¶ 新版鋼結構設計技術規範中因應我國載重與工程特性之相關參數研究｜第一章 前言
發布機關：內政部建築研究所
受委託單位：中華民國鋼結構協會
研究主持人：王炤烈；共同主持人：林克強
版本與性質：111年12月；委託研究報告（11115G0019、PG11102-0058）
官方來源：研究成果發布頁 ｜ 官方原始PDF
閱讀提醒：本件為111年12月研究成果，不是現行設計規範。原報告所提載重、安全係數、材料與草案內容均須連同研究假設閱讀，不可直接當作法定設計要求。
受委託單位：中華民國鋼結構協會
研究主持人：王炤烈；共同主持人：林克強
版本與性質：111年12月；委託研究報告（11115G0019、PG11102-0058）
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研究報告目錄 ｜ 建研所研究報告與技術資料 ｜ 結構設計與材料
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第一章 前言 第一章 前言 1.1 研究背景 鋼結構建築由於強度高、重量輕、韌性佳、性能優越、造型活潑、施工快速，且其 材料為可回收再利用的綠建材之一，已是一般建築物於結構系統與材料之主要選擇。我 國鋼結構過去因鋼板供應問題，發展較為緩慢，直到 1969 年中國鋼鐵股份有限公司(簡 稱中鋼)開始生產結構用鋼板後，我國鋼結構建築方才起步，其後隨著經濟發展，加上人 口集中於都會區、用地有限等因素，造成建築物高層化，使得大量鋼結構建築如雨後春 筍般的出現，近期鋼結構建築之發展更是突飛猛進，自 1980 年完成 26 層樓的台電大樓 後，迄今於台灣超過 25 層以上之鋼結構建築物已近百棟，目前台灣的鋼結構建築工程 已達國際頂尖水準。 依據 OECD (Organization for Economic Co-Operation and Development) 的統計，營 建產業是全世界最大的產業之一，佔全球 GDP13.4%，約 7.5 兆美元(WSA 2013)。同時， 營建產業耗用鋼量為全世界鋼鐵產量之 50%以上。鋼結構產業既是鋼鐵工業中重要的關 鍵性產業，也是營建產業中極為重要之一環，具有承上啟下帶動其他相關產業發展的關 鍵特性，是一種勞力、技術、資金密集的產業，在台灣地狹人稠的環境，鋼鐵產業以及 相關營建產業的重要性不言可喻。而台灣營建鋼結構產業的技術關鍵與工業標準在哪裡 呢？首先，台灣地區營建用鋼結構僅占全台灣鋼鐵於 2013 年總產量約 3400 萬公噸的 5.0% ~ 7.5%左右，與歐美日等先進國家 30%~40% (2010)左右(北歐國家甚至高達 85%以 上)的比例仍存在相當之差距。自 921 地震之後，考慮住宅制震功能性需求以及安全等因 素，住宅以及非住宅建築使用鋼結構的比例已經明顯提高。此外，東協以及印度正處於 經濟起飛階段，各項公共建設以及營建需求不斷擴大。以印度為例，印度 2013 年營建 用鋼量占其全國鋼鐵產量約 70% (WAS，2013)，對於鋼結構之需求趨旺。值得一提的是， 全球對於減碳及永續的要求越來越高，鋼鐵的使用不僅在減碳成效上較使用混凝土明顯 有效，同時，鋼鐵的循環使用率超過 90%，更是環境永續建材的最佳選擇。因此，台灣 鋼結構產業在因應國內、歐美日、中國大陸、東協以及紐澳等地區規範精進改變以及相 1
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新版鋼結構設計技術規範中 因應我國載重與工程特性之相關參數研究 應之需求，預期仍具有相當大之發展空間。 鋼結構之材料雖然強度高、延展性好，但要建造成為承載能力高、耐震性佳之建築 物，則需有良好的設計與施工。尤其鋼結構之構件組合均需透過銲接或螺栓接合，且需 先在鋼構廠經裁切與製造，再載運至工地現場組裝，因此其斷面構造情形與接頭接合方 式均需要有合適的分析與設計，並要考慮施工性與材料規格，另外鋼結構建築尚需注意 耐久性與防火功能，所以鋼結構建築物之設計作業，需經詳細的規劃與分析，且嚴謹與 繁雜的計算程序，方得完成，所以相關的規格與規範之制定即顯重要。 我國現今的「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範」為內政部營建署於民國 96 年 7 月 1 日頒佈實施(曾於民國 99 年 9 月修改部分章節)，其公告至今已近 15 年。國內鋼結 構工程技術在此期間亦有相當程度之變化與增進，包括材料規定、製造、吊裝與檢驗等 方式均有改變。爰此，乃構想綜合國內、外新近鋼結構技術與規範之修訂方向與內容、 及鋼結構施工技術發展與研究成果，擬針對我國未來鋼結構建築物設計之需要，研擬新 版的「鋼結構設計規範」草案。 新版「鋼構造建築物鋼結構設計規範(草案)」已初步研擬完成，本次草案主要是依 據美國鋼結構協會 AISC 規範，惟 AISC 規範是供美國使用，故該規範當中有不少規定 之背景條件與考量因素和我國情況不同，為使新版規範能符合我國情況，宜針對我國鋼 結構環境，再研究可符合我國鋼結構工程需要之內容。 1.2 研究目標 新版「鋼結構設計規範(草案)」雖初步研擬完成，惟該草案主要是以美國 AISC 360- 16 與 AISC 341-16 為依據，經了解該規範中有不少考量條件和我國情況不同，為使新版 規範能符合我國情況，宜再針對我國鋼結構使用情況、規範條件，及配合新版規範之考 量條件，研究可符合我國鋼結構情況之規範內容。 例如美國 AISC 是以活載重為靜載重的 3 倍來考慮相關載重組合，而台灣的載重大 小常是反過來，靜載重大於活載重大，此項載重情況會影響「容許應力設計法 ASD」與 「極限強度設計法 LRFD」之架構，因新版規範是將 ASD 與 LRFD 兩設計法合併在一 2
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第一章 前言 起，以 LRFD 法為主來訂定規範內容，而 ASD 則以參數方式修改後使用，為使 ASD 在 台灣能合理使用與推動，應再詳細檢討。 另外如風力大小，AISC 是配合美國 ANSI 採使用階段(service level)的風力，但我國 耐風設計規範則是以強風階段(ultimate level)的風力，因力量大小會影響載重組合的設 定。這些載重的使用情形與相關載重規範之規定情況，雖目前規範早案已有初步探討， 但後續在推動新版規範前，仍宜再詳細研究。 對於鋼板之材料規定，我國(CNS)大都參照日本規範，雖然目前新版鋼結構設計規 範草案有參考兩者的差別，並依我國情況做調整，但針對較特殊的耐震結構物與特殊之 施工方式，本草案可能仍有不足，亦仍宜再詳細研究。 故為使我國新版鋼結構設計規範更精進、更臻完善，及符合工程需要與我國工程特 性，故將再進行本項因應我國載重與工程特性及美國 AISC 規範所考量不同情況之比較 與研究，並將依研究結果，修改新版規範之相關參數。 本研究將蒐集近期國內鋼結構設計、施工資料與國內、外最新鋼結構設計規範，包 括參考美國鋼結構協會(American Institute of Steel Construction, AISC)於 2016 年修訂的 鋼結構規範(AISC 360, 2016)與耐震特別規定(AISC 341, 2016)之精神及內容、及中華民 國鋼結構協會於 2017 年修訂之「鋼構造建築物鋼結構設計技術規範」草案，與配合近 年來我國耐震設計規範、耐風設計規範與 CNS 國家標準之修訂情形，研擬可滿足國內 鋼構造建築物之功能與安全需求，並符合國際技術發展趨勢之新版「鋼結構設計規範」 之頒布施行。而本研究預定目標如下所示： (一) 賡續蒐集 AISC 及其他先進國家對於鋼結構設計之相關規範。 (二) 廣邀各界，釐清我國載重、材料等的使用情形與客性。 (三). 舉辦座談會。 (四) 研議需要修改處之鋼結構設計技術規範草案架構。 (五) 編撰設計規範之技術條文與解說。 (六) 提動我國鋼結構材料之使用與提升建築實務能力與民生福祉。 3
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新版鋼結構設計技術規範中 因應我國載重與工程特性之相關參數研究 1.3 研究方法 本研究將蒐集國內相關鋼結構設計、施工資料、耐風與耐震設計規範，依據美國 AISC 360-16 與 AISC 341-16 之考慮條件及內容，研擬可滿足國內鋼構造建築物之環境與安全 需求，並可符合國際技術發展之我國新版建築物鋼結構設計技術規範(草案)。 本研究採用之研究方法與說明如下所示： (1) 蒐集彙整美、日等先進國家之鋼結構設計與相關材料之規範：為求國內的鋼結構設 計技術規範能與國際接軌，擬針對美、日等國外鋼結構建築設計規範進行資料蒐集， 且擇重要、適合我國鋼結構工程之規範內容進行研析，俾利鋼結構設計技術規範更 臻完善。 (2) 邀集鋼結構相關學者與專家舉行座談會：為廣納學術研究與工程實務執行經驗，並 達研發創新之需求，擬邀鋼結構專長之學校教授、研發中心、技術團體、工程顧問、 技師公會、鋼結構製廠與專業施工廠商等舉行座談會，彙整鋼結構設計規範之修正 建議與內容需求，力求鋼結構設計技術規範修正成果符合大眾所需。 (3) 配合我國耐震設計規範、耐風設計規範與 CNS 修訂情形研擬合適之「鋼結構設計規 範」(草案)：彙整與參照國外先進規範內容及配合我國工程各項需要與耐震設計規 範、耐風設計規範、CNS 修訂情形，參採中華民國鋼結構協會已研修之鋼構造建築 物鋼結構設計技術規範(106 年修訂草案)與資料，編訂合適之新版鋼結構規範草案章 節架構、條文與解說，使其同時滿足國內工程界需要，並能符合國際發展趨勢及配 合鋼結構技術之新近研究成果，以供做為內政部後續修訂新規範之依據。 (4) 舉行說明會：藉由說明會的舉辦進行雙向溝通，除可對外宣導鋼結構規範修訂之精 神，亦可廣納各界意見進行研議，並凝聚共識，俾使規範更能滿足各方期待。 本計畫整體研究方法與流程步驟如圖 1-1 所示。 4
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第一章 前言 研究目的與背景 彙整國內相關規範 蒐集與研讀美、日規範 研擬草案章節架構 舉辦專家學者座談會 意見交換、凝聚共識 研擬條文與解說 提出結論與建議 提送草案成果報告 舉辦說明會與投稿 圖 1-1 研究方法與流程 5
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