¶ 鋼構造建築物鋼結構設計技術規範｜極限設計法｜第十三章 耐震設計（3／3）
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 (a) (b) 圖C13.8-6 對稱之對角型同心斜稱配置 13.8.1 斜撐構材 1.長細比 除13.8.4節所容許者外，斜撐構材之KL/r應小於265/ F 。 y 2.設計受壓強度 斜撐構材受軸壓力之設計強度不得大於 ，其中，φ P 為本規範第六章 φ P C n C n 規定之設計受壓強度。 3.地震橫力分配 任一系列斜撐構架在地震力作用下，斜撐構材所承受之總壓力或總張力之 水平分量皆不得超過該系列斜撐構架所承受地震力之百分之七十；但受壓斜撐 構材之 大於式(13.3-1)及(13.3-2)之地震力放大載重組合所得之需要強度者 φ P C n 除外。前述任一系列斜撐構架乃指單一平面構架上或間距在建築物平面尺度百 分之十內之平行構架上的斜撐構架。 4.斷面寬厚比 斜撐斷面中加勁肢材與未加勁肢材之寬厚比須小於表4.5-1所列之λ 值。 pd 5.斜撐構材之綴合 斜撐構材由數個子構材組合而成時，螺栓或綴合銲接之剪力強度至少應等 於鄰子構材之拉力強度，且沿斜撐中心線至少須有兩個等距配置之綴合點，以 螺栓接合之綴合且不得使用於斜撐中央1/4淨長的範圍內。斜撐構材之任一子構 13-21
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鋼結構極限設計法 材在綴合點間之長細比L/r均不得超過組合斜撐構材整體長細比之40%。惟斜撐 構材挫屈時之綴合處不產生剪力時，此一長細比限制可放寬為整體長細比之 75%。 解說：1.長細比 低層同心斜撐構架符合13.8.4節之規定者，其斜撐構材之長細比(KL/r) 可不需遵守本條文之規定，傳統普通同心斜撐構架(OCBF)中斜撐構材限 制KL/r應小於190/ F 。係基於KL/r較小之斜撐構材承受軸壓力時，會產 y 生非彈性挫屈，並在斷裂前可承受較多回次之非彈性變形，故能消散較 多的能量；而細長斜撐構材則在挫屈發生後，消能性能差、受壓強度退 化(Black et al. 1980)，故嚴格限制斜撐長細比。近年來之研究則發現具較 大細長比之斜撐可延緩其挫屈後之斷裂(Tang et al. 1989)，故目前規範可 容許較高之長細比。而限制最大長細比之目的則在於控制其仍具一合理 之受壓強度。 2.設計受壓強度 在地震之作用下，建築物來回擺動，因此斜撐構材會承受拉、壓反 復軸力，而傳統斜撐在受壓挫屈後即進入強度漸減的階段，其抗壓強度 會隨反復回次之增加而降低。以往設計同心斜撐時，第六章受壓構材之 公式僅適合用來計算斜撐構材之最大挫屈強度，構材在挫屈後再度受壓 時，其抗壓強度之計算必需對最大挫屈強度作適度之折減。折減量基本 上隨構材之KL/r而改變(SEAOC 1988 and 1990)，過去規範以0.8為折減係 數乃為文獻(SEAOC 1988 and 1990)建議公式簡化後之結果。本節對於韌 性同心斜撐之壓力強度計算則不予以折減。 3.地震橫力分配 同心斜撐構架在彈性範圍，不論斜撐是承受壓力或拉力，對水平力 而言為對稱反應。但當斜撐受壓挫屈後，其抗拉強度會遠大於抗壓強度， 因而構架即產生嚴重的不對稱反應，導致構架在地震作用下容易產生單 邊大量非彈性位移並造成大量之永久變位。本節的目的在藉由要求斜撐 在構架立面上配置方向之對稱，確保有一定比例的水平力由斜撐的拉力 所承擔，以降低CBF在非彈性範圍之不對稱反應並提高其韌性。當然若 斜撐在強震下仍保持在彈性範圍，則非彈性階段之不對稱性即可不必考 慮。 4.斷面寬厚比 降低斷面寬厚比的目的在於減少局部挫屈及反覆載重下斷裂的不利 影響。 5.本節有關組合斜撐構材之規定，主要係限制綴合間距以減少子構材的彎矩 及所引至的提前斷裂現象，並避免螺栓綴合設置於斜撐挫屈時可能產生 塑鉸之範圍，以防止斜撐提前破壞之現象。 13-22
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鋼結構極限設計法 13.8.2 斜撐接合 1.設計強度 斜撐接頭（含同一斜撐系統內之梁柱接頭）之強度須大於下列兩者之最小 者： a.構材之軸向拉力強度P 。 st b.結構系統能傳至斜撐之最大力量。 2.淨斷面積 以螺栓接合之斜撐接頭，其有效淨斷面積與總斷面積需滿足下式之限制： A 1.2F e y ≥ A F g u 其中： A = 4.3節所定義之有效淨斷面積。 e F = 鋼材之標稱降伏強度。 y F = 鋼材之標稱抗拉強度。 u 此外斜撐構材及其接合處之塊狀撕裂強度亦應滿足第一項設計強度之要 求。 3.接合板之設計 a.若斜撐可能發生構架平面內挫屈，則接合板及其它接合處之強度需大於斜撐 構材在構架平面內之標稱彎矩強度。 b.若斜撐可能發生構架平面外挫屈，則斜撐端點須停在距接合板不受彎矩束 制的位置外兩倍接合板厚度之處。接合板須能抵抗斜撐之設計受壓強度而不 發生挫屈。若假設斜撐以純受壓構材設計，則螺栓或銲接所傳遞之軸力應通 過斜撐中心線。 解說：1.設計強度 在同心斜撐系統中，斜撐構材一般會承擔大部分因地震造成之樓層 剪力，尤其當系統為非二元系統時更是如此，因此斜撐構材之強度是否 能健全的發展，對結構安全之影響甚大。因此斜撐接合必需有充份的強 度，接合板之面外挫屈及接合之脆性斷裂必須排除之。 2.淨斷面積 為使斜撐構材產生塑性變形以發揮其消能能力，本條文規定斜撐構 材接合處之淨斷面積斷裂強度須為其全斷面積降伏強度之1.2倍。 惟對於管狀或箱型斷面以單一鋼板嵌入的方式接合時，另應予以加勁補 強以增加有效斷面積，確保其強度與韌性。 3.接合板之設計 13-23
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鋼結構極限設計法 同心斜撐構架一般需依賴同心斜撐構材之塑性變形來協助抵抗地 震，此時連接同心斜撐構材接合板之設計是否適當，會嚴重影響構架之 行為，因此接合板之設計顯然很重要。當預期之斜撐構材破壞模式屬構 架平面內挫屈時，接合之設計強度須足以抵抗斜撐構材之標稱軸壓及彎 矩強度；當預期之斜撐構材破壞模式屬於面外挫屈時，則接合板除須具 有適當的強度外，亦應容許接合板在斜撐構材端點 2t 範圍處產生塑性變 形，如圖 C13.8-7 所示。此外梁及柱與接合板交接處，應在適當之位置設 置加勁板（若為箱型柱則使用橫隔板）。 斜撐 接合板 圖 C13.8-7 斜撐構材面外挫屈時接合板之設計 13.8.3 V 型、倒 V 型及 K 型斜撐構架 1.V 型或倒 V 型斜撐構架 (1)與斜撐構材交接之梁必須連續於兩柱之間。 (2)與斜撐構材交接之梁，其強度須能在斜撐不存在時，仍能承受所承載之靜 載重與活載重。 (3)與斜撐構材交接之梁，其強度須能抵抗拉力側斜撐降伏及壓力側斜撐挫屈 同時發生時之不平衡載重，其中壓力側斜撐挫屈時之最大殘餘強度可以 0.3φP 估算之。 c n (4) 與 斜 撐 構 材 交 接 處 梁 上 下 翼 板 之 側 向 支 撐 須 能 承 擔 梁 翼 板 標 稱 強 度 （ F b t ）2.0%之側向力。 y f f 2.K 型斜撐構架 除符合 13.8.4 節之規定者外，K 型斜撐構架不得使用於耐震結構系統中。 解說： 由於 V 型及 K 型同心斜撐構架中斜撐構材之配置較特殊，此兩種系統 除了須滿足前述各節之一般要求外，尚須符合本節之特殊規定。 13-24
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鋼結構極限設計法 在倒 V 或 V 型斜撐構架中之一斜撐構材受壓挫屈後，該構材之受壓強 度不再隨變形之增大而增加，而另一構材亦很難發揮其拉力強度，此時構 架之變形如圖 C13.8-8 所示，而當受力方向相反時，斜撐構材之行為類似， 不同之處為兩斜撐構材之角色互換。其拉力強度及消能容量比對角斜撐構 材為差。針對 V 型斜撐構材消能容量較差之現象，有幾種可能之策略：(1) 禁止使用；(2)提高斜撐構材之長細比與寬厚比之限制，增加其消能容量； (3)提高抗水平力強度，以降低消能容量之需求；(4)檢核與斜撐相接梁之強 度，以滿足斜撐挫屈時載重平衡需求。此種方式係取代以往將斜撐設計載 重放大 1.5 倍的做法，可避免結構地震反應同時被放大的不利影響。 1.本規範採用第 4 種策略，而其相關規定之考慮因素如下： a.當構架產生如圖 C13.8-8 之變形時，與斜撐構材相交之梁在中點處會承 受一斜撐垂直分力，若梁所能承受之垂直分力愈大則斜撐構材所能發揮 之抗拉強度愈大，構架承受水平力之能力也愈高，因此以採用連續梁為 佳，若梁柱間採用剛接，其效果更佳。另一方面，斜撐構材在承受數週 次之塑性變形後會斷裂，此時梁若不連續且梁柱間亦非剛接，則會形成 局結構不穩定之規象，故必需用連續梁以避免之。 b.由於斜撐可能斷裂，因此原有斜撐構材提供之梁中央支撐即消失，此時 梁之強度須至少能承受其所分擔之靜載重與活載重。 c.由於壓力側斜撐挫屈時，在梁與斜撐交點位置產生不平衡載重，由試驗 顯示斜撐挫屈時之殘餘強度僅約為斜撐壓力強度的 30%，故要求梁設計 時考慮此一不平衡載重需求。此種方式係取代以往將斜撐設計載重放大 1.5 倍的做法，可避免斜撐尺寸放大的同時反而造成結構地震反應被放 大的不利影響。 d.梁與斜撐構材交接處，在水平力作用下可能產生塑性變形，梁可能產生 側向扭轉挫屈，且由梁及斜撐所組成之子構架亦可能產生面外挫屈，因 此在梁與斜撐構材交接處，須設有足夠之側向支撐。 2.K型斜撐構架 K 型斜撐構架中斜撐之行為與 V 型或倒 V 型者類似；惟在非彈性階 段 V 型與倒 V 型構架中梁會承受一垂直力，但 K 型構架中卻是柱會承受 一水平力，此水平力將使柱因嚴重之側向位移因而產生挫屈，進而造成 構架之崩塌。故 K 型斜撐構架不宜使用於耐震結構系統。 13-25
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鋼結構極限設計法 圖 C13.8-8 倒 V 型斜撐構之破壞機構 13.8.4 低層建築物 不超過二層樓之建築物或屋頂結構，若使用式(13.3-1)與(13.3-2)載重組合決定 構材及接頭所需強度時，則其斜撐構架可不需符合13.8.1節至13.8.3節之規定。 13.9 偏心斜撐構架之規定 偏心斜撐構架(EBF)之設計應使構架在地震力作用下，構架之降伏主要發生在 連桿梁上。在連桿梁產生完全降伏與應變硬化之最大作用力下，斜撐、柱與連桿 梁外之梁應保持在彈性範圍內。 解說： 偏心斜撐系統(EBF)及偏心斜撐二元系統(Dual EBF)，如圖C13.9-1所 示，主要利用連桿梁(Link)之大量塑性變形來消耗能量，該系統之行為深受 連桿梁行為之影響。研究結果(Roeder and Popov 1978；Libby 1981；Merovich et al. 1982；Hjelmstad and Popov 1983；Malley and Popov 1983；Kasai and Popov 1986a and 1986b Ricles and Popov1987a and 1987b；Engelhardt and Popov 1989a and 1989b；Popov et al. 1989)顯示：Dual EBF不但具有與Dual CBF相近之高勁度，且具有良好之延展性及消能容量，為一優良之耐震系 統。但為確保連桿梁發展出穩定之遲滯行為及消能容量，在地震力下當連 桿梁降伏甚或進入應變固化階段，與連桿梁相接之梁、柱及斜撐等構材， 應基本上保持在彈性範圍；此外為避免非彈性階段弱層之發生，Dual EBF 之SMRF部分亦應滿足強柱－弱梁之設計理念。為滿足上述之要求，柱應依 13.3節之放大設計地震載重設計之，另一方面斜撐構材與接合之設計力亦需 將連桿梁之標稱強度放大1.5倍來計算之。 有些斜撐與連桿梁之安排會造成某些連桿無法發揮預期的功能，圖 C13.9-2所示即為一例。圖中連桿梁a及b中強度較高者（一般樓層較低者強 度較高）將無法充分發揮其消能之功能，縱使兩者強度相同，在相同之變 位下，每支連桿梁亦只發揮一半之功能；另一方面該種EBF之勁度會較低， 且造價較高，為一不理想之連桿梁配置。 13-26
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鋼結構極限設計法 連桿梁所受應力高且塑性變形量需極大方可有效消耗能量，因此其接 合應特別小心設計。圖C13.9-1(b)構架之連桿與兩邊梁為連續，其行為受銲 接之影響較小，為品質最易控制、最穩定之連桿梁，宜多加採用。圖 C13.9-1(a)、(c)及(d)構架之連桿梁一端必需與柱或梁相接，此時連桿梁與柱 之接合型式應使用如圖C13.9-5所建議者。惟此建議接合方式之幾何形狀雖 較腹板栓接者單純,但銲接量仍然很高，銲接所造成之缺陷、材質改變及殘 留應力仍然存在，連桿梁接合處之施工品質控制需加倍小心。尤其是超高 層建築所使用之鋼板很厚(超過25mm)，梁深亦達850mm或900mm，此時銲 接對連桿梁所造成之不利因素加劇，目前尚未有充分之試驗數據來印証此 類連桿梁品質之穩定性及可靠性。 d c c d c b b b a a d c c d d c b b b a a d c c d d c b a (a) (b) d c d d d c b b a a b b d c d d d c b b a a b b d c d d d c b b a a b b (c) (d) a=柱 b=斜撐 c=連桿 d=連桿外梁 圖C13.9-1 EBF構架 13-27
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鋼結構極限設計法 a b 圖C13.9-2 不理想之連桿梁配置 13.9.1 連桿梁 1.斜撐構材至少須有一端與連桿梁相接，且連桿梁斷面翼板及腹板之寬厚比須小 於表4.5-1所列之λ 值。 pd 2 2.連桿梁使用之鋼材，其最小標稱降伏強度 F 不得超過3.7 tf/cm 。 y 3.連桿梁之腹板應為單一之鋼板，不得使用補強之疊合板且不得開孔。 4.除本節第6款另有規定外，連桿梁之設計剪力強度不得超過φV ，其中： n φV = φV 及 2φM / e 中之較小者 n p p φ= 0.9 e = 連桿梁長度 V = 0.6F dt p y w 5.當連桿梁所需之軸向強度 P ≤0.15P 時，可不需考慮軸力對連桿梁設計剪力強度 u y 之影響。 6.當連桿梁之 P > 0.15P 時，連桿梁之設計須再滿足下列條件： u y (1)連桿梁之設計剪力強度為φV 及 2φM / e 之較小值，其中： pa pa 2 V = V 1 − (P / P ) pa p u y M =1.18M 1−(P / P ) pa p[ u y ] φ= 0.9 (2)連桿梁之長度不可超過 1.15 − 0.5ρ( A / A ) 1.6 M / V ，當ρ( A / A ) ≥ 0.3 [ w g ] p p w g 1.6 M / V ，當ρ( A / A ) < 0.3 p p w g 其中： A = dt w w ρ= P / V u u 13-28
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鋼結構極限設計法 7.連桿梁之最大變形角應以規定地震力作用下，構架之側位移角放大1.4F 倍計算 u 之，除另有規定外，連桿梁之最大變形角不得超過下列之值： (1)連桿梁淨長度小於或等於1.6 M / V 者，其最大變形角不得超過0.08弧度。 p p (2)連桿梁淨長度大於或等於2.6 M / V 者，其最大變形角不得超過0.02弧度。 p p (3)連桿梁淨長度介於1.6 M / V 與2.6 M / V 間者，其容許最大變形角應以線性 p p p p 內插法決定之。 解說： 本節之規定主要在促使連桿梁產生穩定之塑性變形。 1.連桿梁為主要消能元件，故肢材寬厚比之規定應至少與韌性抗彎矩構架對 梁之規定同。 2.鋼材強度之限制主要在鋼材延展性（或伸長率）之考量；若鋼材之伸長率 達 18%(gage length = 200mm)以上，且經結構試驗印證其可靠性，強度超 過本款規定之鋼材亦可使用。 3.疊合板與腹板開口皆有害連桿梁塑性變形及消能容量之發展，故連桿梁上 應嚴格禁止設置疊合板與腹板開口。 4.經適當設計之連桿梁，其極限狀態有兩種可能，一為腹板降伏另一為梁兩 端產生塑性鉸，此時其剪力分別為 V 及 2M /e。 p p 5.若連桿梁內之軸壓力 f ≤0.15F ，連桿梁之彎矩及剪力強度受軸壓力之影響 a y 很有限，可忽略之。構架中斜撐構材之水平分力，一般由連桿梁外之梁 傳遞（如圖 C13.9-3(a)所示），連桿梁之軸力一般可忽略之；若斜撐之配 置較特殊（如圖 C13.9-3(b)所示），則連桿梁可能產生較大之軸力。當 f >0.15F 時，連桿梁之剪力及彎矩強度應依本節第 6 款之規定計算。 a y 6.連桿梁之變形角，在此定義為連桿梁與連桿梁外之梁間之塑性轉角；而最 大變形角則為在放大地震力作用下之最大塑性轉角。連桿梁之最大變形 角，可假設偏心斜撐跨之變形為如剛性─塑性機構者，並根據放大地震 力作用下之層間位移求之。圖 C13.9-4 所示為幾種偏心斜撐跨之變形機構 及所對應最大變形角之計算公式，其中塑性層間位移△p 可保守的以層間 全位移△t 代之，連桿梁變形角 r 與層間位移之轉換乃根據兩者之幾何關 p 係。更準確之連桿梁變形角，可由非線性彈塑性結構分析求得。 倒 Y 型偏心斜撐系統之最大變形角（圖 C13.9-4(d)）無法以前述之 塑性轉角定義之，但其基本觀念與其他偏心斜撐系統相同；惟此系統應 特別注意其連桿梁上下兩端均須設置側向支撐。 連桿梁長度若小於 1.6M /V ，剪力行為主控連桿梁之行為；當連桿 p p 梁長度大於 2.6M /V ，彎曲行為主控連桿梁之行為；連桿梁長度介於上 p p 述兩者之間者，其行為亦介於其間，其所需之變形角以線性內差之方式 求得。 13-29
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鋼結構極限設計法 試驗與分析結果(Whittaker, Uang, and Bertero 1987；Foutch 1989； Popov et al. 1989)皆顯示，一般一樓連桿梁所產生之塑性變形最大，在較 極端的情況結構體有產生弱層之趨勢；相對的，較高樓層連桿梁之塑性 變形則有緩和之趨勢。因此在強震區，宜將最低二至三層連桿梁之剪力 強度需求提高 10%，如此可獲得較安全之設計。 圖 C13.9-1 所示偏心斜撐構架之連桿梁中，由於形式(b)連桿梁之翼 板無須以全滲透銲與其他構材相接，且其腹板之兩端亦為連續，因此其 消能容量與穩定性為最佳；其他形式之連桿梁若銲接品質未有效控制， 容易在連桿梁與柱或與梁（形式(d)）之接合處過早產生斷裂甚或產生脆 性斷裂，尤其當連桿梁之翼板較厚時（如 30mm 以上）更應小心，宜經 結構試驗印證其韌性後方使用。 (a)軸力之發生 (b)軸力之消減 圖 C13.9-3 連桿梁中顯著軸力之產生與消除 13-30
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鋼結構極限設計法 圖 C13.9-4 連桿梁塑性變形角與塑性位移關係圖 13.9.2 連桿梁加勁板 1.連桿梁與斜撐相接處之加勁板 (1)連桿梁與斜撐相接之處，必須在梁腹板兩側設置高度為梁腹全深之加勁板， 加勁板之總寬度不得小於梁翼板寬減掉兩倍腹板之厚度(b − 2t )，且加勁板 f w 之厚度最少必須為腹板厚度之四分之三，但不得小於9mm。 (2)連接加勁板與梁腹板及加勁板與梁翼板之填角銲，其設計強度應能各抵抗 A F 之力。其中 A 為加勁板之斷面積。 st y st 2.連桿梁內腹板加勁板 (1)連桿長度等於或小於1.6 M /V 者： p p 當連桿梁變形角為0.08弧度時，腹板加勁板間腹板加勁板間間距不得大 d 於 (30t − ) 。其中， t 為梁腹板厚，d為梁深。當連桿梁變形角為0.02弧度 w w 5 d 時，腹板加勁板間腹板加勁板間間距不得大於 ( 52t − ) ；當連桿梁變形角 w 5 介於為0.08與0.02弧度間時，腹板加勁板之最大容許間距應以內插法求得。 (2)連桿梁長度介於2.6 M /V 與5 M /V 之間者，需於連桿梁兩端向內1.5倍翼 p p p p 板寬之處設置腹板加勁板。 (3)連桿梁長度介於1.6 M /V 與2.6 M /V 之間者，腹板加勁板之設置需同時滿 p p p p 足上列兩項之規定。 (4)連桿梁長度超過5 M /V 者連桿梁內不須設置加勁板。 p p (5)連桿梁內腹板加勁板之高度須為梁腹全深，梁深不超過60公分者，只須在梁 腹板之單側設置加勁板。單側腹板加勁板之厚度至少須為腹板厚度，且不得 小於9mm，其寬度不得小於翼板寬度之半減去腹板之厚度( 0.5b − t )。深度 f w 13-31
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鋼結構極限設計法 大於60公分之連桿梁，需在腹板兩側設置上述之加勁板。 (6)連桿梁之腹板不得附加疊合板且腹板不得開孔。 連接加勁板與梁腹板之填角銲，其設計強度應能抵抗 A F 之力。連接加勁 (7) st y 板與梁翼板之填角銲，其設計強度應能抵抗 A F /4 之力，其中， A 為加勁 st y st 板之斷面積。 解說： 連桿梁及其細部需詳加設計，以避免各種挫屈行為並防止應力集中及 塑變形集中等現象，如此方能使連桿梁保有可靠而充分之延展性及消能能 力。 1.連桿梁與斜撐構材接合處之腹板加勁板（接合處加勁板）需成對設置於梁 腹板兩側且與梁腹板同深，此外加勁板亦需有足夠之銲接與梁連結，以 將連桿梁之剪力傳遞至斜撐構材同時防止腹板產生挫屈。接合處加勁板 配置之位置應注意力量之有效傳遞，且應避免產生局部應力集中及二次 應力。 2.連桿梁在接合處以外亦需設置加勁板，稱為中間加勁板；中間加勁板主要 用來防止梁及梁腹板之挫屈，中間加勁板需與腹板同深。連桿梁長度小 於1.6M /V 者屬於剪力型連桿梁，主要以剪力塑性變形來提供塑性轉角及 p p 消能，其中間加勁板之容許最大間距隨塑性轉角之需求而改變(Kasai and Popov 1986b)，塑性轉角之需求愈大加勁板之容許最大間距愈小。長度介 於2.6M /V 與5M /V 間之撓曲型連桿梁，在端點處會產生嚴重之撓曲塑性 p p p p 變形，因此在離端點1.5倍翼板寬之距離處需設置中間加勁板，以防止梁 產生塑性側向扭轉挫屈。連桿梁長度在1.6M /V 與2.6M /V 之間者，介於 p p p p 剪力型與撓曲型連桿梁之間，為安全計其中間加勁板需同時符和兩者之 規定。連桿梁長度大於5M /V 者無須設置中間加勁板。當連桿梁深度小於 p p 60公分時，中間加勁板可僅在梁腹板單邊設置；但接合處加勁板則仍需 成對設置於腹板兩側。加勁板需有足夠之銲接與梁結合，以發揮加勁板 之功能；但亦不宜使用過量之銲接，過量之銲接增加銲接入熱量，有害 連桿梁發揮其消能能力。 圖C13.9-5 剪力連桿與柱接頭細部 13-32
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鋼結構極限設計法 13.9.3 連桿梁之側向支撐 在連桿梁兩端之上下翼板處均須設置側向支撐，該側向支撐的設計強度應為 連桿梁翼板標稱強度 F b t 之0.06倍。 y f f 解說： 在地震作用下，偏心斜撐跨度內梁承受很大之彎矩而斜撐則承受很大 之軸力。為避免梁與斜撐產生面外挫屈，連桿梁與斜撐構材接合處需設置 側向支撐。此外由於地震作用之反復應力及高塑性變形之特性，以6%連桿 梁翼板強度為側向支撐構材軸向及其接合之設計強度，且連桿梁上下翼板 皆需受到側向支撐。較長之連桿梁亦應視需要設置側向支撐，以防止連桿 梁產生側向扭轉挫屈。 13.9.4 斜撐設計及連桿梁外之梁設計 1.斜撐與連桿梁外之梁所受之軸力與彎矩應為13.9.1節定義之連桿梁設計剪力強 度乘以1.5倍所計得之軸力與彎矩，且應依第八章之規定進行設計。 2.連桿梁外之梁須有足夠之側向支撐，側向支撐須設置於梁之上下翼板處且其強 F b t 度須能承受梁翼板強度( y f f )之0.02倍。 3.在連桿梁與斜撐交接處，連桿梁與斜撐中心線之交點須位於連桿梁內或其端 點，連桿梁與連桿梁外之梁需為連續，且不得在連桿梁內或連桿梁與斜撐交接 處之附近續接。 4.斜撐斷面之肢材寬厚比應符合第13.8.1節第4款之規定。 解說：1.使塑性變形集中在連桿梁為 EBF 構架設計要項之一；因此與連桿梁連結 之斜撐構材及連桿梁外之梁，在極限狀態需能承擔連桿梁所能產生之最 大力量。連桿梁所能產生之最大力量（連桿梁之實際強度）比連桿梁設 計強度（或標稱強度）高，其主要原因有：(1)材料之應變硬化；(2)樓板 所產生之合成效應；(3)實際材料降伏強度比標稱降伏強度高。EBF 系統 之研究一般以 1.5 倍連桿梁設計強度估計連桿梁之實際強度，並以其為根 據來設計斜稱構材及連桿梁外梁，本條文沿用此 1.5 係數，但此時 f 可取 1.0( Engelhardt and Popov 1989a)。至於計算所需斜撐構材強度及連桿梁外 梁強度之對應連桿梁剪力與彎矩，可採用下述之方法為之： 當 e ≤ 2M /V 連桿梁剪力 = 1.5V p p p 連桿梁彎矩 = e(1.5V )/2 p 當 e > 2M /V 連桿梁剪力 = 2(1.5M )/e p p p 連桿梁彎矩 = 1.5M p 上述方法為假設連桿梁兩端點彎矩相等所得；但試驗結果顯示(Kasai and Popov 1986)，當連桿梁長度小於或等於 1.3M /V 且一端與柱連接時， p p 13-33
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鋼結構極限設計法 連桿梁兩端之彎矩並不相等，此時連桿梁之剪力及彎矩可依下述方法計 算： 當 e ≤ 1.3M /V 且與柱連結 p p 連桿梁剪力 = 1.5V p 與柱連結端連桿梁彎矩 = 0.95M p 與斜撐連結端連桿梁彎矩 = e(1.5V )- 0.95M p p 一般之 EBF 構架，連桿梁之剪力需由斜撐構材及連桿梁外梁之軸力 平衡之，其軸力之分佈主要決定於 EBF 構架之幾何形狀，而基本上不受 EBF 構架非彈性行為之影響。因此斜撐構材及連桿梁外梁之設計軸力， 可採用彈性分析之結果，根據極限狀態下之連桿梁剪力（由上述公式計 算而得），依比例放大求得。此外連桿梁之彎矩亦需由斜撐構材及連桿 梁外梁來平衡之。斜撐構材及連桿梁外梁需依所分配之軸力與彎矩，根 據第八章之規定設計之。 斜撐構材與連桿梁之接合需具有足夠之強度傳遞連桿梁在極限狀態 時所產生之力量，圖 C13.9-6 所示接合細部在受力過程中連接板挫屈而失 去功能，改良後之接合細部（圖 C13.9-7）則可滿足所需，圖 C13.9-8 亦 為一可行之接合細部。 2.連桿梁外梁應視需要設置側向支撐，以防止其產生側向扭轉挫屈。 3.EBF 中斜撐構材與連桿梁之中心線交點一般位於連桿梁之端點，本條文允 許中心線交點位於連桿梁內，但禁止中心線交點位於連桿梁外。當中心 線交點位於連桿梁內時，偏心距使連桿梁在與斜撐構材接合端之彎矩下 降，此不但降低連桿梁外梁與斜撐構材所需承擔之彎矩，還可降低接合 處之應力，有利於 EBF 之設計與連桿梁之行為。反之，當中心線交點位 於連桿梁外時，對連桿梁外梁、斜撐構材及連桿梁皆有不利之影響。梁 在與斜撐構材交接之附近，會產生大量之塑性變形，但梁續接造成應力 集中之現象，不利塑性變形之穩定發展，應避免之。斜撐構材之一部分 延伸至連桿梁內，會造成額外之應力集中現象，亦應避免之。 13.9.5 梁柱接頭 連桿梁外之梁與柱之梁柱接頭須符合下列之規定： 1.連桿梁外之梁與柱之梁柱接頭，其所需設計強度應為13.9.1節定義之連桿梁設計 剪力強度乘以1.5倍所計得之剪力、軸力與彎矩。 2.連桿梁外之梁與柱之梁柱接頭在腹板面得採鉸接設計，惟此接頭須能抵抗 之扭矩。 0.02F b t d y f f 解說：1.連桿梁外梁與柱之接合若產生剪力破壞，會使斜撐構材承受過大之彎矩， 13-34
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鋼結構極限設計法 導致連桿梁失去應有之功能。因此連桿梁外梁與柱之接合以剪力之有效 傳遞最為重要，其剪力強度至少需為連桿梁達極限狀態時所引致之接頭 剪力。 2.本條文規定若接頭抗扭強度達到要求，則連桿梁外梁與柱之間可採用鉸 接，惟此時亦應注意：(1)所設計之接頭需能在產生可能之最大強軸旋轉 角時，仍然保持傳遞剪力及扭矩之功能；(2)所設計之抗扭矩鉸接接頭， 需具有足夠之強軸旋轉能力；(3)所設計之抗扭矩接頭若具有傳遞強軸彎 矩之功能時，計算設計剪力時應考慮其影響。 連桿梁 接合板的挫曲區域 TUBE 圖C13.9-6 不良之斜撐與連桿梁接合細部 OR OR 圖C13.9-7 改良之斜撐與連桿梁接合細部 圖C13.9-8 H型斷面斜撐與連桿梁接合細部 13-35
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鋼結構極限設計法 13.9.6 柱所需強度 柱之強度需求應依載重組合(2.2-4)與(2.2-5)決定之，但連桿梁或斜撐經由接頭 傳遞至柱之彎矩與軸力，不得小於連桿梁標稱強度乘1.5倍後所傳至柱之彎矩與軸 力。 解說： 由於連桿梁之實際強度比設計強度高，而傳入柱構材之軸力與彎矩亦 隨之增大，因此柱之設計地震力亦應隨著調大。 13.10 施工品質要求 鋼結構之施工應符合「鋼結構施工規範」之規定。用以抵抗地震力之鋼構架 之重要銲接接合須依規定進行非破壞性檢驗，檢驗工作至少應包括下列三項： a.工廠實施之鋼構接頭與續接之所有全滲透銲均須進行超音波或放射線檢驗。 b.工地實施之接頭與柱續接之全滲透銲均須進行超音波或放射線檢驗。 c.鋼材厚度超過四公分且承受垂直於厚度方向銲接冷縮應變之處，須在接頭銲接 完成後進行超音波檢驗。 解說： 本條文規定的目的，係因所有鋼構架在地震中的行為與建造的技術息 息相關，因此設計工程師必須提供適當的品質控制措施，特別是結構主要 構件中受拉構材之銲道。AISC(1992) 提供一檢驗及試驗的特別規定(Marino 1966)，其中對鋼構架的特別規定適用於所有的地震區。 13.11 符號說明 2 =斷面積，㎝ A 2 =有效淨斷面積，㎝ A e 2 =全斷面積，㎝ A g 2 =腹板斷面積，㎝ A w =成對或單邊之加勁板全斷面積。 A st =受壓構材彈性與非彈性挫屈之臨界長細比 C c =結構物本身及固定於其上永久構件之靜重， tf D 2 =鋼材之彈性模數，2100tf/㎝ E =放大地震力，tf E' 2 =鋼材或聯結物之標稱拉力強度，tf/㎝ F u =結構系統地震力折減係數 F u 2 =鋼材之標稱降伏應力（tf/㎝ ），本規範中「降伏應力」係指規定最小降 F y 伏點（鋼材具降伏點者）或規定降伏強度（鋼材未具降伏點者） 2 =柱之標稱降伏應力，tf/㎝ F yc 13-36
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鋼結構極限設計法 2 =翼板之標稱降伏應力，tf/㎝ F yf =樓層高度，㎝ H 4 =慣性矩，㎝ I 4 =斷面之扭轉常數，㎝ J =等斷面構材之有效長度係數 K =構材之無支撐長度，取二斜撐重心間之距離，㎝ L =樓層高度，㎝ L =活載重，tf L =側向無支撐長度，用來抵抗受壓翼板側向位移或防止斷面扭轉之支撐距 L b 離，㎝ =沿大梁方向之柱間距，㎝ L p =塑性彎矩，tf-cm M p =連桿梁之標稱彎矩強度，tf-cm M pa =連桿梁之折減彎矩，tf-cm M rp =設計撓曲強度，tf-cm M u =靜載重，tf p D =活載重，tf p L =地震力作用下所造成之軸力，tf p E =軸向壓力強度，tf P uc =軸向拉力強度，tf p ut =軸向降伏強度，tf P y =結構系統韌性容量 R =支承反力或集中載重，tf R =標稱強度，tf R n =剪力，tf V =梁柱接頭區之剪力強度，tf V =剪力強度，tf V p =連桿梁之標稱剪力強度，tf V pa =鋼板寛度，㎝ W =腹板與翼板降伏應力之比值 Y 2 =塑性斷面模數，㎝ Z 2 =梁塑性斷面模數，㎝ Z b 2 =柱塑性斷面模數，㎝ Z c =受壓構件寛度，㎝ b =細長受壓構件折減後之有效寬度，㎝ b e =有效邊距，㎝ b eff =翼板寛度，㎝ b f 13-37
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鋼結構極限設計法 =構材總深度，㎝ d =柱斷面深度，㎝ d c =梁柱腹板交會區柱連續板間之淨深度，㎝ d z =連桿梁長度，㎝ e 2 =柱之計算軸應力，tf/㎝ f a 2 =重力加速度，980 ㎝/sec g =熱軋型鋼翼板間之淨距減去趾部或角隅半徑之距離；組合斷面中則為二 h 相鄰螺栓列線間之距離或銲接梁翼板間之淨距，㎝ =於載重點處，沿任一翼板之最大無支撐長度，㎝ l =控制之迴轉半徑，㎝ r ， =對 x 與 y 軸之迴轉半徑，㎝ r r x y =接合部之厚度，㎝ t =翼板厚度，㎝ t f =梁柱接頭交會區柱腹板總厚度，㎝ t p =腹板厚度，㎝ t w =梁柱接頭交會區厚度，㎝ t z =鋼板之厚度（銲道間之距離），㎝ w =梁柱腹板交會區柱翼板間之淨寬度，㎝ w z =與強軸撓曲符號相關之下標 x =剪力中心對重心之座標，㎝ x y o ， o =與弱軸撓曲符號相關之下標 y =連桿梁變形角連桿梁變形角，rad y p =柱之細長參數 λ c =等值細長參數 λ e =塑性設計斷面之極限細長參數 λ pd =結實構件之極限細長比 λ p =非結實構件之極限細長比 λ r =強度折減係數。 φ =撓曲強度折減係數 φ b =受壓強度折減係數 φ c =拉力強度折減係數 φ t φ =剪力強度折減係數 v 13-38
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