鋼筋混凝土設計手冊Š€術資料/gen/de… · · 2011-10-31midas gen 2012 技術文件...

鋼筋混凝土設計手冊 Gen 2012 Version 7.9.5

台灣邁達斯股份有限公司技術部製作

midas Gen 2012 技術文件

RC Ductile Design Guide (V7.9.5)

前言：

鋼筋混凝土設計手冊內文將針對 midas Gen 鋼筋混凝土設計、強柱弱梁檢

討、極限層剪力檢核等主要功能進行介紹，項目包含：

1. 指定 RC 設計規範 [TWN-USD100]

2. RC 設計之材料強度與各項參數

3. 指定鋼筋配置規則

4. 執行 RC 構架韌性設計

5. 查看梁、柱構件設計結果

6. 執行 RC 構架韌性檢核

7. 梁/柱設計力查詢

8. 樓層極限層剪力檢核

9. 調整梁、柱配筋再次檢討

10. 檢視各樓層梁、柱配筋結果

台灣邁達斯(股)公司 MIDAS Taiwan

RC - 1

1. 指定 RC 設計規範[TWN-USD100]

由設計功能選單指定鋼筋混凝土設計規範。

指令：Design > Concrete Design Parameter > Design Code…

樹狀功能表 (Menu Tree)

指定 RC 設計規範的 Concrete Design Code 對話框如下：

Concrete Design Code 對話框-1

Concrete Design Code 對話框各項功能說明：

Design Code：選取採用的鋼筋混凝土設計規範。

預設採用之規範為 TWN-USD100，將依據內政部營建署於

民國 100 年公佈的「混凝土結構設計規範」進行設計。

另可選擇美國 ACI、英國 BS、大陸 GB 等設計規範。

RC - 2

Apply Special Provision for Seismic Design：指定是否考慮耐震設計。

勾選此選項考慮「混凝土結構設計規範」第十五章耐震設計之特別

規定。不勾選則不考慮韌性設計。

需勾選此選項方可考慮梁柱韌性配筋、強柱弱梁韌性設計/檢核以及

極限層剪力檢討等功能！

勾選後，Concrete Design Code 對話框將顯示如下：

Concrete Design Code 對話框-2

Shear for Design：針對耐震設計特殊考量賦予“混凝土剪力強度參與係數

R”及“剪力放大係數 a1,a2”，並決定設計剪力 Vu 的來源方法。

(1) 混凝土剪力強度參與係數 R

midas Gen 由 V7.4.1 版本後即允許設計者修正 R 係數以便考量部

分混凝土提供的剪力強度。R*Vc (a1*SUM(Mpr)/L>max(Vu1,Vu2)/2)，

依規範 15.4.4.2 節，預設 R=0。

設計時若符合規範 15.4.4.2 節的相關規定必頇忽略混凝土提供

的剪力強度(Vc=0)，而由剪力鋼筋承擔全部設計剪力時，R 值設

定為 0。R 值輸入範圍為 0~1，由設計者自行斟酌採用。

RC - 3

(2) Method：選擇決定設計剪力的方法

Max(Vu1,Vu2)、 Min(Vu1,Vu2)、Vu1、Vu2 四者擇ㄧ。

Vu1=Vg + a1*SUM(Mpr)/L：設計重力載重所產生之剪力 Vg 加上

a1*塑鉸產生後引致之剪力 SUM(Mpr)/L

Vu2=Vg + a2*Veq ：設計重力載重所產生之剪力 Vg 加上

a2*設計地震力引致之剪力 Veq

即結構彈性分析所得之設計剪力。

a1：塑鉸產生後引致之剪力的比例放大係數。

a2：設計地震載重所產生之剪力的比例放大係數。

選台灣規範 TWN-USD100 時預設採用 Max(Vu1,Vu2)，即 Vu1,Vu2

取大值，a1, a2 為 1 的方法決定設計剪力！

SCWB Design/Checking Method：強柱弱梁設計/檢討方法功能選項。

V7.9.0 以上版本新增功能選項，允許設計者選擇根據設計撓曲強度

( nbbM )或計算彎矩強度( nbM )進行強柱弱梁設計/檢討。

(1) Design Strength 設計撓曲強度( nbbM )

根據設計撓曲強度( nbbM )進行強柱弱梁設計/檢討。請參照

92 年結構混凝土設計規範 15.5.2.2 節內容相關說明。

(2) Nominal Strength 計算彎矩強度( nbM )

根據計算彎矩強度( nbM )進行強柱弱梁設計/檢討。詳 100 年

度「混凝土結構設計規範」15.5.2.2 節相關說明。實際應用

上，此法配筋較為經濟且可解決低矮樓層韌性配筋過於保守

或不易配置的問題。

選台灣規範 TWN-USD100 時預設採用 Nominal Strength，依計算

撓曲強度( nbM )進行強柱弱梁設計/檢討。

Torsion Design：指定是否考慮梁之抗扭鋼筋設計。

勾選此項目考慮梁構件之扭力鋼筋設計，其中根據結構版梁系統束

制情況可考慮採用扭力折減係數 Torsion Reduction Factor for Beam

折減部分之設計扭力值。該值的範圍介於 0~1，由設計者自行斟酌

採用。

RC - 4

2. RC 設計之材料強度與各項參數

以下介紹 RC 構架設計/斷面強度檢討相關之強度折減因數、最大鋼筋量限

制與修正混凝土抗壓強度、鋼筋降伏強度等設計參數的指派方法。

強度折減因數

指令：Design > Concrete Design Parameter > Strength Reduction Factor…

參考規範 § 2.3.2 強度折減因數

Strength Reduction Factors (TWN-USD100) 對話框

程式依據規範§ 2.3.2 判斷屬於"拉力控制斷面"、"壓力控制斷面"及"過渡斷

面"，決定採用之強度折減因數規定值。

最大鋼筋量限制

指令：Design > Concrete Design Parameter > Limiting Maximum Rebar Ratio…

Limiting Maximum Parameter 對話框

RC - 5

1 Rebar Ratio：分別輸入剪力牆、柱構件、斜撐設計的最大鋼筋比，

預設值鋼筋比為剪力牆 4%、柱 3%、斜撐 3%。

材料強度

指令：Design > Concrete Design Parameter > Modify Concrete Material…

Modify Concrete Materials 對話框

Material List：顯示檔案內已建立之鋼筋與混凝土材料性質資訊。

Concrete Material Selection：選定混凝土材料性質。

Rebar Selection：選定採用主筋、剪力筋的鋼筋降伏強度等級。

分析時所指定的材質資料(Material)只有混凝土抗壓強度 fc’，並無

指定鋼筋降伏強度 fy, fys；因此主筋 (Main Rebar)、剪力筋

(Sub-Rebar)之鋼筋降伏強度等需由此對話框指定。此處若未加以

指定修改，則程式會依預設的鋼筋降伏強度進行鋼筋設計與斷面

檢核！

設計者可由 Tool > Preference 指令編輯程式內預設的基本資訊。

預設的設計規範與材料性質依 Preference 對話框內 Environment >

Design 選項設定 Design Code, Material Code, Material DB 等。

RC - 6

Preference 對話框

目前程式中表示的鋼筋種類稱呼預設採 CNS 560，如下表。

* 鋼筋混凝土用鋼筋之種類

種類符號 fy

(kgf/cm2) 新稱呼原舊稱呼

光面鋼筋 SR 240 SR 24 2,400

SR 300 SR 30 3,000

竹節鋼筋

SD 280 SD 28 2,800

SD 280W - 2,800*

SD 420 SD 42 4,200

SD 420W SD 42W 4,200*

SD 490 SD 50 4,900

* CNS 560：(1)增進焊接性 (2)較適合反覆彎曲加工

Modify Concrete Material 功能係用來修正模型內某部份混凝土材料參

數與指定鋼筋降伏強度，此處修改的材料參數並不會影響先前的彈性

應力分析結果，只會反應到執行構件設計與斷面強度檢核上，因此亦

可應用於分析與設計欲採用不同的混凝土抗壓強度之情況。

RC - 7

3. 指定鋼筋配置規則

指令：Design > Concrete Design Parameter > Design Criteria for Rebars...

或 Design > Concrete Design Parameter > Design Criteria for Rebars by Member...

Design Criteria for Rebars 對話框

Design Criteria for Rebars 提供設計者針對梁、柱、斜撐、牆構件個別指定鋼

筋配置的規則，由設計者決定採用的主筋(Main Rebar)、剪力筋(Stirrups)、

腰筋/扭力筋(Side Bar)號數、剪力筋肢數(Arrangement)，及梁斷面混凝土上/

下側外緣到主筋中心的距離(dT, dB)、柱斷面混凝土兩側外緣到主筋中心的

距離( d0)等相關鋼筋配置資訊。

RC - 8

上述指令 Design Criteria for Rebars 所指定的鋼筋配置規則將套用到分析模

型中所有的梁、柱、斜撐、牆構件(即指定給整體構件)。如欲對個別構件進

行指派，實務應用上可依樓層區分鋼筋號數，或大梁小梁採用不同號數等，

均可使用 Design Criteria for Rebars by Member...指令，配合選取功能圈選個

別構件後另行指派鋼筋配置規則。

Design Criteria for Rebars by Member - Beam 對話框

Doubly Rebar：梁構件採雙筋設計方法 ( k*0.75*Rhob , k = 1)。

勾選此項則梁構件採雙筋斷面設計，設計者可輸入 k 係數指定最大

拉力鋼筋量反應拉、壓鋼筋配置，依彈性分析結果求得之需求鋼筋

量超過 k*0.75ρb者，採雙筋設計法。ㄧ般情況下設定 k=1 (0.75ρb)，

即預設值。

Consider Spacing Limit for Main Rebar：考量主筋間距與鋼筋搭接方法。

勾選此項目配筋時將會考慮主筋之最小間距配置規則。

None：配置主筋支數時不考慮搭接的影響

50% ：配置主筋支數時考慮交錯佈置搭接的情況

100%：配置主筋支數時考慮重疊搭接的情況

3 連結表格

RC - 9

3 連結表格：表格內顯示已指派鋼筋配置規則的個別構件與配置資訊，設

計者可直接在表格內按[Beam]、[Column]、[Brace]、[Wall]表

單修改資料。

Design Criteria for Rebars by Member 表格 [Beam]表單

斷面設計時考量主筋最小間距限制、搭接方法等決定斷面寬度內可

佈置的鋼筋支數，預設選項為勾選考慮主筋之最小間距限制並設定

為“None”不考慮搭接對主筋排放的影響。

實務應用上，建議梁設計時依預設勾選考量主筋最小間距限制、搭

接方法等決定單層配置支數，對於柱設計則可考慮取消勾選預設

“Consider Spacing Limit for Main Rebar”選項以求得最大鋼筋量，提供

設計者接續多元的鋼筋配置，如擺兩層或考慮束筋等後續措施。

梁、柱斷面混凝土外緣到主筋中心的距離(dT,dB,d0)，預設值為 0，

表示該距離交由程式自動計算。但設計者亦可自行按斷面配置情況

先行輸入此距離，如 6.5cm, 7cm 等可獲得更精準的設計結果。

RC - 10

4. 執行 RC 構架韌性設計

執行韌性設計，請務必確認已勾選 Concrete Design Code 對話框內的 “Apply

Special Provisions for Seismic Design”選項，才有考慮耐震設計功能。

Concrete Design Code 對話框

midas Gen RC 韌性設計/檢核觀念說明：

執行韌性設計時，程式先依彈性分析之設計載重組合進行梁構件斷面設計，

求出需求鋼筋量(As,req)，再按照設計者指定的 Design Criteria for Rebars 進

行主筋數量配置，按實配鋼筋量(As,usd)檢討撓曲強度 Mu/ΦMn≦1.0，確

認斷面強度足夠。隨後按 1.25fy、Φ=1.0 計算梁端可能彎矩強度(Mpr)，進

一步決定梁設計剪力Vu，完成梁構件剪力筋配置與相關間距、鋼筋量檢討。

當設計者在 Concrete Design Code 功能內有勾選 Torsion Design 選項時，程

式對於梁構件會另行檢討扭剪強度並配置適當的扭力鋼筋量(As,v ; Asl)。

根據強柱弱梁彎矩分配概念決定柱構件之設計彎矩、設計剪力值，進行 P、

M、V 強度計算檢討，完成柱構件之主筋、剪力筋配置。

RC - 11

梁、柱構件設計完成後，設計者可直接檢核強柱弱梁檢討(即梁柱接頭撓曲

強度檢討)與樓層極限層剪力檢核功能，並獲取相關報表資料，此部分的韌

性檢核結果係採程式自動化設計所決定之配筋條件而得。

在不變更構件尺寸、材料強度的前提下，若經設計者檢視程式自動設計之

配筋結果，判定需要手動修改局部構件之鋼筋配置量，再予以進行強柱弱

梁檢討、樓層極限層剪力檢討時，可透過修正梁、柱鋼筋配置的相關指令

Modify Beam/Column Section Data 進行鋼筋資料編輯工作，待確認鋼筋配置

後，所有已修改鋼筋配置的構件需要執行 Concrete Beam/Column Checking

指令重新核算斷面強度，方可接續強柱弱梁檢討與樓層極限層剪力檢核功

能，並獲取相關報表資料，此部分的韌性檢核結果係以設計者修正後之配

筋條件計算而得。

目前 midas Gen 提供的構件韌性設計執行方式有兩種，如下說明：

(1) 梁、柱設計分開進行：執行全部構件或選取局部梁、柱構件個別單獨

執行設計，得到梁、柱構件配筋結果。

指令：Design > Concrete Code Design > Beam Design…或 Column Design…

(2) 梁、柱設計同時進行：一個指令完成所有梁、柱構件設計，得到梁、

柱構件配筋結果。

指令：Design > RC Strong Column-Weak Beam > Ductile Design...

設計者可根據模型內梁、柱構件的數量及結構系統的配置情況選擇局部設

計，或是一次進行完整的全構架梁、柱構件韌性設計。

[請注意]單獨執行局部柱構件設計前，該柱構件上、下兩端接續之梁構件需

已完成斷面設計，方有數據資料可以進行分配決定柱設計力。

前述步驟 1.~3.各項 RC 設計相關參數指派完成後，執行 Beam Design/Column

Design 或 Ductile Design 指令開始進行 RC 構架強柱弱梁韌性設計，程式會

依照所指定的設計規範、材料強度、設計參數與鋼筋配置規則等進行梁、

柱構件的韌性設計。

RC - 12

執行 Concrete Beam Design 時的設計進度對話框如下：

RC 梁構件設計執行中

執行 Concrete Column Design 時的設計進度對話框如下：

RC 柱構件設計執行中

執行 Ductile Design 時會先對梁構件進行設計，再對柱構件進行設計，執行

時畫面出現的進度對話框依序如下：

RC 梁構件設計執行中 RC 柱構件設計執行中

5. 查看梁、柱構件設計結果

梁、柱構件韌性設計執行結束後，會出現依照台灣規範（TWN-USD100）進

行 RC 韌性設計的梁構件與柱構件之設計結果視窗。

TWN-USD100 RC-Beam Design Result Dialog 梁設計結果視窗

TWN-USD100 RC-Column Design Result Dialog for SCWB 柱設計結果視窗

設計結果對話框將顯示在全視窗的左側，當同時執行梁、柱設計時，兩

者之設計結果視窗會相疊在全視窗的左側，梁的設計結果對話框會疊在

柱設計結果對話框的下方，稍微移動一下柱設計結果對話框的位置將兩

視窗錯開即可分別查看梁、柱設計結果。

RC - 13

TWN-USD100 RC-Beam Design Result 對話框

預設會將結果依 Property

(也就是 Section) 排序，並

表示出總合 Critical Section

的設計結果。可將其切換為

Sorted by Member 以檢視

各構件設計結果斷面強度

不足(NG 顯示為紅色)的細

節。

RC 梁設計結果

RC - 14

梁設計結果視窗檢視欄位說明：

(1) Sorted by Property：按斷面檢視結果

RC 梁配筋設計結果總表，資料顯示方式預設 by Property，表格中列出所有

梁斷面之設計結果，並總合各控制斷面(Critical Section)的設計結果。

按梁斷面檢視欄位

表格中所列梁構件設計的相關資料有：梁編號(MEMB)、構件長度(Span)、

斷面編號(SECT)、斷面名稱(Section)、斷面尺寸(Bc,Hc)、鋼筋混凝土材料性

質（混凝土抗壓強度 '

cf 、主筋與剪力鋼筋降伏強度 ,y ysf f ）等基本的構件設

計資訊。表中欄位「CHK」是依「POS：I, M, J」列出構件 I 端、中段、J 端

的設計結果是否滿足規範需求。

表中欄位「CHK」若為 OK 表示完成主筋與剪力筋的設計與強度驗算，**V

表示設計剪力已超過 '2.12 cf bd ，其他尚有 N**, *P*, NP*...等不同的 CHK 狀

況，表示實配鋼筋計算之撓曲強度仍不足抵抗設計彎矩，即 / 1.0u nM M 。

設計者可根據「CHK」結果判定斷面 NG 原因係由正/負彎矩或剪力控制，

再進行檢討與修正。各項 CHK 狀況可另行參照 On-line Help 說明。

(2) Sorted by Member：按構件檢視結果

設計者可將配筋設計結果表之顯示方式切換為 by Member，表格中將列出

所有梁構件之個別設計結果。

在設計結果對話框右下方有一「>>」符號，按下該按鈕，可顯示各斷面

或各構件所有斷面參數及設計力、鋼筋配置結果。

RC - 15

按梁構件檢視欄位

如上圖所示依 by Member 顯示的表格，除了上述 by Property 顯示之設計資

訊外，還詳細依「POS：I, M, J」列出構件 I 端、中段、J 端之主筋與剪力筋

設計結果。如鋼筋量（頂層主筋面積 AsTop、底層主筋面積 AsBot）、實配

主筋號數與支數（Rebar：6-3-D19 為 9 支 D19 鋼筋，第一層配置 6 支，第

二層配置 3 支）、剪力筋鋼筋量（AsV）、扭剪鋼筋量（AsVT）、縱向扭力鋼

筋量(AsL)、實際橫向鋼筋配筋肢數與間距（Stirrup：2Av -D13@150 mm）、

設計彎矩(負彎矩 N(-)Mu,正彎矩 P(+)Mu)、設計剪力(Vu)、設計扭力(Tu)與控

制的載重組合編號(LCB)等。設計者可直接檢閱與查找各構件的設計結果。

勾選對話框左下方「Connect Model View」連結模型視景選項，當勾選

「SEL」欄位中任一構件或多個構件，將對應於模型視景選取該構件。此功

能亦可反向操作，由模型視景選取某構件，會自動對應到表格中勾選該構

件的設計結果欄位。此功能方便設計者雙向對照模型中桿件位置及其設計

結果資訊。

RC - 16

設計結果對話框下方功能按鈕

對話框下方「Result View Option」為結果檢視選項，預設為 All，表格中

顯示所有執行設計的構件，設計者若將檢視切換為 OK 或 NG，即可篩選出

表格中 OK 或 NG 的構件。一般操作上若要快速查看 NG 構件有哪些，可將

「Result View Option」檢視切換到 NG，並配合「Connect Model View」功

能，用「Select All」按鈕勾選表中所有構件，即可於模型視景對應出所有

NG 的構件(即模型視景中被選取的構件)。

配筋設計結果總表方便設計者檢視構架統整的設計結果資訊，若欲仔細查

看更詳細的構件設計細節，程式另外提供兩種檢視方式，首先勾選「SEL」

欄位中任一構件，按對話框左下方之：

「Graphic...」按鈕可以簡圖方式檢視梁構件詳細的配筋資訊。

剪力筋的間距以 mm 單位表示。

「Detail...」按鈕可檢視梁構件配筋設計的詳細計算書，程式會以

MIDAS/Text Editor 文字編輯器顯示構件設計的詳細計算程序。

若要列印部分梁構件或全部梁構件之設計結果報表，請先勾選「SEL」欄位

中任一構件或多個構件，或按全選，再按對話框下方

「Summary...」按鈕可以文字檔案方式輸出所選取構件之設計結果。

RC - 17

「Graphic...」梁配筋資訊

TWN-USD100

RC - 18

「Detail...」梁設計詳細計算書

按文檔視窗右上方關閉開啟的 Detail 計算書報表，將會出現詢問是

否儲存檔案的警告訊息，若不儲存請按離開並關閉暫存檔。

RC - 19

「Summary...」梁設計結果報表

RC - 20

針對梁構件韌性設計部分(Concrete Beam Design & Ductile Design)，參照梁

構件「Detail...」詳細計算書，擷取部份內容概略說明如下。

梁端可能彎矩強度（prM ：Probable Beam Flexural Strength）

以雙筋法推求梁端可能彎矩強度prM ，拉力鋼筋之降伏應力為 1.25fy，

強度折減係數ψ=1.0，不考慮折減，計算方法如下圖示說明。

As,Bot,I

,pr IM

,pr JM

As,Top,J

Clockwise 順時針向

AsTop,I

,pr IM

,pr JM

JI As,Bot,J

Counter-Clockwise 逆時針向

AsTop,I

As,Bot,J

As,Bot,I

As,Top,J

雙筋法計算prM

梁可能彎矩強度prM 的計算

RC - 21

梁設計剪力（ eV ）

梁設計剪力 eV 的計算係按規範 § 15.4.4.1 規定，採用塑鉸產生後引致

之剪力，加上垂直載重所產生之剪力計算之，公式如下：

, ,, , , ,

g ge CW e CCWn n

pr I pr J pr I pr JM M M M

V V V Vl l

CW:順時針向 CCW:逆時針向

分析模型有考慮 Panel Zone Effect 或 Beam End Offset 指令時，會

以構件淨跨度(nl )計算設計剪力！

梁設計剪力 eV 的計算

剪力筋設計

依梁設計剪力計算需求之剪力鋼筋量 Av 並檢討閉合箍筋最大間距規

定等配置適當的剪力筋。另按 § 15.4.4.2 節規定，當不計入混凝土提

供的剪力強度時，計算過程會以“(See 15.4.4.2)”表示由該條文控制；前

述(RC-2 頁)在 Concrete Design Code 對話框內允許設計者輸入 R 係數考

量部分混凝土提供的剪力強度，因此若設計者採用之 R 值非按照規範

15.4.4.2 節規定(預設 R=0)而考慮計入部分混凝土提供的剪力強度時，

計算報表中將標示註明計算之“RatVc”與“(By User)”表示該參數係由設

計者所指定。

RC - 22

配置梁剪力筋(Vc=0 , R=0)

配置梁剪力筋 (R*Vc, R=0.5)

扭力筋設計

扭力若未超過開裂扭矩 crT 的四分之一，則不致造成結構撓曲或剪力強

度顯著的降低，因此可以不計扭力的影響。若判斷需配置扭力筋，程

式將檢討斷面尺寸提供的扭矩強度是否足夠，再依梁設計扭力計算需

求之扭力橫向鋼筋量 tA 及扭力縱向鋼筋量 A ，並檢討橫向閉合箍筋最

大間距規定，配置適當的橫向閉合箍筋與縱向扭力鋼筋。

RC - 23

配置梁扭力筋

RC - 24

TWN-USD100 RC-Column Design Result for SCWB 對話框

預設會將結果依 Property

(也就是 Section) 排序，並

表示出總合各項控制 (軸

力、彎矩、剪力)的設計結

果。可將其切換為 Sorted

by Member 以檢視各構件

設計結果及斷面強度不足

(NG 顯示為紅色)的細節。

RC 柱設計結果

RC - 25

柱設計結果視窗檢視欄位說明：

(1) Sorted by Property：按斷面檢視結果

RC 柱配筋設計結果總表，資料顯示方式預設 by Property，表格中列出所有

柱斷面之設計結果，並總合各控制斷面(Critical Section)的設計結果。

按柱斷面檢視欄位

表格中所列柱構件設計的相關資料有：柱編號(MEMB)、斷面編號(SECT)、

斷面名稱(Section)、斷面尺寸(Bc,Hc)、構件高度(Height)、鋼筋混凝土材料

性質（混凝土抗壓強度 '

cf 、主筋與剪力鋼筋降伏強度 ,y ysf f ）等基本的構件

設計資訊。表中欄位「CHK」是顯示該斷面之設計結果是否滿足規範需求。

表中欄位「CHK」若為 OK 表示完成主筋與剪力筋的設計與強度驗算，P、

M、V 分別代表軸力、彎矩、剪力檢核，「CHK」若為 PMV 則表示軸力、彎

矩及剪力之強度均不足夠，若為**V 表示設計剪力已超過 '2.12 cf bd ，其他

尚有 P**, *M*, PM*...等不同的 CHK 狀況，表示實配鋼筋計算之斷面強度仍

不足抵抗設計外力。設計者可根據「CHK」結果判定斷面 NG 原因為軸力、

彎矩或剪力控制，再進行檢討與修正。各項 CHK 狀況可另行參照 On-line

Help 說明。

(2) Sorted by Member：按構件檢視結果

設計者可將配筋設計結果表之顯示方式切換為 by Member，表格中將列出

所有柱構件之個別設計結果。

在設計結果對話框右下方有一「>>」符號，按下該按鈕，可顯示各斷面

或各構件所有斷面參數及設計力、鋼筋配置結果。

RC - 26

按柱構件檢視欄位

如上圖所示依 by Member 顯示的表格，除了上述 by Property 顯示之設計資

訊外，另詳細列出該構件之主筋與剪力筋設計結果。如主筋鋼筋量（Ast）、

實配主筋號數與支數（V-Rebar：12-4-D22為 12支分四排擺放的 D22鋼筋）、

剪力筋鋼筋量（AsH）、實際橫向鋼筋配筋肢數與間距（H-Rebar：3Av -D13@70

mm）、設計軸力(Pu)、設計彎矩(Mc)、設計剪力(Vu)與控制的載重組合編號

(LCB)、軸力、彎矩、剪力應力比(Rat-P, Rat-M, Rat-V)等資訊。設計者可直接

檢閱與查找各構件的設計結果。

勾選對話框左下方「Connect Model View」連結模型視景選項，當勾選

「SEL」欄位中任一構件或多個構件，將對應於模型視景選取該構件。此功

能亦可反向操作，由模型視景選取某構件，會自動對應到表格中勾選該構

件的設計結果欄位。此功能方便設計者雙向對照模型中桿件位置及其設計

結果資訊。

RC - 27

設計結果對話框下方功能按鈕

對話框下方「Result View Option」為結果檢視選項，預設為 All，表格中

顯示所有執行設計的構件，設計者若將檢視切換為 OK 或 NG，即可篩選出

表格中 OK 或 NG 的構件。一般操作上若要快速查看 NG 構件有哪些，可將

「Result View Option」檢視切換到 NG，並配合「Connect Model View」功

能，用「Select All」按鈕勾選表中所有構件，即可於模型視景對應出所有

NG 的構件(即模型視景中被選取的構件)。

配筋設計結果總表方便設計者檢視構架統整的設計結果資訊，若欲仔細查

看更詳細的構件設計細節，程式另外提供兩種檢視方式，首先勾選「SEL」

欄位中任一構件，按對話框左下方之：

「Graphic...」按鈕可以簡圖方式檢視梁構件詳細的配筋資訊。

「Detail...」按鈕可檢視梁構件配筋設計的詳細計算書，程式會以

MIDAS/Text Editor 文字編輯器顯示構件設計的詳細計算程序。

若要列印部分柱構件或全部柱構件之設計結果報表，請先勾選「SEL」欄位

中任一構件或多個構件，或按全選，再按對話框下方

「Summary...」按鈕可以文字檔案方式輸出所選取構件之設計結果。

RC - 28

「Graphic...」柱配筋資訊

TWN-USD100

RC - 29

「Detail...」柱設計詳細計算書

按文檔視窗右上方關閉開啟的 Detail 計算書報表，將會出現詢問是

否儲存檔案的警告訊息，若不儲存請按離開並關閉暫存檔。

RC - 30

「Summary...」柱設計結果報表

勾選「SEL」欄位中任一構件並按對話框左下方「Draw PM Curve...」按鈕

可繪製柱構件三維軸力-彎矩交互影響線圖。

RC - 31

P-M Interaction Curve 對話框

移動滑鼠到三維交互影響圖中，以滑鼠控制旋轉檢視三維交互影響圖。

按對話框右下角「Print Result」鍵，即會以 MIDAS/Text Editor 文字編輯

器顯示交互影響線圖各點計算資料。

針對柱構件經由強柱弱梁韌性設計部分，參考柱構件「Detail...」詳細計算

書，擷取部份內容概略說明如下。

柱上、下端設計彎矩

柱上、下端之設計彎矩是按 § 15.5.2 建議採行的分配方法計算，依分

析模型受彈性水平地震力作用下該節點的柱端彎矩等比例放大。

RC - 32

Mce, T

Mce, B

Mbe, L Mbe, R

(6/5)M-g, L (6/5)M-g, R

上下柱端設計彎矩計算：

(1) 以 Design Strength 設計撓曲強度( nbbM )分配計算柱設計彎矩

,, ,1, ,

ce Tc T u Tbn L bn R

ce T ce B

ce Bc B u Bbn L bn R

ce T ce B

MM M M k M

(2) 以 Nominal Strength 計算彎矩強度( nbM )分配計算柱設計彎矩

,, ,1, ,

ce Tc T u Tbn L bn R

ce T ce B

ce Bc B u Bbn L bn R

ce T ce B

MM M M k M

公式中， , ,1

ce T ce B

be L be R

; k1 修正係數為接頭處梁、柱彎矩比值。

k1 係數是修正梁有角度時（或正交梁有角度）時，對柱構件產生之分

力修正， ,

, ,( )

ce T ce B

M M與 ,

, ,( )

ce T ce B

M M分別為上、下柱端彎矩分配係數。

如下圖所示，若有考慮強柱弱梁設計，在詳細計算書中將顯示出

Design Forces of y(z)-direction For Ductile Design 的設計彎矩值。

Mcy、Mcz：柱 y、z 向彈性分析所得的彎矩值

Mdy、Mdz：柱 y、z 向經由強柱弱梁彎矩分配所得的彎矩值

Muy、Muz：柱 y、z 向採用的柱設計彎矩值，為彈性分析與強柱弱梁

彎矩分配兩者取大，即 Muy=Max[Mcy, Mdy] ; Muz=Max[Mcz, Mdz]。

RC - 33

柱設計彎矩的計算

柱端可能彎矩強度

柱上、下端之可能彎矩之分配方法係採用梁塑鉸產生後計算之梁端可

能彎矩強度，按分析模型受彈性水平地震力作用下該節點的柱端彎矩

等比例放大。

ce Ticp T bp

ce T ce Bi

i ce Bcp B bp

i ce T ce B

MM M k

如下圖所示，在詳細計算書中將顯示出 Probable Moments of Local-y

Direction 的柱端可能彎矩強度。

Mcpy.I_CW、Mcpy.J _CW：柱 y 向 I、J 端可能彎矩強度(順時鐘方向)

Mcpy.I _CCW、Mcpy.J _CCW：柱 y 向 I、J 端可能彎矩強度(反時鐘方向)

以及 Probable Moments of Local-z Direction 的柱端可能彎矩強度。

Mcpz.I_CW、Mcpz.J_CW：柱 z 向 I、J 端可能彎矩強度(順時鐘方向)

Mcpz.I_CCW、Mcpz.J_CCW：柱 z 向 I、J 端可能彎矩強度(反時鐘方向)

柱端可能彎矩的計算

RC - 34

柱設計剪力

柱設計剪力 eV 的計算係按規範 § 15.5.5.1 規定，採用梁塑鉸產生後計

算之柱端可能彎矩強度引致之剪力。

, ,1 icp B cp Tie

柱設計剪力 eV 的計算

分析模型有考慮 Panel Zone Effect 或 Beam End Offset 指令時，會以

構件淨跨度(nl )計算設計剪力！

柱端可能彎矩與設計剪力 eV 的計算示意請參考下圖。

RC - 35

(i+1)FL

1 , ,( )

i ce T

i cp T bp

i ce T ce B

MM M k

,bp RM ,bp LM

1 , ,( )

i ce B

i cp B bp

i ce T ce B

MM M k

1 1 , ,( )

i cp B i cp T

V Ultimate Shear Force of column

, ,( )

i ce T

i cp T bp

i ce T ce B

MM M k

, ,( )

i ce B

i cp B bp

i ce T ce B

MM M k

,bp RM

,bp LM

, ,bp bp L bp RM M M

[ 順時針方向 ]

, ,bp bp L bp RM M M

圖柱端可能彎矩與設計剪力 eV 的計算方法

RC - 36

剪力筋設計

程式先依規範 § 15.5.4.1 公式(15-3)與(15-4)考量圍束區之緊密箍筋，計

算橫向鋼筋斷面積需求，及§ 15.5.4.2 的間距規定，再逕行配置需求剪

力筋。

'0.3 ( )( 1)

'0.09 ( )

gcsh c

AfA s b

fA s b

(15-3), (15-4)

柱圍束區之緊密箍筋間距限制

柱需求鋼筋量與剪力筋配置

RC - 37

Gen的 Strong Column-Weak Beam > Ductile Design強柱弱梁韌性設計功能對

於具有地下結構體的分析模型，自動以基面(G.L.)為分界，僅基面以上梁/

柱構件會進行強柱弱梁彎矩分配進行柱設計，而基面以下(含基面)的各構

件將不考量強柱弱梁彎矩分配，但仍考量韌性配筋原則。

有關模型基面的設定請參考 Model > Building > Control Data 指令，"Use

Ground Level"選項設定基面高程的功能。一般基面高程座標應設定與一樓

柱底節點的 Z 座標值相同。

Building Control 對話框

RC - 38

6. 執行 RC 構架韌性檢核

RC 構架韌性設計完成後，程式將依實配鋼筋量(As,usd)進行梁柱接頭之彎矩

強度檢核，確定柱之彎矩強度是否符合規範 § 15.5.2.2 公式(15-1)規定，意

即強柱弱梁需求。

6 5nc nb

M M (15-1)

式中：

ncM = 連接於接頭各柱在接頭中心之計算彎矩強度之總和。

nbM = 連接於接頭各梁在接頭中心之計算彎矩強度之總和。

指令：Design > RC Strong Column-Weak Beam > Ductile Checking...

指令功能表

執行 Ductile Checking 直接於模型上顯示強柱弱梁比值，該 Ratio 將依據

Concrete Design Code 對話框內選定之 SCWB Checking Method 檢討之。

(1) 以 Design Strength 設計撓曲強度進行檢討

c cnc T nc B

b nb L b nb R

M MRatio

(2) 以 Nominal Strength 計算彎矩強度進行檢討

nc T nc B

nb L nb R

M MRatio

RC - 39

執行 Ductile Checking 檢核強柱弱梁比值參數設定如下說明。

Ductile Checking 對話框

Output Option：輸出選項

Angle(Global Axis)：按全球座標軸顯示 (預設選項)

Column Local Axis：按柱軸方向 Local-y, Local-z 顯示

Direction：顯示方向

Min. Ratio by Both Direction：順時針/逆時針方向兩者取最小值

Clockwise：顯示順時針方向比值

Counter-Clockwise：顯示反時針方向比值

Capacity Ratio：強度比

All：顯示所有節點之比值

Acceptance Limit：顯示出不符合係數 1.2 的節點與比值資料。按

規範預設值 Acceptance Limit = 1.2，設計者亦可修改。

強柱弱梁檢核(Ductile Checking)，對每ㄧ個載重組合下柱構件之彎矩強

度係以單軸 P-M 交互影響曲線及相對應的軸力求得。

RC - 40

在強柱弱梁設計(Ductile Design)時，設計彎矩強度係以雙軸 P-M 交互影

響曲線法求得，因此，Ductile Design 與 Ductile Checking 所得柱構件之

設計撓曲強度計算上可能會不同。

查看強柱弱梁比值表：

指令：Design > RC Strong Column-Weak Beam > Strong Column-Weak Beam

Ratio Table...

指令功能表

此功能同前述之 RC 構架韌性檢核 Ductile Checking，係以表格方式顯示梁與

柱所提供之彎矩強度(Beam Strength & Column Strength)，以及強柱弱梁比

值 Ratio，確定是否符合規範 § 15.5.2.2 強柱弱梁需求。

強柱弱梁比值的表格可依全球座標系(Global Axis )或柱軸方向(Column

Local Axis )表示，兩種方式皆可列出順時針/逆時針方向結果，如下頁圖

所示。由於程式會自動判斷最頂層柱頂節點，這些節點將不做強柱弱梁比

值檢討(Ratio=99.99)，因此設計者可透過 Records Activation 對話框排除最頂

層柱頂節點後再輸出檢核表格。

RC - 41

Records Activation 對話框

表強柱弱梁比－Angle(Global Axis)

表強柱弱梁比－Column Local Axis

RC - 42

7. 梁/柱設計力查詢

執行 Strong Column-Weak Beam > Ductile Design 強柱弱梁韌性設計後的梁/

柱構件設計力查詢。

梁構件 I 端、中段、J 端之設計力為考慮各載重組合包絡值，取區間內彎矩

最大值進行設計，因此不一定是構件之 I 端、1/4、1/2、3/4、J 端斷面分析

內力。柱構件大多數由強柱弱梁彎矩分配所控制，因此不一定是彈性分析所

得之最大彎矩。故設計力與彈性分析內力結果(Results > Result Tables > Beam

Forces)不一定相同，設計者可透過 Concrete Design Force 功能查詢進行梁/

柱構件設計時最終採用之設計力，無論是考慮韌性或非韌性設計條件，均可

透過此功能查詢構件設計力。

指令：Design > Concrete Design Force > Beam Design Force...

Design > Concrete Design Force > Column Design Force...

Beam Design Force 表格

RC - 43

Column Design Force 表格

8. 樓層極限層剪力檢核

為使建築物各層具有均勻之極限剪力強度，無顯著弱層存在，計算設計地

震力作用下各層的極限剪力強度。各層的極限剪力強度為柱之極限剪力與

牆之極限剪力強度的總和。任ㄧ層強度與其設計層剪力的比值低於其上層

所得比值 80%者，視為弱層。

柱之極限剪力即為 Ductile Design 強柱弱梁設計所決定的柱設計剪力，而牆

之極限剪力計算，程式目前係參照[土木 404-90]混凝土工程設計規範之應用

(下)建議之方法考量。

梁、柱構件均完成韌性設計後，由以下指令查看樓層之極限層剪力結果表。

指令：Results > Result Tables > Story > Ultimate Story Shear Force Check...

RC - 44

Ultimate Story Shear Force Check 表格-X 向

Ultimate Story Shear Force Check 表格-Y 向

( / )0.8

( / )p e i

者為顯著弱層。表格中，分別對順時針向/反時針向

檢討 Beta1 與 Beta2 值後兩者取小，若為弱層則表示為“NG”。

對於 X 向與 Y 向設計地震力作用方向必頇如上頁圖中與所示，輸入相

對應的地震力作用角度，X 向(Angle=0 度)與 Y 向(Angle=90 度)按 Apply 鍵確

認，方可得到相對應之樓層極限層剪力檢討資料。

RC - 45

9. 調整梁、柱配筋再次檢討

梁、柱構件均完成韌性設計後，程式已自動賦予梁、柱構件之斷面實配鋼筋。

在不變更構件尺寸、材料強度的前提下，若設計者因考慮鋼筋連續性或其他

因素(如強柱弱梁比 NG、極限層剪力 NG)，頇手動修改局部梁、柱構件之實

配鋼筋配置時，可透過 Modify Beam/Column Section Data 指令進行鋼筋編

輯工作，修改梁、柱斷面鋼筋配置資料。

指令：Design > Concrete Design Parameters > Modify Beam Section Data...

Design > Concrete Design Parameters > Modify Column Section Data...

一般在操作上，可先用 Update Rebar 功能將梁、柱構件設計結果自動寫入

Beam/Column Section Data(不需手動抄出資料再做輸入)，在接續鋼筋編輯工

作較為便利省時。Update Rebar 功能可由設計者決定按 "Member" 或

"Property" 將鋼筋資訊寫入對應之 "桿件" 或 "斷面"中。

例如：先前步驟已完成梁、柱構件設計，由 Design > Concrete Code Design >

Beam/Column Design 開啟梁/柱設計結果總表，勾選「SEL」欄位中任一筆

或多筆需要修改鋼筋資料的構件，按對話框左下方之「Update Rebar」按鈕

自動寫入鋼筋資訊，根據設計結果的資料顯示方式，鋼筋配置資料寫入

Section Data 的方式有兩種：

(1) 當資料顯示方式為 "by Property" 時，鋼筋資訊按 "斷面" 寫入 Section

Data，亦即將該斷面總合設計的配筋最大值(Critical Section)的結果寫入

該斷面所對應的各桿件中。此種方式在鋼筋資訊修改時較為簡便，但鋼

筋用量可能會稍有增加。

(2) 當資料顯示方式為 "by Member" 時，鋼筋資訊按 "桿件" 寫入 Section

Data，亦即根據該桿件之個別設計結果，將配筋寫入對應的桿件中。相

同斷面會因不同桿件賦予不同的鋼筋配置結果，設計資料較細緻，相同

斷面會衍生許多 Sub Section 次斷面，鋼筋資訊修改可按個別桿件逐一處

理。

RC - 46

依梁斷面寫入鋼筋資訊依梁桿件寫入鋼筋資訊

依柱斷面寫入鋼筋資訊依柱桿件寫入鋼筋資訊

RC - 47

執行設計結果總表的 Update Rebar 功能後，程式會將相關鋼筋資訊同步列

入工作樹 (Works Tree)表單內，方便設計者運用工作樹選單相關功能指令，

諸如選取、查看、編輯與指派、刪除...等進行各項修改工作，選擇右鍵功能

表的"Properties"選項，將直接開啟對應的 Modify Beam/Column Rebar Data

對話框，方便設計者查看與編輯鋼筋資訊。

Works 表單顯示 Rebar Data - Beam, Column

此外，設計者可選擇直接由主選單 Design > Concrete Design Parameters >

Modify Beam Section Data...或 Modify Column Section Data...指令開啟 Modify

Beam Rebar Data 與 Modify Column Rebar Data 對話框，查看前步驟透過

Update Rebar 功能所寫入的梁/柱斷面鋼筋資訊，並進一步進行鋼筋資料的

編輯修改工作。

RC - 48

(1) 梁斷面鋼筋資訊：在 Modify Beam Section Data... 對話框內「Bar」欄位

顯示為" In" 所對應的斷面，表示已寫入鋼筋資訊 (如下圖所示)。

查看/編輯梁斷面鋼筋資訊

RC - 49

(2) 柱斷面鋼筋資訊：在 Modify Column Section Data... 對話框內「Bar」欄

位顯示為" In" 所對應的斷面，表示已寫入鋼筋資訊 (如下圖所示)。

查看/編輯柱斷面鋼筋資訊

RC - 50

設計者可針對「Bar - In」已寫入鋼筋資訊的斷面，透過對話框內 Rebar data

表格修改鋼筋配置，諸如配置之主筋號數與支數(Main Rebar)、箍筋號數與

間距(Stirrup, Tie/Spirals)、扭力筋號數與支數(Skin)、主筋到邊緣混凝土的距

離(dT, dB, do)等，鋼筋資訊若有變更，對話框下方的斷面配筋顯示圖將一併

同步更新，設計者可透過斷面圖確認鋼筋的配置情況是否符合需求。點選對

話框下方"日"或"田" (如前頁圖中所示)可開啟"田"或縮回"日"斷面配筋詳

圖 Detail Figure 的顯示。

[補充說明] 對於「Bar」欄位顯示為 " -" 所對應的斷面，表示該斷面尚未寫

入鋼筋資訊，設計者亦可透過 Rebar data 表格自行對該斷面進行新增鋼筋資

訊的動作，自行輸入配筋資訊的時機，一般用於既有建築物的評估作業，既

有建物的斷面配筋為已知條件，設計者可輸入鋼筋資訊後再進行梁/柱斷面

應力檢討工作，核算斷面強度是否符合規範需求。

透過 Modify Beam/Column Section Data... 功能重新確認梁/柱桿件之鋼筋配

置後，對於已修改鋼筋配置的梁、柱構件頇執行 Concrete Beam/Column

Checking 指令重新核算斷面強度。

指令：Design > Concrete Code Check > Beam Checking...

Design > Concrete Code Check > Column Checking...

梁、柱構件 Code Check 執行結束後，會出現依照台灣規範（TWN-USD100）

進行 RC 韌性設計的梁構件與柱構件之檢核結果視窗。

TWN-USD100 RC-Beam Checking Result Dialog 梁檢討結果視窗

TWN-USD100 RC-Column Checking Result Dialog 柱檢討結果視窗

梁、柱構件檢討結果表的顯示資訊大致同梁、柱構件設計結果表，查看結

果的方式亦同前方法。斷面再次核算後即可進一步接續強柱弱梁檢討與樓

層極限層剪力檢核功能，再次獲得相關報表資料，新的各項檢核結果係依

據設計者修正後之配筋條件核算而得。

RC - 51

Beam Checking Result 梁檢討結果視窗

Column Checking Result 柱檢討結果視窗

RC - 52

10. 檢視各樓層梁、柱配筋結果

完成韌性設計/檢核相關工作後，透過 Concrete Design Results 功能由模型視

窗檢視最終採用之梁、柱配筋結果。建議設計者可先利用 Active Identity 功

能按樓層 "Story" 啟用顯示，再查看梁、柱配筋結果，模型視窗畫面會比較

簡潔清楚。

啟用個別樓層 Active Identity - Story

RC - 53

指令：Design > Concrete Design Results...

於模型視窗顯示 Combined Ratio 數值

顯示 Combined Ratio：

Type of Display 勾選

"Contour" - 色階圖

" Values" - 顯示應力比數值

Model View 將於對應桿件上

顯示應力比值，當應力比>1.0

時，數值一般會顯示為"紅色"

方便設計者查看。

RC - 54

於模型視窗顯示 Reinforcement 鋼筋訊息

顯示 Reinforcement 鋼筋訊息：

⊙Rebar - 鋼筋配置

⊙Area - 鋼筋量

⊙Ratio - 鋼筋比

Model View 將於對應桿件上顯示設計者

欲查看的鋼筋資訊。

鋼筋混凝土設計手冊Š€術資料/gen/de… · · 2011-10-31midas gen 2012 技術文件...

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