基礎錨栓外露長度不足，該怎辦?

前言

鋼結構之基礎錨栓(anchor rod)，除了可以固定鋼柱外，亦可承受柱腳之彎矩所衍生之拉拔力(pull out force)。一般靜態基礎之錨栓，僅搭配一顆螺帽(nut)即可，但是在振動頻繁之基礎，為了避免螺帽因振動而鬆脫，須採用兩顆螺帽固定，如照片1所示。萬一錨栓外露之長度太短，無法鎖住兩顆螺帽時，可以採用彈簧墊圈(spring washer)替代平面墊圈(plain washer)，利用彈簧墊圈吸收振動能量之特性，即使僅採用單顆螺帽，也可以防止螺帽鬆脫。

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照片1 基礎錨栓之埋設

美國鋼構造協會第一號設計指南(AISC design guide No.1,2006)，對於基礎錨栓之設計與施工，有許多務實之指導與建議，該指南建議可用之錨栓材質如表1所示。其中F1554之材質，可以冷彎或熱彎以做成彎鉤，直徑1吋以下者可以冷彎；直徑1吋以上者須加熱至650℃(即1,200℉)再熱彎。僅有Gr.36之材質可以在工地加工彎曲，且彎鉤之角度須小於45度。錨栓做成彎鉤後，其彎折處不得有裂損，如果錨栓有拉力強度之需求，於彎鉤做成後應施作載重試驗。鋼結構工程在工地的安裝，常常由於疏於放樣與測量之管控，以致於所預埋之基礎錨栓外露長度太短，造成後續安裝之困擾。

表1 基礎錨栓材質

ASTM		抗拉強度F_u	標稱拉應力	標稱剪應力	標稱剪應力	最大直徑(in.)
		(ksi)	F_nt=0.75F_u	(X型)^[b]	(N型)^[c]
			(ksi)	F_nv=0.5F_u	F_nv=0.4F_u
				(ksi)	(ksi)
F1554	Gr36^[a]	58	43.5	29	23.2	4
	Gr55	75	56.3	37.5	30	4
	Gr105	125	93.8	62.5	50	3
A449		120	90	60	48	1
		105	78.8	57.5	42	1-1/2
		90	67.5	45	36	3
A36		58	43.5	29	23.2	4
A307		58	43.5	29	23.2	4
A354 GrBD		150	112	75	60	2-1/2
A354 GrBD		140	105	70	56	4

註：[a]建議使用之材質; [b]剪力面無螺紋; [c]剪力面有螺紋

套接工法

AISC設計指南建議，錨栓須承受拉力而其外露長度不足時，可採用套接螺帽(coupling nut)方式接合，接合方法如圖1所示。在新舊錨栓之續接處裝設套接螺帽，套接螺帽之規格與尺寸如表2所示。為使套接螺帽能順利裝設，柱底板(base plate)必須擴大孔徑為2d+1/2吋，套接螺帽上方必須增設墊板(plate fillers)，其孔徑為2d+1/8吋，d為錨栓直徑。

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圖1 套接螺帽工法【1】

錨栓直徑	螺帽寬度	對角寬度	螺帽高度
(in.)	(in.)	(in.)	(in.)
3/4	1-1/8	1-5/16	2-1/4
7/8	1-5/16	1-1/2	2-5/8
1	1-1/2	1-3/4	3
1-1/4	1-/7/8	2-3/16	3-3/4
1-1/2	2-/1/4	3-1/8	4-1/2
1-3/4	2-3/4	3-3/16	5-1/4
2	3-1/8	3-5/8	6
2-1/2	3-7/8	4-1/2	7-1/2

表2 套接六角螺帽之規格(材質ASTM A563 Gr.A)

銲接工法

AISC設計指南亦建議，長度不足之錨栓，若採用F1554 Gr.36之材質，可採用對接電銲接合；惟若採用F1554 Gr.55之材質，則必須驗證錨栓之碳當量(Ceq)是否在0.45以下，方能對銲。對銲之細部可參考圖2方式，在錨栓續接處增設一片輔助端板(runout tab)，厚度約6mm(1/4吋)，錨栓之對銲，採用開槽式背剷之全滲透銲接(back gouge for CJP)，完成錨栓對銲後，必要時可將輔助端板去除磨平。

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