鋼骨鋼筋混凝土之建築結構,若採用RC梁與SRC柱相銜接時,其鋼柱面必須妥善設置鋼骨托梁,讓RC梁之應力逐漸傳遞至SRC柱,不應將RC梁直接與SRC鋼柱連接。SRC規範第8.7.2節規定:「當設計鋼骨鋼筋混凝土柱與鋼筋混凝土梁相接時,為使應力傳遞平順,應使鋼筋混凝土梁之應力先傳遞至鋼骨鋼筋混凝土梁上,再由鋼骨鋼筋混凝土梁與鋼骨鋼筋混凝土柱相接合。」其解說並強調:「為使應力傳遞平順,若設計上需要SRC柱與RC梁相接時,應採用漸進方式來進行構材斷面之轉換續接,即先以SRC柱接一般SRC梁,再將SRC梁轉換為RC梁。」。依照上述規定,RC梁接SRC柱時,其力量之轉換,宜採用圖1方式設計,照片1則為實際施工之方式。

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圖1 RC梁與SRC柱接頭之設計【4】

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照片1 RC梁與SRC柱接頭之施工【4】

為了使RC構材的應力,能順利轉換至SRC構材上,規範8.7節建議在轉換段之鋼骨,可以配置適當的剪力釘;轉換處之RC部份,亦可加配補強箍筋與長向補助筋,如圖2所示。

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圖2 梁轉換段之補強【2】

RC梁轉換為SRC梁斷面之要點

規範8.7.1節規定,鋼骨鋼筋混凝土梁轉換成鋼筋混凝土梁,或鋼骨鋼筋混凝土柱轉換成鋼筋混凝土柱時,應檢討下列各項:

1.轉換處儘可能位於該構材反曲點附近,彎矩較小的位置。

2.轉換處應配置適當的剪力釘與箍筋,使鋼筋混凝土與鋼骨間能有效傳遞應力。

3.轉換處之鋼筋混凝土部份之彎矩強度,應大於該處需求彎矩之1.1倍;若有不足,則應於轉換處加設補強鋼筋。

斷面之轉換設計

鋼筋混凝土梁轉換成鋼骨鋼筋混凝土梁時,依規範規定在轉換處附近應配置局部加強之「插入鋼筋」與「剪力傳遞筋」,以強化漸變斷之構材強度,其示意如圖3,圖3(a)為RC梁左端之轉換,右端為RC梁接RC柱不須轉換,圖3(b)則兩端均須轉換。

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圖3 轉換段之插入鋼筋與剪力傳遞筋【3】

參考圖4,依照規範8.7.1節規定,轉換處之鋼筋混凝土彎矩強度,必須大於該處需求強度之1.1倍;若有不足,應以插入鋼筋加強不足。此外,依據日本建築學會【3】之建議,RC梁傳遞至鋼梁的彎矩,絕大部分經由鋼梁懸臂端1/3長度(即L/3,L為鋼梁長度)範圍的混凝土承壓力Cc,如取剪力傳遞筋的結點為自由體,得知剪力傳遞筋拉力Tw與插入鋼筋拉力Ta,及混凝土承壓力Cc之力學平衡關係,如圖中之「細部"a"」,最外側之Cc與縱軸成45o交角,各Cc之總合力成為鋼梁懸臂端之集中載重,衍生為鋼梁之彎矩。根據上述原則,可分別計算插入鋼筋之數量與剪力傳遞筋之需求量。詳細設計之計算實例可參閱文獻【3】或文獻【4】。

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圖4 剪力傳遞至鋼梁之機制【3】

轉換段採用剪力釘設計

若剪力傳遞筋之配置過度密集時,可利用鋼梁之翼板加銲剪力釘,以分攤部分之應力傳遞。參考圖5,(a)圖為原RC梁之彎矩圖,P.I.為梁之反曲點,梁左端之總彎矩,包括直通鋼筋混凝土所貢獻之彎矩Mrc及鋼梁提供之彎矩Ms。Mrc之範圍詳圖(b)I所示。若鋼梁之懸臂長度為L,由剪力傳遞筋所衍生之鋼梁固定端彎矩為Mv,其範圍詳圖(c)II所示。插入鋼筋之力偶可藉剪力釘之功用而貢獻Mr之彎矩,其範圍詳圖(d)III所示,圖(d)之剪力釘可減少剪力傳遞筋之負擔,進而減少剪力傳遞筋之用量。至於插入鋼筋與相關混凝土所貢獻之彎矩強度則如圖(e)IV所示。

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圖5 轉換段之應力與傳遞【4】

結論

鋼骨鋼筋混凝土之梁柱接頭,業界常用RC梁之主筋續接器,直接銲在SRC之鋼柱上,其實並不符合建築技術規則與SRC規範之規定,如欲符合規範之設計,日本建築學會務實之設計細則與指針,是頗值得參考的。

1. 建築技術規則(100年3月)。內政部。

2.鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說(100年3月)。內政部。

3.鉄骨鉄筋コンクリート造配筋指針同解說(94年7月)。日本建築學會。

4.陳純森(106年5月)。鋼骨鋼筋混凝土工程實務。科技圖書公司。

 

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