談槽形鋼桁梁側向支撐設計

陳正平技師

一般廠房結構物迎風側牆面之圍梁，其斷面容許彎曲壓應力均以0.6Fy來設計，但根據Cold-Formed Steel Design Manual, AISI, 1990規範，C型輕型槽鋼受壓翼板當有充份側向支撐時(Compression Flange Braced Against Lateral Buckling)，斷面容許彎曲壓應力方可訂為0.6Fy。

實務上，圍梁要如何配置方可獲得上述之充分側向支撐？又金屬浪板是否能提供圍梁獲得前述要求之充分側向支撐？若能，要如何設置固定金屬浪板方可提供上述之充份側向支撐？

以上一連串的問題可由以下探討來說明。鋼梁承受載重時，其受壓翼板均須考慮無側向支撐長度對容許壓應力之影響，此項規定亦適用於承載牆面板及屋面板之桁梁與圍梁。在設計實務上圍梁一般均會與牆面板及吊桿同時存在，通常設計者都會充分利用各種組成構件之特性，參與力學上之貢獻，以達到節省用料之目的。以下幾種假設可視為圍梁於承受迎風面之風力時有充分之側向支撐：

牆面板及圍梁本身之重量及其所產生之向下撓度，均可降低向上挫屈之可能性。

設計吊桿(Sag Rod)時，除考慮牆面板及圍梁之自重外，若亦酌加各圍梁之挫屈載重(即整體翼板應力之百分之2以上)，則該吊點可視為防止向下挫屈之支撐。

牆面板在板面內之勁度(見圖1)及牆面板之整體抗彎與抗剪強度甚大，均可假設為相當於提供一根圍梁之全跨內有1～2處之有效側向支撐。此外，牆面板頂端之吊梁及底端之矮牆，亦會有提供圍梁抵抗側向挫屈之功能。

綜合考量以上因素所得之圍梁之無側撐長度，用來計算結實斷面之桁條或圍梁受壓翼板之容許抗壓應力，通常均可大於0.6Fy。前述設計考量方式採行多年，尚未聞有產生破壞之案例。另外，固定金屬牆面浪板之方式，以採用自攻螺栓固定之效果較佳(見圖2及圖3)。至於背風側或承載風吸力時，則屋面板或牆面板之貢獻則不顯著，所幸背風側或承載風吸力時，其風壓係數較迎風面為小，因此在考慮無側撐之情況下，設計上尚無困難。以上建議僅供設計者參考。

圖1　牆面立面圖		圖2　牆面接頭詳細圖
		圖3 屋面接頭詳細圖