Transcript 鋼結構設計與施工規範之研修
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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
Slide 2
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。
Slide 3
•工業化造成二氧化碳排放量大幅增加，全
球氣候變遷急遽，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。
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•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。
•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)。
Slide 5
• 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
Slide 6
鋼結構之相關法規體系
內政部建築技術規則 鋼構造篇
鋼結構施工規範
容許應力設計法規範
極限設計法規範
鋼結構品質管制
作業標準
(1996，2007)
中華民國鋼結構協會
Slide 7
鋼結構設計規範、施工規範
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
鋼結構銲接規範
88年完成草案
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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。
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•92/9/15~93/1/6 施工規範研修
•93/2/6~94/3/20 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…
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• 重行檢討編定鋼結構設計規範
• 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。
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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
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結 構 設 計
載 重 Q v s. 強 度 R
強 度R
載 重Q
載重
靜載重
活載重
風力
地震力
衝擊載重
… ……
7
6
4
8
5
1, 2, 3
變形
1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
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Q
R /F S
R
R, Q
ASD 設 計 法
Q
Q x FS
R
R, Q
PD 設 計 法
容許應力設計法(ASD)與塑性設計法(PD)
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F requ ency
R
Q
Qm
Rm
i Ri iQi
極限設計法中之強度與載重分佈圖
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PF
0
[ln (R /Q )] m
ln (R /Q )
ln(
R / Q ) m
1n R m / Q m
=
ln ( R / Q )
ln (R /Q )
2
V R VQ
2
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安全指標
5
4
3
2
桿件
張力構材
壓力構材
撓曲構材
破壞機率pf
2.9×10-6
3.2×10-5
1.4×10-3
2.3×10-2
極限狀態
降伏極限狀態
撕裂極限狀態
0.9
0.75
0.85
0.9
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R R n MFP
Ag F y
actual yield
specified
yield
stress
actual
stress specified
area
actual strength
area computed strength
Material 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
Slide 21
• 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
Slide 22
鋼結構施工相關法規
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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、
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。
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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。
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鋼結構施工規範
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。
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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。
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Thank You
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
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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。
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•工業化造成二氧化碳排放量大幅增加，全
球氣候變遷急遽，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。
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•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。
•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)。
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• 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
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鋼結構之相關法規體系
內政部建築技術規則 鋼構造篇
鋼結構施工規範
容許應力設計法規範
極限設計法規範
鋼結構品質管制
作業標準
(1996，2007)
中華民國鋼結構協會
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鋼結構設計規範、施工規範
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
鋼結構銲接規範
88年完成草案
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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。
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•92/9/15~93/1/6 施工規範研修
•93/2/6~94/3/20 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…
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• 重行檢討編定鋼結構設計規範
• 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。
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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
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結 構 設 計
載 重 Q v s. 強 度 R
強 度R
載 重Q
載重
靜載重
活載重
風力
地震力
衝擊載重
… ……
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變形
1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
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Q
R /F S
R
R, Q
ASD 設 計 法
Q
Q x FS
R
R, Q
PD 設 計 法
容許應力設計法(ASD)與塑性設計法(PD)
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F requ ency
R
Q
Qm
Rm
i Ri iQi
極限設計法中之強度與載重分佈圖
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PF
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[ln (R /Q )] m
ln (R /Q )
ln(
R / Q ) m
1n R m / Q m
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ln ( R / Q )
ln (R /Q )
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V R VQ
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安全指標
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桿件
張力構材
壓力構材
撓曲構材
破壞機率pf
2.9×10-6
3.2×10-5
1.4×10-3
2.3×10-2
極限狀態
降伏極限狀態
撕裂極限狀態
0.9
0.75
0.85
0.9
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R R n MFP
Ag F y
actual yield
specified
yield
stress
actual
stress specified
area
actual strength
area computed strength
Material 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
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• 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
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鋼結構施工相關法規
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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、
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。
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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。
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鋼結構施工規範
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。
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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。
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Thank You