钢结构工程之工地管(二)陈纯森

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1、鋼結構工程之工地管理（二）陳純森高雄市結構技師公會學術委員會主任委員第五節安裝方法與技術（續）5-5鋼橋之接合型式橋梁與建築最大的差異是兩者之材料行為不同。橋梁屬於動態結構，隨時都有車輛行駛，橋梁不停的振動與往返變形，且振動之頻率很高，容易造成鋼料與銲道之疲勞破壞，輕微者造成銲道或鋼料的裂損，嚴重者會造成橋梁斷裂倒塌。美國的鋼橋於2007年曾經發生鋼橋疲勞破壞的掉落事件。由於工地的電銲較難控制施工品質，如有銲道瑕疵，在高頻率之往返載重下很容易產生疲癆破壞，甚或斷裂倒塌，所以鋼橋不宜在工地電銲。圖5-9為鋼橋之工地接頭多採螺栓接頭。【1】圖5-9鋼橋之工地接頭鋼

2、橋之另一特性為跨距比較長，垂直向之變位比較大，一般的設計都考慮預拱，安裝時必須將鋼橋微微上揚，待施工完成後其橋梁下垂至設計之高程，工地之安裝必須特別留意。至於鋼橋的接頭設置位置，由於鋼橋之加工製造屬於板片加工，鋼板切割時，可以將主梁鋼材以切割技巧直接延伸至應力比較小之部位，工地1的結合處無論是栓接或銲接，都是應力較小之部位，自無多層建築鋼結構接頭位置之設置問題。5-6工地結合方法鋼結構之工地接合方法以栓接（boltconnection）與銲接（welding）為主，早期之鋼結構接合還有鉚釘接合（rivetjoint）。由於鉚釘之施工技術國內幾乎失傳，善於鉚釘技

3、術的師傅寥寥無幾，設計案件亦甚少，故規範已刪除，惟外國則尚有相關之規範。圖5-10為多層建築工地之螺栓結合。螺栓鎖固後之檢查方法詳第九節之說明。【1】圖5-10螺栓接合至於電銲之方法，雖然一般鋼結構之銲接方法有七種，但工地常用的方法則僅有兩種，即手銲（shieldmetalarcwelding，簡寫SMAW）與包藥銲（fluxcoredarcwelding，簡寫FCAW）。其餘之潛弧銲（submergedarcwelding，簡寫SAW）則因為散裝之砂質助熔劑（flux）容易散落，工地操作不方便，甚少使用；而CO2電銲（gasmetalarcwelding，簡

4、寫GMAW）則怕吹風，工地也無法使用；電渣銲（electro-slagwelding，簡寫ESW）與電氣銲（electro-gaswelding，簡寫EGW）屬於工廠製作箱型柱內隔板所專用之銲接方法，不會在工地使用；剪力釘電銲（studwelding，簡寫SW）偶或在工地施作。圖5-11為2工地鋼柱與鋼柱對接所常用之包藥電銲方法。電銲之檢查方法亦詳列於第九節之說明。【1】圖5-11工地電銲施作5-7鋼承板安裝鋼結構建築之樓板或橋樑之橋面板雖然亦採用鋼筋混凝土設計，但常用鋼承板作為支撐混凝土的模板。鋼承板的吊裝速度比較快，而且施工後也不拆除，節省許多拆卸的工作。

5、大部分的鋼承板都作為模板用途而非結構性模板，所以也很少噴塗防火被覆。鋼承板的端部收頭有採用壓扁式處理，如圖5-12所示。也有採用端部封板方式收尾，如圖5-13所示。前者的密閉性能比較優良，澆築混凝土時比較不會漏漿。鋼承板於舖設前，工程師必須檢討浪板厚度，斷面強度、浪板跨拒與板縫固定方式，預防因灌漿造成爆模或漏漿之現象。一般之木模板即使爆模，拆模後仍可剷修改善，並用水泥砂漿粉刷整平。可是鋼承板爆模，因礙於無法拆模的關係，卻是無法處理，所以只能事前加以防範，事後則是無法治療。3圖5-12端部壓扁式鋼承板圖5-13端部封板式鋼承板【1】第六節特殊韌性之接頭1994年

6、於美國加州所發生之北嶺地震，部份建築鋼結構之損壞發生在樑柱接頭的介面，且有的裂損位置恰在電銲道，嚴重喪失鋼結構的韌性特質。其原因不外乎：1.樑柱接頭之銲接處理方式不佳，工地所採用之包藥電銲（fluxcoredarcwelding）施工品質太差，造成接頭容易受損。2.樑柱接頭有應力集中現象，特別於接頭介面之梁、柱斷面變化太大時，應力集中太明顯，無法發揮韌性功能。3.樑柱接頭之介面強度低於梁體本身，形成強梁弱柱之不良系統。為了提高鋼結構之韌性特質及防止上述類似災害，遂有下列之改善建議：41.避免應力集中：鋼結構之梁與柱接合處，梁與柱的寬度不宜相差太懸殊，避免應力過

7、度集中，而產生構材受力時急速破壞，以致結構系統毫無韌性可言。且接頭之圓弧形「老鼠洞」（ratholeorscallop）、背墊板（backbar）、起弧導板（endtab）亦應妥善設置，宜採用順暢之應力流工法，以減少應力集中現象。圖6-1為一般之接頭工法。AAA-A剖面【1】圖6-1一般常用接頭2.加強工法：一般的翼板加強工法，在鋼梁與鋼柱的接合介面，儘量將鋼梁的翼板放寬或加厚，使翼板能傳遞比較多的彎矩應力到箱型鋼柱橫隔板，而減少鋼梁腹板的彎矩分配，因為鋼梁腹板在箱型鋼柱內的相對位置，並無連續板接續腹板所傳遞之應力，故容易導致箱型鋼柱的面板被急速撕裂。加強工法

8、之處理如圖6-2所示。5M箱型柱H鋼梁