不確定之較大載重，因此設計時承壓型螺栓及 A307螺栓不得視為與銲接共同分擔載重。 摩阻型高強度螺栓與銲接共同分擔載重時，必須在銲接以前將高強度 螺栓鎖緊。若先銲接則銲接熱量將使鋼板產生扭曲變形而影響摩阻面之密 接作用，致影響其摩阻強度。若摩阻型螺栓在銲接前先鎖緊，則摩阻型螺 栓與銲接可假設在共同剪力面可分擔剪力。螺栓附近之銲接熱量尚不致改 變螺栓的機械性質。 10-3
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鋼結構極限設計法 既存結構修改時，可假定承壓型螺栓之滑動業已發生，因此於修改時 業已存在的靜載重可由既有螺栓承受，其餘載重應全部由新加之銲接承受。 此處所指之銲接與螺栓組合不包括梁柱接頭之剪力板（此板與柱板銲 接而與梁腹板栓接）或其他類似之接合情況。 10.1.9 螺栓與銲接接合之限制 下列所述之接合應使用高強度螺栓或銲接： (1)高度在60m以上之多層立體構架中之柱續接。 (2)高度在30m至60m，而其最小水平尺度小於其高度40%之多層立體構架中之 柱續接。 (3)高度在30m以下而其最小水平尺度小於其高度25%之多層立體構架中之柱 續接。 (4)在結構高度超過36m時，所有梁與柱之接合及梁之接合。 (5)承載5噸以上吊車之結構物：屋頂桁架之續接、桁架與柱之接合、柱之續接、 柱之斜撐、隅撐及吊車支撐。 (6)承載機器運轉或受衝擊、反復應力之結構之接合。 (7)註明於設計圖上之其它接合。 上列以外情況之接合，可使用ASTM A307螺栓或高強度螺栓栓緊至緊貼程 度。所謂緊貼程度係用衝擊板手數次衝擊或工人用盡全力旋緊，且使接合面緊密 接觸。 10.2 銲接 10.2.1 開槽銲道 1.有效面積 開槽銲之有效面積為其有效銲長與有效喉厚之乘積。 開槽銲之有效銲長為其接合部分銲道之長度。 全滲透開槽銲之有效喉厚為其接合部較薄板之厚度。 部分滲透開槽銲之有效喉厚見表10.2-1。 表10.2-1 部分滲透開槽銲之有效喉厚 銲接方法 銲接位置 開槽角度 有效喉厚 遮護金屬電弧銲接(SMAW) 潛弧銲接(SAW) 單斜或Ｖ接頭 槽深 氣 體 遮 護 金 屬 電 弧 銲 接 ≥ 60° 所有位置 (GMAW) 單 斜 或 V 接 頭 包藥銲線電銲弧接(FCAW) 槽深減3㎜ < 60°但 ≥ 45° 10-4
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鋼結構極限設計法 喇叭形開槽銲，若為與實心圓桿或90°彎折之斷面之表面齊平時，其有效喉 厚，如表10.2-2所示。惟須由各銲接程序之銲接成品中抽取樣品，或依設計規定 製作試驗樣品，以證實可獲得均勻一致之有效喉厚。如製造廠商能提供可信之 試驗資料，證明有效喉厚大於表10.2-2所列之值時，亦可採用，但試驗樣品應採 取與構材軸垂直，位於銲道中部及端部之斷面。此試驗樣品須能涵蓋製造所使 用範圍之各種尺寸之組合，或設計者之要求。 表10.2-2 喇叭形開槽銲之有效喉厚 銲道類型 有效喉厚 單斜喇叭形開槽銲 5R/16 喇叭形開槽銲 R/2 [a] 註[a]：當R≧25mm時使用氣體被覆電弧 （短電弧銲接方法除外）之有效喉厚為3R/8。 其中，R為鋼棒之半徑或鋼板彎曲之半徑。 2.限制 部分滲透開槽銲有效喉厚之最小尺寸如表10.2-3。銲接最小尺寸係由接頭之兩 部分中較厚板決定，惟銲接尺寸不須超過接頭之最薄板厚，但在此情形下，應有 充分之預熱，以得到良好之銲接品質。 表10.2-3 部分滲透開槽銲有效喉厚之最小尺寸 接合部之較厚板厚，(mm) 有效喉厚之最小尺寸(mm) t ≤ 6 3 6 < t ≤ 12 5 12 < t ≤ 19 6 19 < t ≤ 38 8 38 < t ≤ 57 10 57 < t ≤ 150 12 t > 150 16 解說： 銲接設計應考慮母材之可銲性、銲材與母材之匹配、銲接效率、疲勞 強度、銲接變形及接合板挫屈等因素，以及儘可能使製作、安裝和保養簡 易並避免因銲接冷縮引起層狀撕裂現象。 有關銲接施工之相關規定應參照鋼結構施工規範辦理。 銲接接合之強度依母材及選用銲材之強度而定。一般而言，銲材承受 靜態載重之強度常較母材為高，但伸長率略為降低。 10-5
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鋼結構極限設計法 銲接高強度鋼材時，較易引起熱影響區之材質脆化，致影響銲接接頭 之韌性，故須依其材質之特性審慎訂定銲接程序。 主要構材之對銲接頭之起點及終點二端應銲上與接頭同樣開槽之首尾 導銲板，再予銲接以防止銲接缺陷發生。可能承受疲勞載重之構材，並應 將銲接完成後之首尾導銲板予以切除並磨平，溢銲部位視需要予以磨平以 免應力集中。 設計者在設計接合時，若未指定製造者使用何種銲接方法及銲姿，則 不必在設計圖上指定開槽深度。只須於設計圖上指定部分滲透開槽銲之有 效喉深，並由製造者提出經設計者認可之銲接方法及銲姿製造合適之有效 喉深。 開槽銲表面補強加銲之部分不得計入開槽銲之有效喉深。 10.2.2 填角銲道 1.有效面積 (1)填角銲之有效面積為有效銲長與有效喉厚之乘積。 (2)除在圓孔與槽形孔中作填角銲外，填角銲之有效銲長得包括端彎在內之全部 填角銲總長。 (3)填角銲之有效喉厚為自接合根部至銲道表面之最短距離。 (4)如使用潛弧銲接，腳長等於或小於10mm時，以腳長為其有效喉厚；大於10mm 時，有效喉厚可取理論喉厚加3.0mm。 (5)圓孔及槽孔之填角銲有效銲長，為通過喉厚平面中心線之長度。填角銲搭疊 時之有效面積，不得大於接觸面之圓孔或槽孔之標稱斷面積。 2.限制 填角銲之最小尺寸如表10.2-4，最小銲接尺寸由接頭之兩部分中較厚板決 定，但不得大於較薄板之厚度。若超出則應有充分之預熱，以確保銲接之品質。 如應力計算需要，銲接尺寸可大於接合部之薄板厚度，在此種銲接情形，且銲 接尺寸可確實掌握，則母材之邊緣與銲道趾端之距離，可小於1.5mm。 表10.2-4 填角銲最小尺寸 接合部之較厚板厚，t (mm) 最小銲腳尺寸[a] (mm) t ≤ 6 3 6 < t ≤ 12 5 12 < t ≤ 19 6 19 < t ≤ 38 8 [a]填角銲之銲腳尺寸 10-6
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鋼結構極限設計法 (1)沿接合鋼板邊緣之填角銲最大尺寸為： 沿厚度小於 6mm 鋼板邊緣銲接時，填角銲最大尺寸不得大於鋼板厚度。 合鋼材厚度大於 6mm 以上時，除圖上特別註明須銲滿全厚之喉深外，沿鋼板 邊緣之填角銲最大尺寸，不得大於該板厚減 1.5mm。 (2)依強度計算所得之填角銲最小有效長度，不得小於填角銲尺寸之 4 倍，否則 銲接尺寸僅能考慮為有效長度之 1/4。 (3)受拉鋼板端部以填角銲連結時應依 4.3 節有關有效面積之規定折減。組合構 材各構件之銲接亦可使用斷續填角銲。斷續填角銲中任何一段之有效長度， 不得小於銲接尺寸之 4 倍，亦不得小於 40mm。 (4)搭接接頭之最小搭接長度不得小於接合部較薄板厚之 5 倍，亦不得小於 25mm。承受軸應力之搭接接合板或棒條，除非搭接部分之變形受到充分束制 外，應在搭接處之兩端作填角銲，以防止連接處承受最大載重時張開。 (5)接合部或構件側面填角銲或端部之填角銲，分別在端部或側面終止時，在施 工可能範圍下，應繼續圍繞轉角銲接，其長度不得小於銲接尺寸之 2 倍。此 項規定亦適用於托架、梁座與類似接合且該平面中之頂面與側邊填角銲接合 處承受彎矩。對於角鋼及簡支端板接合，接合處之勁度將視突出肢之勁度而 定，轉角銲接長度不得超過銲接尺寸之 4 倍。填角銲存在於同一平面之對邊， 應在角隅中止雙方共有之銲接。填角銲之轉角銲接應在設計圖與製造圖上註 明。 (6)圓孔或槽孔之填角銲，可用於傳遞搭接接頭之剪力，或防止搭接部分之挫屈 或分離，並可用於銲接組合構材之各構件。此種填角銲可以重疊銲接，但需 符合 10.2 節之規定，圓孔或槽孔之填角銲，不得視為塞孔銲或塞槽銲。 (7)當作用力平行於銲道方向時（如搭接），填角銲計算應力之有效長度，不得 大於填角銲尺寸之70倍。在此長度內之應力可視為均佈。 解說：1.有效面積 填角銲之有效喉厚為自接合處根部至銲道表面間之最短距離，銲接 滲透效果及表面加強銲均不包含於有效銲喉厚內。潛弧銲法可產生均勻 穩定的滲透效果，填角銲如以潛弧銲方法為之，則部分滲透效果可計入 有效銲喉厚內。於填角銲之腳長不超過10mm時，有效喉厚可為理論喉厚 加2.8mm，惟須先進行一小段之填角銲做試驗以便證明此一滲透效果確可 達到；在實務上，通常是在工作初期切取此種接頭之零料作試驗。做完 以後只要銲接程序沒有改變就不需實施進一步之試驗。 2.限制 表10.2-4提供各種板厚之填角銲最小尺寸，此項最小尺寸並非基於強 度需求，而是考慮厚鋼板用小銲接尺寸會因輸入熱量不足而致銲材與母 材無法完全融合，及因冷卻過速而致銲道脆化失去韌性，更可能會因厚 10-7
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鋼結構極限設計法 母材的冷縮產生束制而致銲道開裂。在使用手銲銲接法時，一道銲道施 作所能達到的最大角銲尺寸為8mm，故以8mm填角銲做為厚度19mm以上 鋼板之最小銲接尺寸，但仍須符合AWS D1.1對於預熱及中間銲道溫度之 規定。 表10.2-3所示為部分滲透開槽銲之最小有效銲喉厚，其中鋼板厚度超 過150mm時，最小銲喉厚為16mm。然而表10.2-4中對於填角銲鋼板厚度 超過19mm時，填角銲之最小腳長尺寸只有8mm。最小部分滲透開槽銲比 最小填角銲所增加之銲接尺寸，是為使銲道尺寸與板厚之比例較為合理。 為方便檢驗者量取銲腳尺寸，板厚達6mm以上時填角銲應自銲接處 之鋼板外角邊緣後退1.5mm（見圖C10.2-1）。 接合處只沿作用力方向採用縱向填角銲時（圖C10.2-2），10.2.2節2 款所規定每一銲道長度至少須等於接合板之寬度是因為考慮剪力遲滯的 關係(Freeman 1930)，惟亦可參考4.3節之規定設計。如搭接接頭之最小疊 合長度大於5倍較薄板厚時（見圖C10.2-3），受拉時所產生之接頭轉動將 不致過大。填角銲搭接接合處除非由如圖C10.2-4(a)所示之力束制，否則 承受拉力時會如圖C10.2-4(b)所示張開且在銲接根部產生撕裂現象。 轉角銲接並未明顯增加接合強度（見圖C10.2-5），但可提供接合部 在破壞前有較大之極限變形能力，進而增加結構之承載能力。轉角銲接 亦可延緩接合部銲接之初始撕裂。 檢查者所認定之鋼板邊緣 檢查者所認定之鋼板邊緣 實際銲喉 檢查者所認定之銲喉 檢查者所認定之銲喉 圖C10.2-1 填角銲尺寸之認定 L≧W 圖C10.2-2 縱向填角銲 10-8
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鋼結構極限設計法 重疊 重疊 F 圖C10.2-3 最小疊接長度 F (a)束制 (b)無束制 圖C10.2-4 疊接接頭之束制 圖C10.2-5 轉角銲接 10.2.3 塞孔銲與塞槽銲 1.有效面積 塞孔銲與塞槽銲之有效剪力面積，為其接合平面上圓孔或槽孔之標稱面 積。 2.限制 塞孔銲或塞槽銲可用於傳遞搭接接頭剪力，或防止搭接部分之挫屈，並可 用於連接組合構材之各構件。塞孔銲之孔徑，不得小於開孔板厚加8mm，亦不 可大於銲接厚度之2.25倍。塞孔銲之最小中心間距應為孔徑之4倍。 塞槽銲之長孔長度不得超過銲接厚度之10倍。 槽孔寬不得小於開孔板厚加8mm，並以1.5mm向上進位，亦不得大於銲接 厚度之2.25倍。槽端部應為半圓形，或為半徑不小於開孔板厚之圓角，當端部 延伸至該板邊緣時，則不受此限。塞槽銲並排時，其最小中心間距，應為槽孔 寬之4倍，塞槽銲縱排時，其最小中心間距應為槽孔長之2倍。 塞孔銲或塞槽銲之銲厚，在鋼材厚度等於或小於16mm時，應等於鋼材厚 度。鋼材厚度大於16mm時，至少應為鋼材厚度之1/2，且不小於16mm。 10-9
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鋼結構極限設計法 10.2.4 設計強度 銲道之設計強度應低於φF 與φF 之較小值，其中，F 與 F 分別為母材及銲 BM w BM w 材之標稱應力強度，φ、 F 與 F 之規定如表 10.2-5。 BM w 解說： 銲接強度係由母材或銲材二者之強度決定，表10.2-5中列有強度折減係 數、標稱應力強度及相關之限制條件。 表10.2-5中填角銲之標稱強度係根據有效銲喉厚決定，而接合部母材之 強度則是由其厚度決定。圖C10.2-6說明填角銲及母材之剪力面： a.剖面1-1 之強度係由母材A之剪力強度決定。 b.剖面2-2 之強度係由銲材之剪力強度決定。 c.剖面3-3 之強度係由母材B之剪力強度決定。 銲接接頭之強度取各剪力傳遞面所計得強度之最低者。剖面1-1及3-3 取離開銲接熔合區以外的位置，由試驗(Preece 1968)顯示母材與銲材熔合 區具足夠之剪力強度。 對不同強度母材之接合，其剪力面係由較低強度者之銲接熔合區所控 制。 當部分滲透開槽銲之開槽縱軸與張力平行，或主要受壓力或承壓應 力，則其可視為與母材所能承受之應力相同。 1 3 2 2 1 2 母材A 母材B 母材A 2 1 3 2 1 2 圖C10.2-6剪力面 10-10
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鋼結構極限設計法 表10.2-5 銲道之設計強度 強度折減 標稱應力強 所需銲材應力強 銲道與應力型態[a] 材料 度F 或F 度[b,c] 係數ψ BM w 全 滲 透 開 槽 銲 垂直於有效面積之拉應力 母材 0.90 F 須採相稱之銲材 y 垂直於有效面積之壓應力 可小於或等於 Fy 母材 0.90 平行於銲軸之拉應力或壓應力[d] 相稱銲材[g] 母材 0.90 0.6F y 有效面積上之剪應力 銲材 0.80 0.6F [e] EXX 部 份 滲 透 開 槽 銲 垂直於有效面積之壓應力 可小於或等於 母材 0.90 F y 平行於銲軸之拉應力或壓應力[d] 相稱銲材[g] 母材[f] 平行於銲軸之剪應力 銲材 0.75 0.6FEXX 母材 0.90 F y 垂直於有效面積之拉應力 銲材 0.80 0.6F EXX 填 角 銲 母材[f] 可小於或等於相 有效面積上之剪應力 銲材 0.75 0.6F 稱銲材[g] EXX 平行於銲軸之拉應力或壓應力[d] 母材 0.90 F y 塞 孔 銲 或 塞 槽 銲 與接觸面平行之剪應力 母材[f] 可小於或等於相 銲材 (在有效面積上) 0.75 0.6F 稱銲材[g] EXX 註： [a]有效面積之定義，詳見10.2節。 [b]相稱銲材，詳見10.2.6節。 [c]可允許較相稱銲材強度高一級之銲材。 [d]連結組合構材各構件之填角銲與部分滲透槽銲，如翼板與腹板之接合，設計 時可不需考慮各構件與銲軸平行之拉應力或壓應力。 FEXX [e] 為銲接金屬之標稱拉力強度 [f]接合母材之設計參考解說10.2.4之說明，並依據10.4、10.5節之規定計算之。 [g]除設計圖說另有說明外，仍以使用相稱銲材為原則。 10-11
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鋼結構極限設計法 10.2.5 銲接組合 一處接頭中合用兩種或兩種以上之銲道類型時，應對銲道群之中心軸分別計 算各銲道類型之設計強度，以決定其組合設計強度。 解說： 開槽銲、填角銲、塞孔銲、塞槽銲等銲道類型共用時之銲接強度疊加 方法並不適用於使用單斜槽之部分滲透開槽銲外加填角銲之銲接接頭。此 種銲接組合之設計強度必須依據組合銲道之有效銲喉厚計算，其有效銲喉 為銲道根部至銲道表面之最短距離減去3mm。 10.2.6 相稱銲材 銲材之選擇，應依據鋼結構施工規範之規定使用相稱銲材。 解說： 銲接時所需之相稱銲材（含熔填金屬、銲藥、保護氣體）與鋼材強度、 銲接方法、銲接環境與受力型式等相關，就設計強度而言，相稱之主要條 件為銲材之熔填金屬拉力強度須與銲接母材拉力強度相匹配，以手銲條為 2 例; 標稱拉力強度為50kgf/mm 等級的鋼板（如SN490、SM490、A572 Gr.50、A992等），其強度相稱之銲材為E70系列銲條，而標稱拉力強度為 2 40 kgf/mm 等級的鋼板（如SN400、SM400、A36等），其強度相稱之銲材 為E60及E70系列銲條，其中A36鋼材因材質無拉力強度之上限而常為同時 滿足A572 Gr.50之雙規格製品，故如有破壞面不發生於銲道之設計考量 時，其強度相稱之銲材以E70銲條為宜。而使用新開發之鋼板時，其相稱 銲材亦應考慮鋼材之實際拉力強度等級。 當銲接兩種不同強度等級之鋼材時，其相稱銲材之熔填金屬係定義為 強度匹配於較低強度之母材，惟需使用該系列銲條中之低氫系銲條及對應 之低氫處理程序。銲接規範亦允許逕行使用合於較高強度母材之相稱銲材。 10.2.7 銲道之銲材 當銲材有衝擊韌性之需求時，銲接時應考慮點銲、打底銲道之銲材規格及銲 接道數等程序是否與主要銲道之銲接程序相稱。以確保由其所完成之銲道亦符合 衝擊韌性之規格。 解說： 不同銲材或銲接方法混合使用時，可能影響其銲道之衝擊韌性，例如 點銲之電銲過程採用鋁還原劑自護電弧銲法，即使點銲的銲材符合衝擊韌 性的規格，若主要銲道使用潛弧銲接，則將導致兩種銲材熔合區之衝擊韌 性降低。 10-12
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鋼結構極限設計法 10.2.8 混合銲材 當銲材有衝擊韌性之需求時，銲接時應考慮點銲、打底銲道之銲材規格及銲 接道數等程序是否與主要銲道之銲接程序相稱。以確保由其所完成之銲道亦符合 衝擊韌性之規格。 解說： 不同銲材或銲接方法混合使用時，可能影響其銲道之衝擊韌性，例如 點銲之電銲過程採用鋁還原劑自護電弧銲法，即使點銲的銲材符合衝擊韌 性的規格，若主要銲道使用潛弧銲接，則將導致兩種銲材熔合區之衝擊韌 性降低。 10.3 螺栓及螺牙桿件 10.3.1 高強度螺栓 高強度螺栓須使用符合3.4節規定之螺栓及合於F35之墊圈及CNS F10螺帽。 ASTM A449螺栓為桿徑較大之ASTM規格高張力螺栓，當設計要求旋緊至 規定最小抗拉強度之50%以上時，該螺栓使用於拉力及承壓式剪力接合時，須有 合於ASTM F436之墊圈置於螺栓頭下，且螺帽須合於ASTM A563之規定。組合 時，所有接合面，包括與墊圈之接觸面，除緊密之鐵銹外，須無銹污。除以下 所述之外，F10T(S10T)螺栓須旋緊至不少於表10.3-1所列之螺栓拉力，並須用合 適方法檢測之。 不承受拉力載重之接合螺栓，其設計時不須考慮鬆動與因振動或反復載重 引起之疲勞，且容許螺栓滑動時，此螺栓僅須旋緊至緊貼程度。表10.3-2所列承 壓式接合之標稱應力強度為用於旋緊至緊貼程度之螺栓。螺栓僅須旋緊至緊貼 程度者須清楚註明於設計及安裝圖上。 表10.3-1 螺栓最小預拉力 螺 栓 標 稱 直 徑 (mm) F10T(S10T)螺 栓 (t) 12 5.9 16 10.6 20 16.5 22 19.9 24 23.7 27 30.0 30 37.1 註 : 等 於 最 小 抗 拉 強 度 之 0.7倍 10-13
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鋼結構極限設計法 表10.3-2 螺栓及螺牙桿件設計強度 拉力強度 承壓式接合剪力強度 強度折減 標稱應力強度 強度折減 標稱應力強度 2 2 係數φ 係數φ tf/cm tf/cm A307 螺栓 3.15[a] 1.68[b][e] F10T(S10T)螺栓、螺紋在 0.75 7.50[d] 0.75 4.00[e] 剪力平面 F10T(S10T)螺栓、螺紋不 7.50[d] 5.00[e] 在剪力平面 螺牙桿件符合 3.4 節規定 0.75Fu[a][c] 0.40Fu 且螺紋在剪力平面 螺牙桿件符合 3.4 節規定 0.75F [a][c] 0.50F u u 且螺紋不在剪力平面 註： [a]僅適用於靜載重。 [b]允許螺紋在剪力平面內。 [c]擴頭桿螺紋部分之標稱拉力強度，依據主螺紋直徑之斷面積 A ，須大於未放大部分 b 標稱桿身斷面積乘以標稱降伏強度 Fy 值。 [d]F10T 螺栓承受拉力疲勞載重時，其疲勞強度為 A490 螺栓之 0.95 倍，另見附錄 5。 [e]續接拉力構材以承壓式接合時，螺栓及螺牙桿件排列形式，其在平行拉力方向上之 長度超過 125cm 時，表列各值須減少 20%。 解說： 雖然目前國家標準之高強度六角頭螺栓係以JIS為藍本，其最大直徑規 格為30mm(M30)，但因鋼構設計規範與相關施工規範係參考美國AISC規 範，故設計時不可直接使用日本規範之螺栓設計強度，而為求設計精神與 施工規範之一致，高強度螺栓之安裝與設計準則在我國之國家標準尚未訂 定前，以符合美國結構接合研究學會（Research Council on Structural Connections）所認可之「ASTM A325或A490結構接合螺栓規範」為原則。 而本規範中係以CNS 11328 F10T六角頭螺栓為規定對象，M25以下之螺 栓，其安裝預力與設計強度係依據A490相同直徑螺栓的95%計算(陳生金、 張敬昌1983)，如使用A325及A490螺栓（最大直徑規格為38mm）時可以由 表C10.3-1及表C10.3-2求得相關參數。又如使用日本鋼結構協會(JSS)規格 之S10T圓頭螺栓時，其設計強度則可比照F10T計算。 表10.3-1之螺栓最小預張力係以螺栓淨斷面積乘以螺栓拉力強度之 70%計算而得，其中實際螺栓淨斷面積與單位長度之螺牙數目有關，一般 可依螺栓不含螺牙面積之75%估算之。 A307螺栓一般僅使用於承受靜載重之輕型結構，且因其預拉力不大， 故僅能使用於承壓式接合而不得使用於摩阻型接合。A449螺栓則建議使用 於M38(A325及A490規格之上限)以上尺寸之螺栓使用，其淨斷面積標稱抗 2 拉強度為6.3 tf/cm (M40-M75)。 10-14
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鋼結構極限設計法 表C10.3-1 ASTM螺栓最小預拉力 螺栓標稱直徑(mm) A325 螺栓 (tf) A490 螺栓(tf) 13 (1/2") 5.4 6.8 16 (5/8") 8.6 10.9 19 (3/4") 12.7 15.9 22 (7/8") 17.7 22.2 25 (1") 23.2 29.1 1 28 (1 / ") 25.4 36.3 8 1 32 (1 / ") 32.2 46.3 4 3 35(1 / ") 38.6 54.9 8 1 38 (1 / ") 46.8 67.2 2 等於最小抗拉強度之0.7倍 註：較常用之螺栓直徑為3/4"至1" 表C10.3-2 ASTM規格螺栓及螺牙桿件設計強度 拉力強度 承壓式接合剪力強度 強度折減 標稱應力強度 強度折減 標稱應力強度 2 2 係數φ tf/cm 係數φ tf/cm A307 螺栓 3.15[a] 1.68[b][e] A325 螺栓、螺紋在剪力平面 6.30[d] 3.36[e] A325 螺栓、螺紋不在剪力平面 6.30[d] 4.20[e] A490 螺栓、螺紋在剪力平面 0.75 7.95[d] 0.75 4.20 A490 螺栓、螺紋不在剪力平面 7.95[d] 5.25 6.30 ( 直 徑 ≦ 3.36 ( 直 徑 ≦ 25mm) 25 mm) 5.51 (38 mm≧ 2.94 (38 mm≧ A449 螺桿、螺紋在剪力平面 直徑≧27 mm) 直徑≧27 mm) 4.72 ( 直 徑 ≧ 2.52 ( 直 徑 ≧ 40 mm) 40 mm) 螺牙桿件符合 3.4 節規定且螺紋 0.75Fu [a][c] 0.40Fu 在剪力平面 螺牙桿件符合 3.4 節規定且螺紋 0.75Fu[a][c] 0.50Fu 不在剪力平面 註： [a]僅適用於靜載重。 [b]允許螺紋在剪力平面內。 [c]擴頭桿螺紋部分之標稱拉力強度，依據主螺紋直徑之斷面積 Ab，須大於未放大部 分標稱桿身斷面積乘以標稱降伏強度 Fy 值。 [d]對於 A325 與 A490 螺栓承受拉力疲勞載重，見附錄 5。 [e]續接拉力構材以承壓式接合時，螺栓及螺牙桿件排列形式，其在平行拉力方向上 之長度超過 125cm 時，表列各值須減少 20%。 10-15
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鋼結構極限設計法 10.3.2 有效承壓面積 螺栓及螺牙桿件之有效承壓面積為其直徑與承壓長度之乘積。 10.3.3 設計拉力強度或剪力強度 螺栓與螺牙桿件之設計強度須為強度折減係數φ與表10.3-2所列螺栓及螺紋 部未車牙之標稱斷面之標稱應力強度相乘積，惟擴頭桿例外。承受直接拉力載重 之高強度螺栓，其強度須依據標稱斷面積計算，且不考慮初始旋緊力。計算之載 重須為外在荷重與因接合部變形所導致槓檯作用拉力之和。 解說： 螺栓承受拉力載重時，通常會因接合部受力變形而伴隨產生彎矩，因 此螺栓設計拉力強度之強度折減係數φ相當低。表10.3-2所示之標稱強度值 係由下式求得 R = 0.75A F (C10.3-1) n b u 上式係考量高強度螺栓接頭而得（Kulak et al.,1987），該式亦可使用於螺 牙桿件。 對僅用少量螺栓之接頭，其受剪應變對承壓型螺栓剪力的影響幾可忽 略(Kulak et al. 1987 and Fisher et al. 1978)。對較長的接頭，不同的應變在螺 栓間產生不均勻的力量分佈（接近端部的螺栓將分擔較大力量），因此須 折減螺栓之強度。1978年之AISC鋼結構設計規範允許接頭長度在125cm以 內之螺栓接頭，其螺栓之最大剪力強度不必折減。因此承壓式接頭螺栓剪 力強度之強度折減係數φ已予調整以配合相同範圍之接頭長度。 表10.3-2中所示之標稱強度係以下式求得(Kulak et al. 1987)： 螺紋不在剪力平面時 (C10.3-2) R mA = 0.5F n b u 螺紋在剪力平面時 (C10.3-3) R mA = 0.40F n b u 其中，m為剪力平面數。本公式亦可適用於螺牙桿件。對A307螺栓，表列 數值係由公式(C10.3-3)求得，與螺紋之位置是否在剪力面內無關。表 C10.3-2中之A325螺栓，雖然直徑超過25mm以上時其最小規定抗拉強度 F u 較低(105 ksi)，惟考量已使用較低的強度折減係數、大尺寸螺栓的有效面積 比值較大及其他補償因素，故設計強度不依螺栓尺寸區分之。 10.3.4 承壓式接合同時承受拉力與剪力作用 螺栓承受拉力及剪力同時作用時，其設計應使係數化載重所產生在標稱面 積 上之拉應力 不超過表10.3-3所列公式計算之數值 。同時係 A f φF ，φ= 0.75 t t b 數化載重產生之剪應力 須不超過表10.3-2之規定值。 f v 10-16
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鋼結構極限設計法 2 表10.3-3 承壓型接合所用螺栓及螺牙桿件之極限拉應力(F )，tf/cm t 螺栓及螺牙 螺紋在剪力平面 螺紋不在剪力平面 桿件種類 4.13 − 2.5 f ≤ 3.2 A307螺栓 v 9.8 − 2.5 f ≤ 7.5 9.8 − 2.0 f ≤ 7.5 F10T螺栓 v v 解說： 由試驗顯示，承受剪應力或拉應力共同作用之承壓式螺栓，其合應力 強度變化之圖形幾近橢圓 (Kulak et al. 1987)。此一曲線見圖C10.3-4所示， 如稍加以修改可用三段直線取代。取代後之圖形當其中之剪應力或拉應力 相當大時，另外之拉應力或剪應力可不必再加修正。表10.3-3對承壓型螺栓 採用此線性方法表示，對拉應力F 則限制其最大值，並以f 之函數來表示。 t v f t F t R=常數 F t 2 2 C f = F - f t v v - F R v f v F f v v 圖 C10.3-4 承壓式螺栓拉應力剪應力合應力強度圖 2 表C10.3-3 承壓型接合所用螺栓及螺牙桿件之極限拉應力(F )，tf/cm t 螺栓及螺牙 螺紋在剪力平面 螺紋不在剪力平面 桿件種類 4.13 − 2.5 f ≤ 3.2 A307螺栓 v 8.19 − 2.5 f ≤ 6.3 8.19 − 2.0 f ≤ 6.3 A325螺栓 v v 10.29 − 2.5 f ≤ 7.9 10.29 − 2.0 f ≤ 7.9 A490螺栓 v v 6.17 − 2.5 f ≤ 4.7 6.17 − 2.0 f ≤ 4.7 A449螺栓 v v 10.3.5 在工作載重下摩阻型接合之設計 摩阻型接合之設計抗剪力應利用表10.3-4數值乘以φ=1.0，但載重沿長槽孔 之槽向時則取φ=0.85 。工作載重下之螺栓剪力不得大於表列數值。當載重包括 靜載重，活載重及風力或地震力時，其載重組合之總結果可乘以0.75。 10-17
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鋼結構極限設計法 在摩阻型接合上之螺栓亦承受拉力(T)時，表10.3-4所列容許剪力強度須乘 以折減係數 ，式中 為表10.3-1所示最小預拉力。 (1 − T T ) T b b 2 表10.3-4 高強度螺栓容許摩阻剪應力強度[a]，tf/cm 容 許 剪 應 力 強 度 長槽孔 螺栓型式 擴大孔與 標準孔 短槽孔 載重平行於槽孔長向 載重垂直於槽孔長向 F10T 1.40 1.20 0.85 1.00 [a]潔淨銹皮與噴氣清除及表面塗以護膜者，其滑動係數應在 0.33 以上，或參考 10.3.6 節之滑動係數修正設計強度值。 解說： 當摩阻型接合高強度螺栓發生滑動時，並不表示該接合已達到最大承 載能力。發生滑動僅為一種使用性之極限狀態。惟當摩阻型接合承受反復 載重而產生較大反復應力時，如發生滑動可能降低其疲勞強度。若在超大 孔或槽孔之接合產生滑動，其剛體運動現象可能產生二次效應而降低結構 物之載重能力。由於摩擦強度受到鋼板表面摩擦係數與螺栓安裝預張力大 小所控制而有相當大的變異性，摩阻型接合之容許摩阻剪力強度大致為平 均滑動強度的70%倍。此一設計標準約可達到90%可靠度。 當摩阻型接合在預期之使用載重下發生滑動而進入承壓情況之可能性 不大時，該接頭仍須符合10.3.9節之規定，以防最大載重下發生接頭破壞。 2 表C10.3-4 高強度螺栓容許摩阻剪應力強度[a]，tf/cm 容 許 剪 應 力 強 度 長槽孔 螺栓型式 擴大孔與 標準孔 短槽孔 載重平行於槽孔長向 載重垂直於槽孔長向 A325 1.19 1.05 0.71 0.84 A490 1.40 1.20 0.89 1.05 [a]潔淨銹皮與噴氣清除及表面塗以護膜者，其滑動係數應在 0.33 以上，或參考 10.3.6 節之滑動係數修正設計強度值。 10.3.6 係數載重下摩阻型接合之設計 摩阻型高強度螺栓在係數化載重時之抗滑強度 應大於或等於其需求強 φR str 度。 依下式計算: R str R = 1.13μT N N (10.3-1) str b b s 其中， 10-18
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鋼結構極限設計法 螺栓最小預張力，見表10.3-1 T = b 接頭之總螺栓數 N = b 鋼板摩擦面數 N = S 鋼板接合面之滑動係數，依表面塗裝狀況選用下列數值或由試驗求得 μ= =0.33，去除黑皮後未塗裝之鋼板面，或噴砂後進行A級塗裝之鋼板面 =0.50，噴砂後未塗裝之鋼板面，或噴砂後進行B級塗裝之鋼板面 =0.35，熱浸鍍鋅後進行表面粗糙化處理 強度折減係數 φ= =1.0，標準孔 =0.85，超大孔及短槽孔 =0.70，垂直於在載重方向之長槽孔 =0.60，平行於在載重方向之長槽孔 解說： 係數載重下之摩阻型接合強度係以平均試驗強度為計算基準，其強度 因表面摩擦係數之增加而提高，基於可靠度之關係，螺栓依此設計仍有可 能在設計載重下滑動而進入承壓階段，因此螺栓之極限強度仍以螺栓或鋼 板之承壓強度為限。 10.3.7 拉力與剪力同時作用之摩阻型接合 在工作載重下摩阻型接合承受拉力作用時，依10.3.5節之計算值應再乘以一 折減因子： T 1 − 0.8T N b b 在係數化載重下摩阻型接合承受拉力 作用時，依10.3.6節之計算值應再乘 T u 以一折減因子： T u 1 − 1.13T N b b 其中，T 為高強度螺栓之預拉力，見表10.3-1。 b 10.3.8 螺栓孔大小及用途 1. 高強度螺栓之最大螺栓孔尺寸如表10.3-5所列。 2. 除設計者特別指定採用超大孔，短槽孔或長槽孔外，標準型螺栓孔一般用於 桿件間之螺栓接頭。厚度小於6mm的填隙片可用於摩阻型接頭之螺栓標準型 孔上，且螺栓剪力強度不需折減為槽孔之剪力強度。 10-19
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鋼結構極限設計法 表10.3-5 高強度螺栓之最大螺栓孔尺寸，mm 標稱直徑 孔徑(直徑)(mm) d(mm) 標準 超大 短槽形(寬×長) 長槽形(寬×長) 12 13.5 15 13.5×17.5 13.5×31.5 16 17.5 21 17.5×22.5 17.5×40.0 20 21.5 25 21.5×26.5 21.5×49.0 22 23.5 27 23.5×28.5 23.5×55.5 24 25.5 30 25.5×32.0 25.5×62.0 ≥ 27 d＋1.5 d＋8 (d＋1.5)×(d＋10) (d＋1.5)×2.5d 3. 超大螺栓孔可用於摩阻型接頭之任何一層或所有各層之鋼板上，但不可用於 承壓型之接頭。此種超大螺栓孔接頭之最外層鋼板必須採用強化墊圈。 4. 短槽螺栓孔可用於摩阻型或承壓型接頭之任何一層或所有各層之鋼板上。對 摩阻型接頭而言，槽孔之長向可任意置放，而與受力方向無關；但對於承壓 型接頭，其槽孔之長向必須與受力方向垂直。此種短槽螺栓孔接頭之最外層 鋼板必須使用強化墊圈。 5. 長槽螺栓孔只限用於摩阻型或承壓型接頭某一接合面上。對摩阻型接頭而 言，槽孔之長向可任意置放，而與受力方向無關；但對於承壓型接頭，其槽 孔之長向必須與受力方向垂直。如長槽螺栓孔用於最外層之鋼板上，必須以 具有標準螺栓孔之鋼板或鋼板條作為墊板，且此鋼板或鋼板條之大小必須完 全蓋過此長槽螺栓孔。若所用之螺栓為高強度螺栓，這些作為墊板之鋼板或 鋼板條之厚度必須大於 8mm，且其材質必須為結構用鋼材。若要使用經硬化 處理之墊圈於高強度螺栓上，這些硬化墊圈必須放在作為墊板之鋼板或鋼板 條之最外面。 6. 若直徑大於 25mm 之 F10T 高強度螺栓用於最外層具有槽孔或超大孔之螺栓 接頭時，必須使用符合 CNS F10 且其最小厚度為 8mm 之硬化墊圈。 解說： 為了使構架在吊裝組合時有較大之彈性調整空間，表10.3-5提供了三 種超大孔之型式及標稱最大尺寸，但使用時必須經原設計者認可。 這些超大孔限用於以螺栓組立之接頭，且須符合10.3.11節及10.3.12節 之規定。 10.3.9 螺栓孔承壓強度 承壓型及摩阻型接合皆須檢核螺栓孔之承壓強度。當採用超大孔或平行於作 用力方向之槽孔時，僅能採用摩阻型接合。 螺栓孔之承壓強度為φR ，其中，φ=0.75， 依下列公式計算： R n n 10-20
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