接合设计中英对照.docx
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接合设计中英对照
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第十章接合設計
Chapter10Connectiondesign
10.1一般規定
接合部包含接合構件(如加勁板、連接板、角鋼、托座等)與接合物(如銲接、螺栓)。
接合部之設計強度應依下列規定設計之:
(1)依係數化組合載重,或
(2)依接合構件強度之特定比例。
10.1Generalspecification
Connectionsincludeconnectionmembers(suchasreinforcingplate,connectionplate,steelangle,bracketetc)andconnectionpieces(suchaswelding,bolt).Thedesignstrengthofconnectionshouldbedesignedaccordingtothefollowingstipulations:
(1)combinedloadsofcoefficientbendingmoment,or
(2)particularproportionforthestrengthofconnectionmember.
解說:
接合之受力模式宜簡單明確,傳力方式宜緩和漸變,以避免產生應力集中之現象。
接合型式之選用以製作簡單、保養容易為原則,而接合設計在必要時,應依接合所在位置對整體結構安全影響程度酌予提高其設計之安全係數。
「鉚釘接合」使用之歷史甚久,直至1950年代仍被廣泛使用,近年來則由於銲接技術急速進步及高強度螺栓之生產使用,而鉚釘施工時會產生極大的噪音,施工品質控制困難且技術工人難覓等因素,故本規範建議不予採用。
Explanation:
Thestressmodeofconnectionshouldbesimpleanddefinitive;themethodoftransmittingforceshouldbegradualinordertoavoidconcentratedstress.Theprincipleofsimplefabricationandeasymaintenanceshouldbeadoptedfortheselectionofconnectionform,thesafetycoefficientforthedesignofconnectionshouldbeappropriatelyimprovedwhennecessaryaccordingtotheeffectdegreeoftheconnectionpositiontothesafetyofthewholestructure.Thehistoryofusing“rivetconnection”isverylong,itwasstillwidelyusedtill1950s,inrecentyears,withthequickadvancementofweldingtechnologyandtheproductionandapplicationofhighstrengthbolt,andtheextremenoiseproducedduringtheconstructionofrivet,thequalitycontrolofrivetconstructionisverydifficultanditisveryhardtofindsuchtechnicalworkers,sorivetisnotrecommendedinthisspecification.
10.1.1簡支接合
除另有規定外,梁、大梁或桁架端部之接合得設計為簡支接合,且一般可設計為僅抵抗剪力。
簡支之梁接合部應容許未束制之梁端轉動,因此接合部應具有非彈性之變形能力。
10.1.1Simplesupportconnection
Unlessotherwisestipulated,theconnectionforbeam,crossbeamortheendoftrussshouldbedesignedassimplesupportedconnection,andshouldbegenerallydesignedasresistingshearingforceonly.Theconnectionofsimplesupportedbeamshouldallowfortherotationofunconfinedbeamend,thereforetheconnectionshouldhavenonelasticstraincapacity.
解說:
簡支接合在實務上不易做到理想之簡支條件,一般規範均允許藉梁端之非彈性變形能力來降低束制程度。
使用雙角鋼接合型式時,為保有適當之柔度,角鋼厚度不宜超過16mm。
Explanation:
Itisnoteasytorealizeideasimplesupportconditionforsimplesupportconnectioninactualcondition,itisallowedtousenonelasticstraincapacityofbeamendtoreducethedegreeofconfinementingeneralspecification.Whentwinsteelangleconnectionformisadopted,inordertoensureappropriateflexibility,thethicknessofsteelangleshouldnotexceed16mm.
簡支接合若有偏心產生,或梁端尚須傳遞水平力、扭力或軸力時,應檢討接合之強度及變形量,以及接合桿件因偏心引致之二次應力。
Ifthereiseccentricityoccurredinsimplesupportconnection,oritisrequiredforthebeamendtotransmithorizontalforce,torsionoraxialforce,thencheckthestrengthanddeflectionofconnectionandthesecondarystresscausedbytheeccentricityofconnectionmember.
10.1.2彎矩接合
受束制之梁、大梁和受束制桁架之端部接合,應依其接合處之勁度所計得彎矩與剪力之合成效應設計之。
10.1.2Bendingmomentconnection
Theendconnectionofconfinedbeam,crossbeamandconfinedtrussshouldbedesignedaccordingtothecombinedeffectofbendingmomentandshearingforcecalculatedfromthestiffnessoftheconnection.
10.1.3承受衝擊或反復荷重之接合
承受衝擊或振動之接合部,應使用銲接或摩阻型高強度螺栓設計之。
因特殊需要而不容許螺栓滑動,或因承受反復荷重之接合部,亦應使用銲接或摩阻型高強度螺栓設計之。
10.1.3Connectionbearingimpactloadandrepeatedload
Theconnectionbearingimpactorvibrationshouldbedesignedbyusingweldingorfrictiontypehighstrengthbolt.Ifboltslideisnotallowedforspecialrequirementreasonortheconnectionisbearingrepeatload,thenitshouldalsobedesignedbyusingweldingorfrictiontypehighstrengthbolt.
10.1.4受壓構材承壓接合
當柱承載於承壓板或經銑平之柱端支壓於下柱時,應使用足夠之接合物使被接合構材保持正確位置。
其它受壓構材端經銑平使用於承壓時,其續接材料和其接合物應有適當配置以確保所有被接合構材能保持正確位置,並至少能承受構件強度之50%。
10.1.4Compressiveconnectionofcompressionmember
Whenthecolumnisbornbybearingplateorthemilledflatcolumnendissupportedandpressedbythelowercolumn,enoughconnectionshouldbeusedtokeeptheconnectionmemberincorrectposition.
Whentheendofothercompressionmemberismilledflatandusedforbearing,itsconnectingmaterialanditsjoinershouldhaveappropriateconfigurationtoensurethatallconnectedmemberscankeeptheircorrectpositions,andcanbear50%strengthofmemberatleast.
所有壓力支承座應足以抵抗由係數化載重所產生之拉力。
壓力構材之接合部分應考慮構架受側向力時所可能引致之張力,而此張力之計算應假設75%靜載重且無活載重時構架承受側力所產生之合應力。
受地震力時應依本規範第十三章相關規定檢討。
Allpressurebearingshouldbeenoughtoresistthetensionproducedbycoefficientload.Fortheconnectionofcompressionmember,thetensioncausedbythelateralforcebornbytheframeshouldbeconsidered,whenthecalculationofthistensioniscarriedout,theresultantstresscausedbythelateralforcebornbytheframeshouldbeassumedwhenthereis75%staticloadandnoliveload.
Whenearthquakeforceissuffered,carryoutcheckingaccordingtorelativestipulationofchapter13ofthisspecification.
10.1.5桁架之接合
桁架之構材其端部接合應能承擔其設計載重,但不得小於構材強度之50%。
10.1.5Trussconnection
Theendconnectionforthememberoftrussshouldbecapableofbearingitsdesignload,butshouldbenotlessthan50%strengthofthemember.
10.1.6接合之最小強度
除繫條、吊桿、圍梁外,接合處之設計強度至少應能承受4.5噸係數化載重。
10.1.6Minimumstrengthofconnection
Exceptfortiestrips,suspensionrod,gird,thedesignstrengthofconnectionshouldatleastbecapableofbearing4.5tonsofcoefficientload.
10.1.7銲接與螺栓之配置
在傳遞軸應力之構材中,其端部銲接或螺栓之重心應與構材之重心在同一位置。
對於承受靜載重之單一角鋼、雙併角鋼和類似構材之端部接合當螺栓依據準距線配置時可不依上述規定,惟在構材承受疲勞載重時,仍須考慮接合重心與構材重心不一致所產生之偏心影響。
10.1.7Weldingandboltarrangement
Inmemberstransmittingaxialstress,thecenterofgravityofendweldingorboltshouldbelocatedatthesamepositionasthecenterofgravityofmember.Fortheendconnectionofsinglesteelangle,twinsteelangleandsimilarmemberbearingstaticload,whenboltisarrangedaccordingtostadiawire,thestipulationabovecannotbefollowed,onlywhenthememberisbearingfatigueload,itisstillrequiredtoconsidertheeffectofeccentricitycausedbythediscrepancybetweenthecenterofgravityofconnectionandthecenterofgravityofmember.
解說:
承受軸力之單角鋼和雙角鋼構材端部以螺栓接合時,構材斷面重心軸與接合螺栓重心間之輕微偏心對構材靜態載重強度之影響極小,一般均予忽略。
類似情形亦可使用於承受靜態載重構材之銲接接合(GibsonandWake1942)。
Explanation:
Whentheendsofsinglesteelangleandtwinsteelanglemembersbearingaxialforceareconnectedbybolts,theslighteccentricitybetweenthegravityaxisofthemembersectionandthecenterofgravityofconnectionboltwillhaveverysmallinfluenceonthestaticloadstrengthofmember,andisgenerallyomitted.Similarconditioncanbeappliedtotheweldingconnectionofmemberbearingstaticload(GibsonandWake1942).
角鋼構材以單腿接合時(見圖C10.1-1、圖C10.1-2),其斷面重心與連接板中心線間之偏心量較大,其對構材設計強度之影響應予考慮(參考4.3節之解說)。
如概略計算,受拉構材之張力強度可取75%有效,受壓構材之壓力強度建議取50%有效(日本建築學會1985)。
Whensinglelegofsteelangelisconnected(seefigureC10.1-1,figureC10.1-2),theeccentricitybetweenitssectionalcenterofgravityandthecentrallineofconnectionplateislarger,theinfluenceonthedesignstrengthofmembershouldbeconsidered(seetheexplanationofsection4.3).Ifcalculationiscarriedoutroughly,thetensilestrengthoftensilemembercantake75%availability,thepressurestrengthofcompressionmemberisrecommendedtotake50%availability(ArchitecturalInstituteofJapan1985).
由疲勞試驗(KloppelandSeeger1964)亦顯示,承受偏心軸力之角鋼以銲接方式接合時,其疲勞強度甚低,因填角銲根部之銲接凹痕對承受垂直於銲軸方向之反復應力非常不利。
同樣的情形亦可能發生在承受反復載重之角鋼而其端部銲接配置未與重心軸平衡之情況,因此這類桿件承受反復載重時應平衡其銲接配置(見圖C10.1-2)。
Fatiguetest(KloppelandSeeger1964)indicatesthat,whensteelanglebearingeccentricshaftforceisconnectedbyweldingmethod,itsfatiguestrengthislower;thisisbecausetheweldingdentattherootoffilletweldisverydisadvantageoustobeartherepeatstressverticaltothedirectionofweldingshaft.Thesamesituationwillalsooccuratsteelanglebearingrepeatloadwhilethearrangementofitsendweldingisnotbalancedwithgravityaxis,thereforetheweldingconfigurationshouldbebalancedwhenthiskindofmemberisbearingrepeatload(seefigureC10.1-2).
圖C10.1-1角鋼之單腿接合
FigureC10.1-1Singleledconnectionofsteelangle
(a)Weldingsymmetricallyalongthe
neutralaxisoftheanglesteel
圖C10.1-2端部銲接接合
FigureC10.1-2Endweldingconnection
10.1.8螺栓與銲接之組合
承壓型接合之A307螺栓或高強度螺栓不得視為與銲接共同分擔載重,而應由銲接承擔接合之全部作用力。
以摩阻型接合設計之高強度螺栓則可與銲接共同分擔載重,惟須先鎖緊高強度螺栓後再銲接。
既存結構如以銲接修改時,現存之摩阻型接合高強度螺栓可用以承受原有靜載重,而銲接僅分擔原靜載重外其他額外要求之設計強度。
10.1.8Thecombinationofboltandwelding
ThebearingtypeconnectionA307boltorhighstrengthboltshouldnotberegardedassharingtheloadtogetherwithwelding,andallactingforcesofconnectionshouldbebornbywelding.Thehighstrengthboltdesignedforfrictiontypeconnectioncanshareloadtogetherwithwelding,firstlyfastenhighstrengthboltthenweld.
Iftheweldingofexistingstructureismodified,thentheexistingfrictiontypehighstrengthboltcanbearoriginalstaticload,andweldingwillonlybearthedesignstrengthofotheradditionalrequirementotherthanoriginalstaticload.
解說:
承壓型螺栓與銲接組合之接合方式在極限載重發生前,接合面可能已產生滑動而導致銲道負擔不確定之較大載重,因此設計時承壓型螺栓及A307螺栓不得視為與銲接共同分擔載重。
Explanation:
Fortheconnectionmethodofcombiningbearingtypeboltandwelding,beforethelimitloadoccurs,theconnectionfacemayhavecreatedslideandresultinbearinguncertainlargerloadbyweldbead,thereforebearingtypeboltandA307boltcan’tberegardedassharingloadtogetherwithweldingwhendesigniscarriedout.
摩阻型高強度螺栓與銲接共同分擔載重時,必須在銲接以前將高強度螺栓鎖緊。
若先銲接則銲接熱量將使鋼板產生扭曲變形而影響摩阻面之密接作用,致影響其摩阻強度。
若摩阻型螺栓在銲接前先鎖緊,則摩阻型螺栓與銲接可假設在共同剪力面可分擔剪力。
螺栓附近之銲接熱量尚不致改變螺栓的機械性質。
Whenfrictiontypehighstrengthboltandweldingshareloadtogether,weshouldfastenthehighstrengthboltfirstbeforewelding.Ifweldingiscarriedoutf
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