¶ 鋼構造建築物鋼結構設計技術規範|容許應力設計法|附錄1 細長受壓肢材之局部挫屈
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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鋼結構容許應力設計法 附錄1 細長受壓肢材之局部挫屈 受軸向壓力之桿件,當其肢材之寬厚比超過4.5節1款所規定之 值者應按本 λ r 節規定設計。 1.未加勁受壓肢材 未加勁受壓肢材之寬厚比超過4.5節1款規定之 值者,其容許應力應乘以折 λ r 減係數Q ,Q 值應按公式(A-1-1)至公式(A-1-6)計算。具細長受壓肢材之撓曲構 s s 件,其撓曲應力不可超過0.60 F Q 及7.2.3節之規定;而受軸壓力構材之容許應力 y s 則應依第3款中之折減係數Q 修正。 s 單角鋼: 20 b 40 當 < < F t F y y b Q = 1.340 − 0 . 017 ( ) F (A-1-1) s y t b 40 當 ≥ t F y 1100 Q = (A-1-2) s 2 F (b / t) y 柱或其他受壓桿件之突出肢或角鋼,或梁受壓翼板之突出肢: 25 b 52 當 < < F / k t F / k y c y c b Q = 1.293 − 0.01165( ) F / k (A-1-3) s y c t b 52 當 ≥ t F / k y c 1840k c Q = (A-1-4) s 2 F (b / t) y T型鋼之腹板: 34 b 47 當 < < F t F y y b Q = 1. 91 − 0 . 027 ( ) F (A-1-5) s y t b 47 當 ≥ t F y 1400 Q = (A-1-6) s 2 F (b / t) y 其中: A1-1
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鋼結構容許應力設計法 b =4.5節1款中定義之無加勁肢材之寬度,cm t =無加勁肢材之厚度,cm 2 F =標稱降伏應力,t/cm y 4.05 ,若h / t > 70,其他情況 k = k = 1.0 c 0.46 c (h / t) 未符合4.5節1款規定之 T 型鋼未加勁肢,其斷面必須符合表A-1.1之規定。 表A-1.1 T型鋼及槽鋼之斷面規定 斷面形狀 翼板全寬與斷面全深之比 翼板厚與腹板厚之比 組合 T 型鋼 ≧0.50 ≧1.25 熱軋 T 型鋼 ≧0.50 ≧1.10 ≦0.25 ≦3.0 組合或熱軋槽鋼 ≦0.50 ≦2.0 2.加勁受壓構件 除開孔蓋板外,受均勻壓應力之加勁肢,其寬厚比超過4.5節1款之 規定 λ r 時,應以有效寬度(b )代替其實際寬度計算斷面性質。 e (1)等厚之方形或矩形斷面翼板: 67t ⎡ 13.3 ⎤ b = 1 − ≤ b (A-1-7) e ⎢ ⎥ f ( b/ t) f ⎣ ⎦ (2)其他受均勻壓力之加勁肢: 67t ⎡ 11.8 ⎤ b = 1 − ≤ b (A-1-8) e ⎢ ⎥ f ( b/ t) f ⎣ ⎦ 其中: b =依 4.5節1款定義之受壓加勁肢之實際寬,cm b =有效寬度,cm e t =加勁肢厚度,cm 2 f =依本附錄3款規定所計得之加勁肢彈性壓應力,t/cm 。若斷面含 有無加勁肢,計算加勁肢之 f 值時,無加勁肢之最大壓應力不得超過 本附錄3款規定中之 F Q 或 F Q ,當容許應力因短期載重(如風 a s b s 力或地震力)提高時,則有效寬度 b 應依0.75倍之構材應力計算。 e (3)承受軸向載重之圓管斷面: 當構材之直徑-厚度比D/t超過232/ F ,但小於914/ F 者, F 不得大於6.3節及 y y a 下式之規定: 47 F = + 0 . 4F (A-1-9) a y ( D/ t) A1-2
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鋼結構容許應力設計法 其中: D =外徑,cm t =管壁厚,cm 3.設計斷面性質 除下列情形外,斷面性質應以構材之全斷面計算: 計算受撓構材之慣性矩及斷面模數時,依第2款定義之均佈受壓加勁肢有效 寬計算其有效全斷面積。無加勁肢之斷面,Q 值依第1款計算。加勁肢之斷面其 s Q 值規定如下: a Q a =(有效面積)/(實際面積) (A-1-10) 上式中有效面積等於斷面有效面積之總和。 受軸壓載重之構材,全斷面積及迴轉半徑r應以實際斷面計算。然而,當 ′ kℓ / r < C 時,容許應力 F 應依下式計算: c a 2 (kℓ/r) Q[1 − 2 ]F 2C′ y c F = (A-1-11) a / / 3 5 3 kℓ r 1 kℓ r + ( ) − ( ) 3 8 C′ 8 C′ c c 其中: 2 C′ = 2π E / QF c y Q = Q Q (A-1-12) s a (1)全部由未加勁肢組成之斷面,Q = Q (Q = 1.0) s a (2)全部由加勁肢組成之斷面,Q = Q (Q = 1.0) a s (3)由加勁肢及末加勁肢聯合組成之斷面Q = Q Q s a ′ 當kℓ / r > C ,容許應力 F 依下式計算 c a 2 12 π E F = (A-1-13) a 2 23 (kℓ / r) 4.軸力與彎矩共同作用 當使用第八章之公式檢核構材之軸壓力與彎矩之組合應力時,若斷面含加勁 肢材,且其寬厚比大於4.5節之λ時,則計算 F , f 及 f 時使用之斷面性質應依 r a bx by 本附錄第3款之規定計算。含細長肢材梁斷面之容許應力 F 不得大於0.6F Q 及 b y s 7.2.3節之規定。公式(8.2-2)及(A-2-13)中之 f / 0.6F 項應改為 f / 0.6F Q取代。 a y a y 解說: 本附錄適用於當受壓肢材之寬厚比超過4.5節第1款規定之 值時之狀 λ r 況。當無加勁肢材之λ大於 時,其設計強度應乘以一折減係數Q ;當有 λ r s 加勁肢材之λ大於 時,應以有效寬度(b )代替其實際寬度來計算斷面性 λ r e 質。 公式(A-1-1)至(A-1-6)係基於薄板受壓臨界挫屈應力公式而發展出來: A1-3
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鋼結構容許應力設計法 2 π E η σ = k[ ] c 2 2 12 (1 −ν )( b/ t) 其中,η= E / E , E 為切線模數,ν為Poisson's ratio, k 為挫屈係數,其 t t 值視薄板兩側(與受力方向平行)之束制條件而定。在理想狀況下,當板 的單側受簡支撐時,k=0.425;若板的兩側均為簡支撐時,k=4.0 。 當薄板的臨界挫屈應力σ小於降伏應力時,局部挫屈將取代降伏控制 c 設計。因此若定義Q = σ / F ,則 c y 2 ⎡ ⎤ k π E η Q = ⎢ ⎥ 2 2 F 12(1 −ν )(b / t) y ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ 此一公式可由圖CA-1.1中的曲線表示。為了簡化設計,圖CA-1.1中的 曲線可採用兩條線來替代,此二線分別為公式(A-1-1)與(A-1-2)。 由於具有較大寬厚比肢材的單對稱斷面較易因扭轉挫屈而破壞(Chajes 1965),為了防止這種破壞模式,表A-1.1將特別限制了T形斷面的相對尺寸 比例。 對於加勁受壓肢材,公式(A-1-7)與(A-1-8)主要採用由von Karman(1932) 所提出的有效寬度觀念(Effect Width Concept)來考慮薄板挫屈後強度。 此一觀念後來由Winter(1947)加以實驗證明,並提出以下的公式: b F C E e = 1.9 [1− ] t f (b / t) f 其中, C係依實驗結果推導而得之係數。 對受軸向壓力的圓管而言,許多實驗證明(Sherman 1976)古典理論過 於高估圓管的實際挫屈強度,因實際上圓管本身具有初始變形、殘留應力 等缺陷所致。因此,公式(A-1-9)主要是依據實驗結果而得,其抵抗局部挫 屈之最小安全係數為1.67。當圓管之D/t≦232/ F 時,局部挫屈將不會控制 y 其設計強度;當圓管之D/t超過914/ F 時,局部挫屈強度急速下降,使設計 y 斷面變得不經濟而不實際,此類圓管不適於建築結構物使用。 圖CA-1.1 細長受壓肢材之強度折減係數 A1-4
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