鋼骨鋼筋混凝土結構

RC梁與SRC柱之接合設計

陳純森 技師

鋼骨鋼筋混凝土之建築結構，若採用RC梁與SRC柱相銜接時，其鋼柱面必須妥善設置鋼骨托梁，讓RC梁之應力逐漸傳遞至SRC柱，不應將RC梁直接與SRC鋼柱連接。SRC規範第8.7.2節規定：「當設計鋼骨鋼筋混凝土柱與鋼筋混凝土梁相接時，為使應力傳遞平順，應使鋼筋混凝土梁之應力先傳遞至鋼骨鋼筋混凝土梁上，再由鋼骨鋼筋混凝土梁與鋼骨鋼筋混凝土柱相接合。」其解說並強調：「為使應力傳遞平順，若設計上需要SRC柱與RC梁相接時，應採用漸進方式來進行構材斷面之轉換續接，即先以SRC柱接一般SRC梁，再將SRC梁轉換為RC梁。」。依照上述規定，RC梁接SRC柱時，其力量之轉換，宜採用圖1方式設計，照片1則為實際施工之方式。

為了使RC構材的應力，能順利轉換至SRC構材上，規範8.7節建議在轉換段之鋼骨，可以配置適當的剪力釘；轉換處之RC部份，亦可加配補強箍筋與長向補助筋，如圖2所示。

圖2 梁轉換段之補強^【2】

RC梁轉換為SRC梁斷面之要點

規範8.7.1節規定，鋼骨鋼筋混凝土梁轉換成鋼筋混凝土梁，或鋼骨鋼筋混凝土柱轉換成鋼筋混凝土柱時，應檢討下列各項：

1.轉換處儘可能位於該構材反曲點附近，彎矩較小的位置。

2.轉換處應配置適當的剪力釘與箍筋，使鋼筋混凝土與鋼骨間能有效傳遞應力。

3.轉換處之鋼筋混凝土部份之彎矩強度，應大於該處需求彎矩之1.1倍；若有不足，則應於轉換處加設補強鋼筋。

斷面之轉換設計

鋼筋混凝土梁轉換成鋼骨鋼筋混凝土梁時，依規範規定在轉換處附近應配置局部加強之「插入鋼筋」與「剪力傳遞筋」，以強化漸變斷之構材強度，其示意如圖3，圖3(a)為RC梁左端之轉換，右端為RC梁接RC柱不須轉換，圖3(b)則兩端均須轉換。

圖3 轉換段之插入鋼筋與剪力傳遞筋^【3】

參考圖4，依照規範8.7.1節規定，轉換處之鋼筋混凝土彎矩強度，必須大於該處需求強度之1.1倍；若有不足，應以插入鋼筋加強不足。此外，依據日本建築學會^【3】之建議，RC梁傳遞至鋼梁的彎矩，絕大部分經由鋼梁懸臂端1/3長度(即L/3，L為鋼梁長度)範圍的混凝土承壓力C_c，如取剪力傳遞筋的結點為自由體，得知剪力傳遞筋拉力T_w與插入鋼筋拉力T_a，及混凝土承壓力C_c之力學平衡關係，如圖中之「細部”a”」，最外側之C_c與縱軸成45^o交角，各C_c之總合力成為鋼梁懸臂端之集中載重，衍生為鋼梁之彎矩。根據上述原則，可分別計算插入鋼筋之數量與剪力傳遞筋之需求量。詳細設計之計算實例可參閱文獻【3】或文獻【4】。

圖4 剪力傳遞至鋼梁之機制^【3】

轉換段採用剪力釘設計

若剪力傳遞筋之配置過度密集時，可利用鋼梁之翼板加銲剪力釘，以分攤部分之應力傳遞。參考圖5，(a)圖為原RC梁之彎矩圖，P.I.為梁之反曲點，梁左端之總彎矩，包括直通鋼筋混凝土所貢獻之彎矩M_rc及鋼梁提供之彎矩M_s。M_rc之範圍詳圖(b)I所示。若鋼梁之懸臂長度為L，由剪力傳遞筋所衍生之鋼梁固定端彎矩為M_v，其範圍詳圖(c)II所示。插入鋼筋之力偶可藉剪力釘之功用而貢獻M_r之彎矩，其範圍詳圖(d)III所示，圖(d)之剪力釘可減少剪力傳遞筋之負擔，進而減少剪力傳遞筋之用量。至於插入鋼筋與相關混凝土所貢獻之彎矩強度則如圖(e)IV所示。

圖5 轉換段之應力與傳遞^【4】

結論

鋼骨鋼筋混凝土之梁柱接頭，業界常用RC梁之主筋續接器，直接銲在SRC之鋼柱上，其實並不符合建築技術規則與SRC規範之規定，如欲符合規範之設計，日本建築學會務實之設計細則與指針，是頗值得參考的。

1. 建築技術規則（100年3月）。內政部。

2.鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說（100年3月）。內政部。

3.鉄骨鉄筋コンクリート造配筋指針同解說（94年7月）。日本建築學會。

4.陳純森（106年5月）。鋼骨鋼筋混凝土工程實務。科技圖書公司。