钢结构设计与施工规范之研修

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1、鋼 結 構 設 計 與 施 工 規 範 之 研 修陳 生 金 國 立 台 灣 科 技 大 學 講 座 教 授台 灣 建 築 科 技 中 心 主 任 鋼 骨 結 構 :具 高 強 度 、 高 韌 性 ， 及 預 製 性 ， 可 大 幅縮 短 工 期 ， 投 資 回 收 快 速採 用 機 械 自 動 化 、 減 少 勞 工 需 求 ， 增 加其 競 爭 力台 灣 河 川 狹 短 ， 砂 石 短 缺 ， 砂 石 開 採 破壞 環 境 生 態 及 水 土 保 持 ， 使 用 鋼 骨 結 構可 解 決 部 份 問 題 。 工 業 化 造 成 二 氧 化 碳 排 放 量 大 幅 增 加 ， 全球 氣 候

2、變 遷 急 遽 ， 溫 室 效 應 日 趨 嚴 重 ， 使得 森 林 減 少 ， 沙 漠 化 等 。 氣 候 變 遷 公 約 (The Framework Convention on Climate Change, FCCC), 里 約 宣 言 ，聯 合 國 人 類 居 住 議 程 (Habitat II Agenda)，京 都 議 定 書 等 ， 要 求 各 國 加 緊 控 制 二 氧 化碳 的 排 放 量 。 台 灣 的 二 氧 化 碳 排 放 量 居 世 界 第 27名 ， 營建 業 的 排 放 量 佔 全 國 之 33%。 主 因 在 於 過 量採 用 傳 統 之 鋼 筋 混 凝 土

3、。 鋼 結 構 之 二 氧 化 碳 排 放 量 比 鋼 筋 混 凝 土 少約 20%， 且 秏 能 亦 較 低 。 鋼 結 構 是 對 地 球 環 境 影 響 最 小 的 結 構 材 料 。且 鋼 鐵 材 料 可 以 重 新 回 爐 再 生 的 特 性 ， 在國 外 又 被 稱 為 綠 色 建 築 材 料 、 綠 色 鋼 結 構(Green Steel)。 鋼 結 構 耐 震 性 能 優 越 ， 國 外 在 耐 震 設 計 上亦 常 給 予 折 減 設 計 地 震 力 之 優 惠 。 建 築 技 術 規 則 對 採 用 鋼 結 構 之 建 築 予 以 綠建 築 評 分 獎 勵 鋼 結 構 之

4、相 關 法 規 體 系內 政 部 建 築 技 術 規 則 鋼 構 造 篇容 許 應 力 設 計 法 規 範極 限 設 計 法 規 範鋼 結 構 施 工 規 範鋼 結 構 品 質 管 制作 業 標 準(1996， 2007) 中 華 民 國 鋼 結 構 協 會 鋼 結 構 極 限 設 計 法 規 範80年 完 成 草 案 ， 87年 完 成 審 議 ， 88年 1月 施 行鋼 結 構 容 許 應 力 設 計 法 規 範84年 完 成 草 案 ， 87年 完 成 審 議 ， 88年 1月 施 行鋼 結 構 施 工 規 範82年 完 成 草 案 ， 84年 審 議 ， 85年 施 行鋼 結 構 銲

5、接 規 範88年 完 成 草 案鋼 結 構 設 計 規 範 、 施 工 規 範 92年 8 月 22內 政 部 建 築 研 究 所 、 中 華 民 國 鋼 結 構 協 會 有 關 鋼構 造 建 築 物 設 計 規 範 ， 鋼 構 造 建 築 物 施 工 規 範 之 研 修 工 作協 議 :1。 鋼 結 構 設 計 規 範 及 鋼 結 構 施 工 規 範 由 內 政 部 建 築 研 究 所 ，中 華 民 國 鋼 結 構 協 會 共 同 籌 組 研 究 修 訂 小 組 修 訂 ， 所 需 經費 由 鋼 結 構 協 會 支 應 。2。 為 加 速 法 規 審 議 作 業 ， 由 內 政 部 建 築

6、技 術 審 議 委 員 會 成立 審 查 專 案 小 組 ， 並 由 營 建 署 及 建 築 研 究 所 推 動 規 範 之 審查 及 發 佈 作 業 。3。 完 成 後 規 範 由 建 研 所 及 由 中 華 民 國 鋼 結 構 協 會 負 責 印 行並 加 強 推 廣 。 92/9/1593/1/6 施 工 規 範 研 修 93/2/694/3/20 設 計 規 範 研 修鋼 結 構 協 會 審 查 會 施 工 規 範 10次 ， 設 計 規 範 20次內 政 部 建 築 研 究 所 審 查 會 內 政 部 建 築 審 議 委 員 會 專 案 小 組 重 行 檢 討 編 定 鋼 結 構 設

7、 計 規 範 重 行 檢 討 施 工 規 範 並 將 銲 接 規 範 併 入 施 工規 範以 AISC規 範 為 藍 本 並 參 考 日 本 、 英 國 、加 拿 大 等 其 他 國 家 之 相 關 規 範 ， 並 考慮 國 內 鋼 骨 結 構 之 設 計 製 造 與 使 用 現況 ， 以 建 立 可 適 用 於 國 內 的 鋼 結 構 設計 規 範 。 結 構 設 計 之 觀 念 已 逐 漸 從 容 許 應 力 法 轉變 為 極 限 設 計 法 ， 此 種 設 計 方 法 考 量 載 重及 構 材 強 度 對 整 體 結 構 物 安 全 的 影 響 ， 也成 為 鋼 結 構 設 計 規 範

8、的 主 流 。設 計 者 可 藉 由 更 新 之 設 計 規 範 ，清 楚 地 了 解 鋼 結 構 構 造 物 之 力 學 行 為 ，設 計 安 全 、 經 濟 之 鋼 結 構 物 變 形 載重 結 構 設 計載 重 Q vs. 強 度 R 載 重 Q靜 載 重活 載 重 風 力地 震 力衝 擊 載 重 強 度 R1振 動2變 形 3疲 勞 斷 裂4降 伏5彈 性 挫 屈6非 彈 性 挫 屈 7塑 性 強 度8斷 裂1, 2, 35 4 7 86 Q RR/FS R, QASD 設 計 法 Q RQ x FS R, QPD 設 計 法容 許 應 力 設 計 法 (ASD)與 塑 性 設 計 法

9、 (PD) 極 限 設 計 法 中 之 強 度 與 載 重 分 佈 圖RQFrequency RmQm iiii QR )/ln( )/ln( QR mQR 22 /1 QR mm VV QRn =ln (R/Q)m0PF ln (R/Q)ln (R/Q) 安 全 指 標 破 壞 機 率 pf5 2.910-64 3.210-53 1.410-32 2.310-2桿 件 極 限 狀 態 張 力 構 材 降 伏 極 限 狀 態 0.9撕 裂 極 限 狀 態 0.75壓 力 構 材 0.85撓 曲 構 材 0.9 strengthcomputedstrengthactualareaspecifie

10、dareaactualstressyieldspecified stressyieldactualFA yg MFPRR nMaterial factor, M, 材 料 強 度 的 變 異 性Fabrication factor, F, 製 作 上 的 變 異 性Professional factor, P, 理 論 強 度 與 實 際 強 度 之變 異 性 文 句 修 正 、 編 排 調 整 、 符 號 說 明 刪 除 行 政 管 理 部 份 、 回 歸 技 術 規 範 鋼 結 構 施 工 相 關 法 規 國內鋼構工程起步較晚，鋼結構施工上常見一些爭議性的問題，而這些問題的解決方法常是業主

11、、設計單位、及施工單位間的妥協接受，但可能並未真正已解決問題。而問題的來源可能是因為設計者未能確實瞭解鋼結構的力學特性，或不清楚鋼構工程的施工特性，以致於所設計的結構甚難施工，而施工單位水準不一，尤其鋼構工程之承攬幾無限制，鐵工廠與鋼構廠無法分辨，有心做好工程品質之鋼構廠亦無法獲得應有之保障。 鋼 構 工 程 施 工 相 關 規 範 的 缺 乏 ， 材 料 標 準 的不 統 一 ， 常 造 成 鋼 構 工 程 施 工 的 混 亂 ， 而 為減 低 鋼 構 工 程 施 工 的 問 題 ， 建 立 鋼 結 構 施 工的 相 關 法 規 及 標 準 ， 有 其 必 要 性 。 鋼 結 構 施 工 規

12、 範研 擬 鋼 結 構 施 工 規 範 ， 除 包 含 鋼 結 構 使 用 材 料 、 工廠 製 造 、 現 場 安 裝 規 定 外 ， 亦 包 含 品 管 、 工 程 驗 收之 相 關 規 定 ， 研 究 過 程 中 除 參 考 AISC、 AWS、 JASS 等 美 日 相 關 規 範 外 ， 並 收 集 國 內 鋼 結 構 之 設 計 、 製造 、 使 用 狀 況 、 過 去 之 研 究 成 果 ， 以 期 使 本 施 工 規範 除 考 慮 結 構 力 學 之 要 求 外 ， 並 能 落 實 於 工 廠 之 製造 及 工 地 施 工 。 鋼 結 構 品 質 管 制 作 業 標 準鋼 結 構 工 程 施 工 主 要 是 以 鋼 構 廠 為 主 導 ， 但 由 於鋼 構 廠 角 色 介 於 機 械 加 工 及 土 木 營 造 之 間 ， 其 所需 遵 循 品 質 管 制 標 準 與 一 般 營 造 廠 完 全 不 同 ， 為落 實 鋼 結 構 之 品 質 管 制 作 業 ， 確 保 鋼 結 構 之 工 程品 質 ， 鋼 結 構 協 會 乃 研 訂 鋼 結 構 之 品 管 作 業 標 準 ，以 獲 致 符 合 結 構 安 全 且 能 提 昇 工 廠 製 作 流 程 之 品管 作 業 標 準 ， 希 望 增 進 鋼 結 構 工 程 之 品 質 。 Thank You