鋼結構接合設計 - adengsoft.com · strap2010 10...
TRANSCRIPT
鋼結構接合設計 使用手冊
2010 年 5 月
版權所有 © ATIR Engineering Software Ltd.
彭志新 譯
瑞駒資訊有限公司
A&D Construction Technology, Inc.
STRAP2010
2
STRAP
版權所有 © ATIR Engineering Software Ltd.
版權所有，非經作者之書面同意否則不得為任何目的而使用任何形式或方法 (影像、電子的或機械的，包括攝影、錄音、錄影或是資料儲存裝置與備份系統) 複製或傳送本文件的任何部分。
本書或本產品中所引用的商標或商品名稱，其版權分屬各該公司所有。
雖然我們已經悉心校核本書的內容，但疏漏、謬誤之處在所難免，作者和出版公司對這些疏漏、謬誤之處與使用本書之內容或是使用與其一起發行的程式所產生之任何損害及任何潛在的損害不負任何責任。不論如何，作者和出版公司對使用本書所產生之任何直接或間接的損失或是任何其它的商業損害不負任何責任也不附帶任何保証事項，不論是明示的或暗示的，包括任何可適用在任何特殊目的的暗示保証在內。
免責聲明
STRAP 係由一群合格且風評極佳的工程師和程式設計師團隊所寫成的軟體並經過廣泛地測試。雖然如此，本軟體的作者對軟體結果的正當性或文件的正確性不負任何責任。
***** 使用者必須為他自己的結果負責 *****
作者特別提醒使用者：本軟體是一個用來作結構分析的工具，使用者的工程判斷素養建立一個合適模型和結果闡釋的最後仲裁人。
Windows 係 Microsoft Corp. 的登記商標 Autocad 係 Autodesk Inc. 的登記商標
Acrobat 係 Adobe Systems Incorporated 的登記商標 致謝
所有對本書有貢獻的人，程式設計人員、秘書人員、STRAP 經銷商與使用者。另外，我們也特別感謝 EC Software 他們開發的 HELP & MANUAL 軟體讓我們建立本書。
鋼結構接合設計
3
目 錄
1 序言.................................................................................................... 6
2 如何使用本程式 ............................................................................. 6
3 主功能表 .......................................................................................... 9
4 選項.................................................................................................... 9
4.1 方向 ............................................................................................................. 9
5 結果..................................................................................................10
5.1 建立 DXF 檔 ............................................................................................. 10
5.2 顯示接合表 ............................................................................................... 11
6 預設值 .............................................................................................12
6.1 一般接合 ................................................................................................... 12 6.1.1 預設的接合 ................................................................................................ 12 6.1.2 接合的參數值 ............................................................................................ 13 6.1.3 可用的接合角鋼 ........................................................................................ 14 6.1.4 可用的板 ................................................................................................... 15
6.2 基板 ........................................................................................................... 15 6.2.1 接合的參數值 ............................................................................................ 16 6.2.2 可用的板 ................................................................................................... 17
7 參數..................................................................................................18
7.1 一般接合 ................................................................................................... 18 7.1.1 接合種類 ................................................................................................... 18 7.1.2 接合的參數值 ............................................................................................ 19 7.1.3 接合細節 ................................................................................................... 20
7.1.3.1 雙角鋼 ....................................................................................................... 22 7.1.3.2 單板 ........................................................................................................... 23 7.1.3.3 端板剪力 ................................................................................................... 24 7.1.3.4 端板彎矩 ................................................................................................... 25
STRAP2010
4
7.1.4 加勁板 ....................................................................................................... 26 7.1.5 托肩 ........................................................................................................... 26 7.1.6 接合細節的尺寸 ....................................................................................... 27
7.2 基板 ........................................................................................................... 29 7.2.1 接合的參數值 ........................................................................................... 29 7.2.2 接合細節 ................................................................................................... 29
8 定義 ................................................................................................. 30
9 顯示 ................................................................................................. 30
10 設計假設 ........................................................................................ 32
10.1 AISC 360-05 LRFD/ASD ........................................................................ 32 10.1.1 接合種類 ................................................................................................... 32
10.1.1.1 雙角鋼栓接 ........................................................................................ 33 10.1.1.2 雙角鋼銲接 ........................................................................................ 33 10.1.1.3 端板剪力 ........................................................................................ 34 10.1.1.4 單板剪力 ........................................................................................ 35 10.1.1.5 端板彎矩 ........................................................................................ 35 10.1.1.6 續接 ........................................................................................ 37 10.1.1.7 基板 ........................................................................................ 37
10.1.2 AISC–設計核算 ...................................................................................... 39 10.1.2.1 螺栓剪力 ........................................................................................ 39 10.1.2.2 梁切削 ........................................................................................ 39 10.1.2.3 槓抬作用 ........................................................................................ 41 10.1.2.4 螺栓–拉力與剪力同時作用 ................................................................... 42 10.1.2.5 螺栓孔的支承強度 ................................................................................... 42 10.1.2.6 剪力降伏與撕裂 ....................................................................................... 43 10.1.2.7 塊狀剪力強度 ........................................................................................ 43 10.1.2.8 撓曲降伏 ........................................................................................ 44 10.1.2.9 最大板厚 ........................................................................................ 44 10.1.2.10 撓曲撕裂強度 ........................................................................................ 45 10.1.2.11 板挫屈強度 ........................................................................................ 45 10.1.2.12 銲接群強度 - A ........................................................................................ 45 10.1.2.13 銲接群強度 - B ........................................................................................ 46 10.1.2.14 柱腹板降伏 ........................................................................................ 46 10.1.2.15 柱腹板挫屈 ........................................................................................ 47 10.1.2.16 柱腹板壓皺 ........................................................................................ 47 10.1.2.17 端板厚 ........................................................................................ 48 10.1.2.18 螺栓因槓抬作用拉斷 ............................................................................... 49 10.1.2.19 端板 – 其它 ........................................................................................ 50
鋼結構接合設計
5
10.1.2.20 翼板的局部彎曲 ........................................................................................ 51 10.1.2.21 銲接強度 ......................................................................................... 51 10.1.2.22 混凝土抗拉出強度–拉力 ........................................................................ 52 10.1.2.23 拉出強度 ......................................................................................... 53 10.1.2.24 混凝土的支承強度 .................................................................................... 53 10.1.2.25 基板屈服強度 ......................................................................................... 54 10.1.2.26 混凝土抗拉出強度–剪力 ........................................................................ 54 10.1.2.27 剪力與拉力的相互作用 ............................................................................ 54 10.1.2.28 銲接強度 ......................................................................................... 55
STRAP2010
6
1 序言
由 STRAP 所建立與分析的鋼結構模型可以利用本模組設計下列各種標準接合並繪製其接合詳圖： 梁接柱 梁接梁 續接 柱基版
本模組是 STRAP 程式系列的一部份無法單獨運作。
使用者自行選擇接合種類並設定相關的參數，例如：
程式會設計該接合，也就是選擇角鋼、連接板、螺栓、銲接…等等，並針對兩個接合構件與其接合物進行相關規範要求的檢討，會計算所有的荷載組合並顯示控制組合的計算結果。
2 如何使用本程式
本鋼結構接合設計模組是 STRAP 程式系列的一部份無法單獨運作。
在做接合設計之前必須：
在 STRAP 裡定義好模型的幾何資料與荷載並將模型分析完成。 在 STRAP 的鋼結構後處理裡完成梁與柱的設計，切記；沒有經過 [計算] 過程的所
有接合構件是無法進行接合設計的。 如何啟動本接合設計模組：
於 [STRAP - 鋼結構後處理] 視窗中：點選功能表列上的 [檔案] \ [接合設計] 或； 於 [STRAP - 模型表] 視窗中：點選功能表列上的 [公用程式] \ [接合設計] 。
於右下側的功能表中點選 或是 。
鋼結構接合設計
7
定義一般性的參數：
定義高度軸與主梁 (大梁) 的軸向，程式需要這些資料才能在每一個接合中確認支承與被支承構件：
如要為個別的接合設定支承或是被支承構件時，可在右側功能表中按
鈕。
定義接合設計的參數：
請按 鈕可以為模型內的所有接合定義預設的參數值：
於 標籤欄內指定下列四種不同接合情況的預設接合種類：
於 標籤欄內指定設計的規範與鋼材強度、螺栓與銲接類別。
請按 鈕可以為模型內特定的接合設定不同的參數。
設計接合併顯示結果：
請按右側功能表中的 鈕。 選取兩支接合的構件。 程式會顯示其接合與計算結果。
請按 鈕可以顯示該接合的彩現視圖：
細部修正設計參數或是設定詳圖的參數：
請按 或是 鈕可以修正整個模型或是某些特定接合的設計參數。
如要設定板的確實尺寸、螺栓數目…等，請按 鈕後再按 標籤。
STRAP2010
8
鋼結構接合設計
9
3 主功能表
4 選項
4.1 方向
定義整個模型的預設方向：
垂直向
程式假設平行於垂直向的構材是柱，其他所有的構材都是梁且由柱支承。
主梁方向
於兩支或是四支構材的接合點：
STRAP2010
10
程式假設平行於主梁方向上的構材是支承梁 (大梁) 而其他不平行的構材是被支承的梁 (小梁)。
於三支構材的接合點 (T 形接合)：
不論您在這裡怎麼定義，程式永遠將 T 形的腳當為被支承的梁。
註：
請按右側功能表內的 鈕可以調整特定接合處的支承與被支承梁。
5 結果
註： 程式會設計該接合，也就是選擇角鋼、連接板、螺栓、銲接…等等，並針對兩個接
合構件與其接合物進行相關規範要求的檢討。 會計算所有的荷載組合並顯示控制組合的計算結果。
5.1 建立DXF檔
建立單一接合的 DXF 圖檔：
鋼結構接合設計
11
選取一個接合。 輸入 DXF 的檔名與選取一個資料夾後點選 [儲存] 鈕 。 設定文字的大小。
只有當圖依指定的比例出時文字才會依指定的高度顯現，否則文字會依比例的變化比率放大或縮小文字。
例如：
5.2 顯示接合表
顯示模型內所有接合的摘要報表，例如：
一般接合：
STRAP2010
12
表內有：
接合構件的所有細部資料 (支承與被支承構材、接合構件，螺栓)。 作用在各構件上的力 (V/M)。 接合內各構件的容量係數。 該接合的最大 (控制) 容量係數。
基板：
6 預設值 設定模型的預設選項：
6.1 一般接合
6.1.1 預設的接合
設定不同接合情況下的預設接合種類：
鋼結構接合設計
13
程式目前可以設計下列梁接梁與梁接柱的結合情況：
每一種接合情況都有數種不同的接合方式，例如下列梁接梁的情況：
如要設定不同的預設接合方式時： 請按 [變更] 鈕。
由彈出的表單中核選 一種接合方式。
註：
如要為特定的接合修改接合方式的話，可以按 後在 標籤欄內修改。
6.1.2 接合的參數值
設定設計規範、預設的鋼材強度、螺栓與銲接的預設基本參數值。
STRAP2010
14
鋼材強度
由表內選取角鋼與板的預設鋼材強度值。 如果選 [使用者自定] 的話，請依據顯示的單位輸入相關的應力值。
螺栓的參數
輸入下列螺栓的參數值：
鋼材強度。 孔的形式。 直徑的範圍，程式只會在這個範圍內選擇。 螺栓的最小間距值，可以直接輸入數值或是直徑的係數值。 任何接合方式兩側之螺栓最少支數 (排數)。
銲接的參數
輸入下列銲接的參數值：
銲接類型。 銲條種類。 銲喉的尺寸範圍，程式只會在這個範圍內選擇。
設計規範
由表中選取一個設計規範。
註：
如要為特定的接合修改接合方式的話，可以按 後在
或 標籤欄內修改。
6.1.3 可用的接合角鋼
在任何用到角鋼的接合形式裡程式會自動選取適用的角鋼，程式內部含有一個可用的角鋼斷面表：
鋼結構接合設計
15
程式只會選取被反白的斷面，例如 。 將游標 移到表內的角鋼上並點選之可以將它自表中移除或是重新加入。
6.1.4 可用的板
在任何用到連接板的接合形式裡程式會自動選取適用的板，程式內部含有一個可用的板厚表：
程式只會選取被反白的斷面，例如 。 將游標 移到表內的板上並點選之可以將它自表中移除或是重新加入。
6.2 基板
STRAP2010
16
6.2.1 接合的參數值
指定設計規範、預設的鋼材強度與預設的螺栓、銲接參數：
基板強度
由表內選取基板的預設鋼材強度值。 如果選 [使用者自定] 的話，請依據顯示的單位輸入相關的應力值。
錨栓的參數
輸入下列錨栓的參數值：
等級 (鋼材強度)。 錨栓支數 直徑的範圍，程式只會在這個範圍內選擇。 錨碇：有兩個選項：
BS5950： - 錨碇板 - 由握裹力提供 AISC： - 帶頭螺栓 - 彎鉤
鋼結構接合設計
17
混凝土基礎的參數
輸入混凝土基礎的尺寸： H 是錨栓可用的高度 AISC： 圍束：
如果混凝土有圍束的話，程式於計算fp(max)時會採用 (A2/A1)0.5≤2
開裂： 錨碇計算時用來決定Ψ7
銲接的參數
輸入下列銲接的參數值：
銲條種類。 銲喉的尺寸範圍，程式只會在這個範圍內選擇。
設計規範
由表中選取一個設計規範。
註：
如要為特定的接合修改接合方式的話，可以按 後在
或 標籤欄內修改。
6.2.2 可用的板
在任何用到連接板的接合形式裡程式會自動選取適用的板，程式內部含有一個可用的板厚表：
程式只會選取被反白的斷面，例如 。 將游標 移到表內的板上並點選之可以將它自表中移除或是重新加入。
STRAP2010
18
7 參數
7.1 一般接合
為特殊的接合定義不同的參數，這裡所定義的參數會凌駕 選項裡的設定值。
7.1.1 接合種類
為不同的接合種類定義預設的接合方式，這裡所定義的參數會凌駕 選項裡的設定值：
程式目前可以設計下列梁接梁與梁接柱的結合情況：
每一種接合情況都有數種不同的接合方式，例如下列梁接梁的情況：
鋼結構接合設計
19
如要設定不同的預設接合方式時：
請按 [變更] 鈕。
由彈出的表單中核選 一種接合方式。
如要將所有選取的接合重置回預設的參數時，可以按 鈕 (會重置所有標籤欄內的預設值)。
7.1.2 接合的參數值
為特定的接合定義不同的參數值，這裡所定義的參數會凌駕 選項裡的設定值。
鋼材強度、螺栓、銲接
請參閱 “6.1.2 接合的參數值”章節的說明。
STRAP2010
20
7.1.3 接合細節
利用這個選項設定一個特殊的接合，也就是定義確切的參數值給程式做結合設計用。
為接合物、螺栓或是銲接設定參數值。 指定這些參數要給接合構件中的哪一部分用。
請參閱下列各小節之說明以便了解這些參數是如何運用到每一種結合上。
接合構件
支承與被支承構材是由角鋼與板連接，請指定其斷面、尺寸、厚度與方位。
角鋼 - 由表內選取斷面。
- 指定靠被支承梁端的肢是： 長邊 或 短邊 (選項)。 - 設定角鋼的 [長] (選項)。
板 - 由表內選取板厚。 - 指定板的 [寬] 與 [長] (選項)。
註：
如果核選 [寬] 或 [長] 前面的 時，程式會不管這個選項之前所設定的值而採用計算所得的尺寸值。
鋼結構接合設計
21
螺栓
註：
核選 而不輸入任何數值時，代表對選取的接合重置該選項的預設值或是採用計算的值。
銲接
由表內選取銲接的尺寸。
接合位置、將參數設定給
在本功能表內所設定的任何參數都可以用在接合的任一部件上：
接合位置 接合由數個構件組成 – 接到梁腹板或是梁翼板，也可能有加勁板。如果構件同時接到腹板與翼板時，選哪一個都可以：
將參數設定給
指定選取構件的邊 – 是靠 被支承端，還是靠 支承端 或是 兩端。
STRAP2010
22
7.1.3.1 雙角鋼
鋼結構接合設計
23
7.1.3.2 單板
STRAP2010
24
7.1.3.3 端板剪力
鋼結構接合設計
25
7.1.3.4 端板彎矩
STRAP2010
26
7.1.4 加勁板
於梁接柱的彎矩接合時，如有需要會自動加上加勁板。利用這個功能可以刪除加勁板或是修改選取接合的參數值。
加勁板的使用
考慮加勁板 將先前刪除的加勁板加回
不考慮加勁板 刪除加勁板， 就算有需要也一樣
不論如何都加加勁板 加上加勁板， 就算不需要也一樣
7.1.5 托肩
程式會自動在下列接合中加上托肩：
利用此功能為選取的接合設定尺寸與螺栓或是銲接參數：
鋼結構接合設計
27
7.1.6 接合細節的尺寸
為特定的接合定義不同的參數值，這裡所定義的參數會凌駕 選項裡的設定值。
STRAP2010
28
梁端退縮值
梁對齊
接合構件對齊
切削
為選取的梁設定切削的尺寸值，上下翼板的尺寸可以不同。
註：
核選 而不輸入任何數值時，代表對選取的接合重置該選項的預設值。
鋼結構接合設計
29
7.2 基板
為特殊的接合定義不同的參數，這裡所定義的參數會凌駕 選項裡的設定值。
7.2.1 接合的參數值
為特定的基板定義不同的參數值，這裡所定義的參數會凌駕 選項裡的設定值。
輸入各參數值後再選取一個或數個基板。 請參閱 “6.2.1 接合的參數值”章節的說明。
註：
核選 而不輸入任何數值時，代表對選取的接合重置該選項的預設值。
7.2.2 接合細節
輸入基板細節的所有尺寸資料並將這些資料指派到指定的位置上，程式會核算所有荷載組合下的基板強度：
STRAP2010
30
註：
核選 而不輸入任何數值時，代表對選取的接合重置該選項的預設值。
請參閱下列各小節之說明以便了解這些參數是如何運用到每一種結合上。
8 定義 設定一個接合裡的被支承梁 (小梁) 與支承構材 (大梁或柱)，這裡所定義的方向會凌駕 [選項] \ [方向] 選項裡的設定值。
選取被支承梁與支承梁，當兩梁相接時會有兩種可能的狀況：
以標準的 [桿件接合] 選項選取接合，被支承梁與支承梁係分別選取：
註： 在選擇桿的功能表內有一個 [單一接合] 選項。 如果要用 [單根桿] 或 [窗選] …等選項來選取桿時，程式會自動搜尋連接的構件以
選取相應的接合。
9 顯示 顯示單一接合的計算結果：
鋼結構接合設計
31
以游標 選取接合的兩支桿件 (被支承桿與支承桿) 。
程式會顯示一個詳細的報表，詳列所有的幾何參數，荷載狀況與計算結果，例如：
註： 程式會設計接合，也就是挑選角鋼、連接板、螺栓與銲接… 等等，並為該兩接合構
材 (梁與柱或是梁與梁) 進行必要的驗算工作。 會驗算所有的荷載組合，並顯示控制組合的結果。
有關各種接合形式的詳細計算說明，請參閱 “11 設計假設” 章節的說明。
彩現
在另一個視窗內顯示接合的 3-D 的彩現圖，例如： 該視窗中有下列選項可運用：
點選：
重置選取接合的預設視景。
放大該接合的任何部位。
顯示全圖 (以目前的視角顯示)。
移動視窗中心，點選目前顯示畫面中的任何位置。
輸入三個顯示軸 (X-Y = 螢幕的平面) 的角度旋轉目前的顯示畫面，角度值可以對
目前顯示的方位 ( 相對的) 或是對原始的顯示軸 ( 絕對的)。
STRAP2010
32
依序顯示該接合的三個不同等角視圖，點選這個圖示以便切換這些視圖。
翻轉接合內所有螺栓的方向，例如：
註： 可以利用滑鼠中間的滾輪進行放大與縮小、平移或顯示全圖。 按住滑鼠左鍵並同時移動滑鼠可以動態旋轉視圖。
10 設計假設
10.1 AISC 360-05 LRFD/ASD
本程式依據 AISC-05 規範設計與核算接合。 請參考： Steel Construction Manual, 13th Edition Manual of Steel Construction, Volume 2 AISC – Steel Design Guide 4: Extended End Plate Moment Connections. AISC – Steel Design Guide 13: Stiffening of Wide-Flange Columns at Moment
Connections. AISC – Steel Design Guide 16: Flush and Extended Multiple-Row End Plate
Connections.
10.1.1 接合種類
選取下列所示的接合種類： 雙角鋼栓接 雙角鋼銲接 端板剪力 單板剪力 端板彎矩 所有其他的接合類別都是上面的不同組合。
鋼結構接合設計
33
10.1.1.1 雙角鋼栓接
程式會核算下列各項要求：
被支承梁：
剪力降伏 剪力撕裂 支承強度 螺栓剪力 塊狀剪力 梁切削
支承梁/柱：
支承強度 螺栓剪力 螺栓剪力與拉力
接合構件–被支承樑端：
剪力降伏 剪力撕裂 支承強度 塊狀剪力
接合構件–支承樑/柱端：
支承強度 塊狀剪力 槓抬作用
10.1.1.2 雙角鋼銲接
角鋼的最小尺寸為 4”x3” (100x75)，3” (75mm) 肢靠梁腹板。 最小的角鋼厚度是不小於最大銲喉+1/16” (2mm)
STRAP2010
34
程式會核算下列各項要求：
被支承梁：
剪力降伏 剪力撕裂 梁切削
支承梁/柱：
支承強度 螺栓剪力
接合構件–被支承樑端：
剪力降伏 剪力撕裂 銲接強度
接合構件–支承樑/柱端：
銲接強度
10.1.1.3 端板剪力
程式會核算下列各項要求：
被支承梁：
剪力降伏 剪力撕裂 梁切削
支承梁/柱：
支承強度 螺栓剪力與拉力
端板：
剪力降伏 剪力撕裂
鋼結構接合設計
35
螺栓剪力 支承強度 塊狀剪力 銲接強度 槓抬作用
10.1.1.4 單板剪力
程式會核算下列各項要求：
被支承梁：
剪力降伏 剪力撕裂 支承強度 螺栓剪力 塊狀剪力 梁切削
單板：
剪力降伏 剪力撕裂 支承強度 塊狀剪力 最大板厚 撓曲降伏 撓曲斷裂 板挫屈 銲接強度
10.1.1.5 端板彎矩
如果梁有軸力時，程式會將該力轉為等值的彎矩加入梁內的彎矩中或是自梁內的彎矩中扣除：
STRAP2010
36
計算翼板內的力：
有加勁板時，其尺寸的計算：
不計算加勁板的銲接，直接採用 5/16” (8mm)
計算加勁板的厚度：
梁的腹板厚
梁的最小降伏應力
加勁板的最小降伏應力
程式起初先假設一片 “薄端板”，也就是一片薄的板與大的螺栓。 - 程式接著依據彎矩值 M 計算需要的板厚。 - 依據 “槓抬作用” 核算螺栓的容量，如果不足，程式將板加厚後再計算。 - 如果厚度大於或等於由 “厚端板” 法所求得的最小板厚時，程式會採用厚端板
法所求得的板厚。
計算板厚時，程式假設板的寬度不會大於梁的翼板寬 +1” (25mm) 程式會核算下列各項要求：
被支承梁：
剪力降伏 剪力撕裂
支承柱：
支承強度 螺栓剪力 柱腹板降伏 柱腹板挫屈 柱腹板壓皺 局部翼板彎曲
鋼結構接合設計
37
端板：
端板厚度 含槓抬作用的彎矩強度 剪力降伏 (端板) 剪力撕裂(端板) 螺栓剪力 支承強度 塊狀剪力 銲接強度 (翼板/腹板) 支承
10.1.1.6 續接
如果選取的是兩支 STRAP 連續桿的話，程式會在接合點設計成續接。 續接的設計類似端板彎矩接合。 有下圖所示的續接方式：
上下加長：
本續接方式採用 8 只螺栓對稱排列，上下各 4 只，兩側板外伸處各 2 只螺栓。
板切齊：
程式會將所需要的螺栓集中在拉力側並加一對螺栓在壓力側，如下圖(a)，由最大的彎矩決定所謂的拉力側。
程式也同時核算彎矩符號相反時的接合強度，並假設所有的螺栓都受拉，但最靠近受壓側的那一對螺栓除外，如上圖 (b)。
10.1.1.7 基板
程式依據下列規範計算基板： AISC Steel Design Guide 1 Base Plate and Anchor Rod Design Second Edition, 2006 J.M. Fisher & L.A. Kloiber
基板可分為下列三類：
STRAP2010
38
僅受軸力的板 小彎矩的板 (小偏心) 大彎矩的板 (大偏心)
小偏心時軸力與彎矩僅由支承承受，大偏心時就需要錨碇螺栓來抵抗上舉力。
程式依據下列方式決定偏心類別： e = Mr/Pr ecrit =N/2-Pr/(2qmax) e ≤ ecrit : 小偏心 e > ecrit : 大偏心
小偏心：
Y = N–2e Fp = Pr/(BY) = 支承應力
大偏心：
Y = (f+N/2)±[(f+N/2)2-2Pu(e+f)/qmax]1/2 Fp = Pr/(BY) = 支承應力 T = qmaxY-Pu
最大容許之程應力，fp(max) 計算如下： Fp(max) = φ(0.85f'c)(A2/A1)0.5
其中： φ = 支承的強度折減係數：
φ = 0.65 (LRFD) φ = 0.40 (ASD)
f'c = 混凝土之規定抗壓強度 A2 = 與加載面積形狀類似且同心的支撐表面區域的最大面積 A1 = 基板的面積
註：
(A2/A1)0.5 ≤ 2
(A2/A1)0.5 = 1 當核選 無混凝土圍束 時
程式會核算下列各項要求： 螺栓的抗拉強度 混凝土抗拉出強度 拉出強度 混凝土的支承強度
鋼結構接合設計
39
基板屈服強度 螺栓剪力 開裂強度 (剪力) 剪力與拉力的相互作用 銲接拉力 (柱翼板) 銲接剪力 (柱腹板)
10.1.2 AISC–設計核算
10.1.2.1 螺栓剪力
程式依據 AISC-05 J3.6 節的規範計算螺栓的剪力強度 ：
其中： 標稱剪應力，查表 J3.2 無螺牙區之標稱面積 程式會驗算下列公式：
其中：
螺栓的受剪平面數
0.75
2.00
螺栓群的合剪力 針對受偏心荷載的螺栓群，程式採用 Steel Construction Manual, 13th Edition 7-6 頁所提供的 “即時旋轉中心法”。
10.1.2.2 梁切削
依據 Manual of Steel Construction, Volumn 2 , Appendix B 核算梁切削。
STRAP2010
40
只有上翼板切削的梁 程式會檢查下列尺寸的限制，如果超過時會出現警告訊息：
與 程式依據下列公式核算切削區域內受壓腹板的挫屈應力：
其中：
彈性模數
腹板厚 波生比
只有下翼板切削的梁
程式只核算彎曲容量不考慮挫屈應力。 切削上下翼板的梁
程式會檢查下列尺寸的限制，如果超過時會出現警告訊息：
與 程式依據下列公式核算切削區域內受壓腹板的挫屈應力：
鋼結構接合設計
41
如果上下切削不等時，程式採用：
切削斷面處的容量在下列兩應力中取小值計算：
挫屈應力與 降伏應力
切削區域內斷面的折減彈性模數
10.1.2.3 槓抬作用
於接合內當拉力因槓抬作用而增加時，程式會計算極限螺栓的容許力，也同時顯示槓抬力。
計算受力最大螺栓的拉力容量：
p = 翼板上，平行於莖或肢方向上，各螺栓承擔的最小長度值
STRAP2010
42
螺栓孔的寬度 螺栓的直徑
標稱拉應力
修正後包含剪應力效應的標稱拉應力 程式同時顯示槓抬力 Q：
10.1.2.4 螺栓–拉力與剪力同時作用
螺栓因剪力修正後之標稱拉力計算如下：
其中： 一個接合中螺栓的總拉力強度為：
螺栓數 剪力
螺栓面積
10.1.2.5 螺栓孔的支承強度
依據規範 AISC-05 – Section J3.10 螺栓孔的支承強度，Rb，係依據平行於剪力方向上孔邊到角鋼邊或是板邊的距離(Lc1)與羅栓孔間的淨距離(Lc2)計算。
鋼結構接合設計
43
t = 受支承構件的厚度，或是厚度的總和 Fu = 受支承構件輸入的最小拉力強度 nc = 平行剪力方向上的螺栓排數 n = 垂直剪力方向上的螺栓排數 d = 螺栓直徑 註： Lc1,max =2d
10.1.2.6 剪力降伏與撕裂
依據規範 AISC-05 – Section J4.2 程式會核算受剪力構件的剪力降伏與剪力撕裂： 剪力降伏：LRFD: 1.0(0.6FyAg) (J4-3) ASD: 0.67(0.60FyAg) 剪力撕裂：LRFD: 0.75(0.6FuAnv) (J4-4) ASD: 0.5(0.60FuAnv) Ag = d t Anv = [d – N (dh + 2mm)] t (或 1/16 in) dh = 孔的直徑 N = 螺栓數 d = 斷面的高度
10.1.2.7 塊狀剪力強度
依據規範 AISC-05 Section J4.3 塊狀剪力強度計算如下：
STRAP2010
44
UBS = 0.5 或 1.0，依應力的分佈而定
註： 當計算剪力或拉力的淨面積時，程式會扣除 dh + 2mm (1/16 in)。
10.1.2.8 撓曲降伏
請參閱規範 Steel Construction Manual, 13th Edition, p. 10-103
Z = 板的塑性模數 Fv = 板的剪應力 Fy = 板的降伏應力
10.1.2.9 最大板厚
請參閱規範 Steel Construction Manual, 13th Edition, p. 10-103 程式在板的彎矩強度不超過螺栓的剪力強度的假設條件下計算最大板厚：
鋼結構接合設計
45
Fnv = 依據 Table J3.2 的螺栓剪力強度 Ab = 螺栓面積 c' = 純彎矩作用在螺栓群重心上的螺栓組強度係數
10.1.2.10 撓曲撕裂強度
請參閱規範 AISC-05 Section J4.1 撓曲 (拉力) 撕裂強度的計算如下：
Fu = 最小拉力強度 Znet = 淨塑性斷面模數 (扣除孔的面積)
10.1.2.11 板挫屈強度
請參閱規範 Steel Construction Manual, 13th Edition page 9-8 局部撓曲挫屈強度的計算如下：
Sn =淨彈性斷面模數 (扣除孔的面積)
Q = 1.0 當
當
當
10.1.2.12 銲接群強度 - A
請參閱規範 Steel Construction Manual, 13th Edition page 8-29 這個方法通常是用來計算被支承梁端的銲接強度。
STRAP2010
46
受偏心荷載的銲接強度，φRn，計算如下：
C = 以即時旋轉中心法求得的係數 C1 = 銲條係數 (Table 8-3) D = 以 1/16 in 為單位的銲接尺寸值 I = 銲接群的特徵長度 f = t/tmin t = 梁腹板厚 tmin = 梁腹板的最小厚度 = (FEXX D2)/(16Fu) n = 銲接群數
10.1.2.13 銲接群強度 - B
請參閱規範 Steel Construction Manual, 13th Edition page 10-10 至 10-12 這個方法通常是用來計算支承端的銲接強度。 銲接強度，φRn，計算如下：
FEXX = 銲條強度 W = 銲接厚度 L = 銲接長度 e = 角鋼在支承端的肢寬 f = t/tmin t = 支承的腹板或是翼板厚 tmin = 支承的腹板或是翼板的最小厚度 = (FEXX D2)/(32Fu) (請參閱 Steel Construction Manual, 13th Edition p.9-5)
10.1.2.14 柱腹板降伏
請參閱規範 AISC – Steel Design Guide 4: Extended End Plate Moment Connections (加長端板彎矩接合) 柱腹板的容量，φRn，其中：
鋼結構接合設計
47
tw = 柱腹板厚 Fy = 柱的最小降伏應力 K = 由翼板最外緣到翼板與腹板接合處圓弧遠端的距離，取程式裡的型鋼資料以公式
K=(d-T)/2 計算，其中 T=填角銲之間的距離 (這個值可能會與書上的 K 值有點差異)
N = 梁翼板厚 tp = 端板厚 Ct = 0.5 當柱沒有高出接合時，其他 Ct = 1.0
10.1.2.15 柱腹板挫屈
請參閱規範 AISC – Steel Design Guide 4: Extended End Plate Moment Connections (加長端板彎矩接合) 柱腹板的挫屈容量，φRn，其中：
Cc = 1.0 當柱為連續時或當 x ≥ pext + dc/2，其他 Cc = 0.5
其中 x 由受壓翼板量起 (彎矩反向時取上翼板) h = 填角銲之間的距離，取程式裡的型鋼資料 E = 鋼的彈性係數 (29,000 ksi) Fy = 柱的最小降伏應力
10.1.2.16 柱腹板壓皺
請參閱規範 AISC – 05 Section J.10.3
柱腹板的壓皺容量，φ Rn，其中：
STRAP2010
48
x = 由梁的受壓翼板至柱頂的距離 k = 0.4 當 x ≤ dc/2 + pext 0.8 當 x > dc/2 + pext 或為連續柱時 tw = 柱腹板厚 tf = 柱翼板厚 N = 梁的翼板厚 d = 柱的深度 E = 鋼的彈性係數 (29,000 ksi) Fy = 柱的最小降伏應力
10.1.2.17 端板厚
請參閱規範 AISC – Steel Design Guide 16: Flush and Extended Multiple-Row Moment End Plate Connection AISC – Steel Design Guide 4: Extended End Plate Moment Connections 薄板
厚板
M = 樑端彎矩，包含由軸力轉換的 Mnp = 無槓抬作用之羅栓強度彎矩 = 2pt(Σhi)
pt = 螺栓的拉力強度 = Ft(π db2/4) yp = 依板的破壞模式而定的係數，請參考 AISC – Steel Design Guide 4 的 Tables 3-1, 3-2, 3-3 柱翼板厚
鋼結構接合設計
49
10.1.2.18 螺栓因槓抬作用拉斷
請參閱規範 AISC – Steel Design Guide 16: Flush and Extended Multiple-Row Moment End Plate Connection – Chapter 4
薄端板
程式計算φMq，因槓抬作用拉斷螺栓的接合強度： 4 只螺栓的接合：
Pt = 螺栓的認可荷載 = AbFt Ft = 螺栓的標稱拉力強度 Ab = 螺栓面積 Tb ： 完全旋緊螺栓 Tb = Table J3.1 內的預拉力值 適當旋緊螺栓 Tb = Table J3.1 內的預拉力值但依螺栓的直徑以下列系數折減： db ≤ 5/8”: 0.75 db = 3/4”: 0.50 db = 7/8”: 0.375 db ≥ 5/8”: 0.25 Qmax,i : 梁翼板間最大的螺栓槓抬力，請參閱 Table 4-1 Qmax,o : 梁翼板外最大的螺栓槓抬力，請參閱 Table 4-1 d1 = 由梁受壓翼板到梁翼板間螺栓之距離 do = 由梁受壓翼板到梁翼板外螺栓之距離 8 只螺栓的接合：
STRAP2010
50
厚端板
程式計算φMn，接合的強度：
di = 由梁受壓翼板到螺栓之距離
10.1.2.19 端板 – 其它
請參閱規範 AISC – Steel Design Guide 4: Extended End Plate Connections Chapter 3
未加勁加長部位的剪力降伏
Fy = 板的最小降伏應力 bp = 板寬，但不大於梁翼板寬 + 1in (25mm) tp = 板厚
加長部位的剪力撕裂
Fu = 板的最小拉力強度 An = 端板的淨面積，扣除螺栓孔
鋼結構接合設計
51
10.1.2.20 翼板的局部彎曲
請參閱規範 AISC – Steel Design Guide 13: Stiffening of Wide-Flange Columns at Moment Connections. Section 2.2.2. 程式計算翼板的局部彎曲強度，φRn，如下：
Fy = 柱的最小降伏應力 ≤ 36 ksi tf = 柱的翼板厚 Ct ：當 pext >10 tf 時 Ct = 1.0 當 pext <10 tf 時 Ct = 0.5
k1 = 程式依公式 kdes + ¼"–tf + tw/2，其中 kdes係由程式的斷面資料庫中讀取資料並以公式
½(d – 填角銲間的距離)
10.1.2.21 銲接強度
請參閱謝列規範： Steel Construciton Manual, 13th Edition, p. 8-8 AISC – Steel Design Guide 4: Extended End Plate Connections Chapter 4 – Design examples
STRAP2010
52
銲接的強度，φRn，計算如下：
梁翼板
FEXX = 銲材強度，ksi W = 銲接尺寸 L = 銲接長度 f = t/tmin t = 梁翼板厚 tmin = 最小梁翼板厚 = (0.6FEXX20.5W)/Fu (請參閱 Steel Construction Manual, 13th Edition p.9-5)
梁腹板 – 剪力
FEXX = 銲材強度，ksi W = 銲接尺寸 L = 梁腹板高的一半 f = t/tmin t = 梁腹板厚 tmin = 最小梁翼板厚 = (0.6FEXX20.5 W)/Fu (請參閱 Steel Construction Manual, 13th Edition p.9-5)
梁腹板 – 拉力
Rn 會拿來與梁的彎曲容量比較。
10.1.2.22 混凝土抗拉出強度–拉力
螺栓錨碇在混凝土內的抗拉出強度係依據 ACI318 Section D4 規範計算：
其中： TR = 設計拉力
當
鋼結構接合設計
53
當 (未開裂) (開裂)
當
當
混凝土的拉出應力錐面積
當 與 時，
10.1.2.23 拉出強度
螺栓錨碇在混凝土內的拉出強度係依據 ACI318 Section D4 規範計算：
其中： TR = 設計拉力
(開裂) (未開裂)
當採用帶頭螺栓時
當採用彎鉤時
錨碇螺栓頭的支承面積
錨栓直徑
10.1.2.24 混凝土的支承強度
混凝土的支承強度係依據 ACI318 Section 10.17 規範計算：
其中：
支承應力
STRAP2010
54
容許支承應力，請參閱 “10.1.1.7 基板”章節的說明
10.1.2.25 基板屈服強度
其中：
10.1.2.26 混凝土抗拉出強度–剪力
螺栓錨碇在混凝土內的抗拉出強度係依據 ACI318 Section D6-2 規範計算：
其中： Vy = 設計剪力
當
當 (未開裂) (開裂)
10.1.2.27 剪力與拉力的相互作用
依據規範 ACI318 Section D.7.3 計算剪力與拉力的相互作用：
其中：
設計拉力
設計剪力
由控制的軸力/剪力求得
鋼結構接合設計
55
10.1.2.28 銲接強度
請參閱規範 Steel Construction Manual, 13th Edition page 8-8
銲接強度，φRn，計算如下：
柱翼板–拉力
FEXX = 銲條強度，ksi W = 銲接尺吋 L = 銲接長度 f = t/tmin t = 梁翼板厚 tmin = 梁翼板的最小厚度 (請參閱 Steel Construction Manual, 13th Edition p.9-5)
柱腹板–剪力
L = 柱腹板高的一半 f = t/tmin t = 柱腹板厚 tmin = 梁翼板的最小厚度 (請參閱 Steel Construction Manual, 13th Edition p.9-5)，其它符號的說明同上。