AIJ標準SRC結構構造計算
AIJ Standards for Structural Calculation of Steel Reinforced Concrete Structures
(附標準摘要註解) (1)

林瑞棋 編譯

第1章 總 則

1.1 範圍
         本標準適用於型鋼鋼筋混凝土結構和鋼管鋼筋混凝土與鋼管填實混凝土合成結構之構造計算,除對構造設計部位基於特殊研究情形外,均應依本標準。
【摘要註解】
         型鋼鋼筋混凝土構材(以下縮寫為SRC構材)為一以混凝土與縱向鋼筋包裹型鋼肢材凝結合成一體之構材,如圖1.1與1.2所示,以SRC梁與柱構成之一結構稱為SRC結構;本標準通常適用於SRC結構之構造設計,和對SRC部份或鋼管鋼筋混凝土合成部份及型鋼與鋼筋混凝土構造之混合結構連接;結構使用於型鋼與混凝土特殊剪力連接物,如合成梁者不在本範圍。

內柱之斷面

外柱與角柱之斷面

使用單一H型鋼斷面
圖1.1 SRC 斷面
         鋼管與鋼筋混凝土或混凝土合成結構分為填實型、包裹型及包裹並填實型,如圖1.3所示,圖中使用圓形與方形空心斷面二種。
         本標準意指一構架結構之鋼管鋼筋混凝土合成柱,亦得適用於鋼管鋼筋混凝土合成梁、斜撐與桁架結構受壓力構材。

圖1.3 本標準涵蓋鋼管與混凝土合成斷面


1.2 構造計算之程序
1.構造計算應根據容許應力方法設計,但樓層衝角、勁度、偏心距與水平剪力強度應予以適當考慮以保證在地震條件下具有足夠之安全水準,依據該結構之尺寸與形狀,另須礭定該結構在構材變形及振動下仍保有其功能。
2.在容許應力設計下,構材之長期與短期應力由其承受載重與外力之各種組合以決定之,且其應力不得超過該構材之長期與短期容許抵禦抗力。
3.每一樓層之水平載重抗力應大於需要強度。
【摘要註解】
         構造計算主要根據容許應力設計;地震抵禦能力之設計,某些結構需要做水平抵禦能力檢驗;設計載重應符合日本建築標準法規與其執行命令。

【摘要註解】
         計算式中符號參閱附錄F。

第2章 材料

2.1 型鋼之品質、形狀與尺寸
1.除另有規定外,表1所列構造型鋼品質規定適用於本標準:
2.除另有規定外,表2所列為構造型鋼之形狀與尺寸規定:
【摘要註解】
         高強度型鋼之使用以SM520 為限,使用更高強度型鋼現階段正在研究試驗中,可能於不久將來列入本標準。

2.2 鋼筋之品質、形狀與尺度
         除另有規定外、鋼筋之品質規定於JIS G3112(鋼筋混凝土結構鋼筋)與JIS G3117(鋼筋混凝土結構再輥軋鋼條),當使用鋼筋規定最小降服應力大於30kg/mm2時,混凝土設計標準強度應符合表3:

2.3 混凝土之分類與品質
1.混凝土之分類依使用粒料骨材應符合表4:
2.混凝土之品質應符合JISS5 第2節(鋼筋混凝土作業)規定,

第3章 詳細構造規定

3.1 詳細構造規定
3.1.1 主鋼筋
         (1)無論使用光面鋼筋或竹節鋼筋為主鋼筋,其直徑均不得小於13mm或D13。
         (2)平行兩鋼筋間之淨距不得小於粗粒骨材標稱最大尺寸之1.25倍,並不得小於25mm,亦不得小於光面鋼筋直徑或竹節鋼筋標稱直徑之1.5倍,縱向鋼筋與型鋼斷面間之淨距應不小於25mm,亦不得小於粗粒骨材標稱最大尺寸之1.25倍。

3.1.2 箍筋與環筋
         (1)箍筋與環筋使用光面鋼筋之直徑不得小於9mm,使用竹節鋼筋尺寸亦不得小於D10。
         (2)箍筋與環筋之間距應符合下列規定:
             A.使用9mm直徑之光面鋼筋或D10竹節鋼筋時,其箍筋間距不得超過梁深之半與25cm;使用較大直徑之箍筋部位,其間距得增加至梁深之半與45cm。
             B.使用9mm直徑之光面鋼筋或D10竹節鋼筋標稱尺寸時,環筋之間距不得超過10cm;外側長度等於1.5倍柱最大尺寸,其間距得依上列規定數值增加1.5倍;使用較大直徑之環筋部位,其間距得增加至20cm。
         (3)箍筋或環筋之鋼筋比,應符合下列式(1)之規定:
            
             A.空腹型型鋼包裹柱:不得小於0.2%。
             B.開口斷面之完整腹鈑型型鋼包裹柱:不得小於0.1%。
             C.鋼筋混凝土包裹,與鋼筋混凝土包裹並以混凝土填實鋼管柱:不得小0.2%。
         (4)箍筋與環筋應緊結於縱向鋼筋,且包圍所有縱向型鋼肢材以束制柱內縱向鋼料肢材內之混凝土。
         (5)箍筋或環筋與型鋼斷面間之淨距不得小於2.5cm。

3.1.3 型鋼
         (1)型鋼斷面鋼鈑肢材之寬厚比與鋼管斷面之徑厚比為確保足夠抵禦變形能力應予以限制。
         (2)使用組合型鋼時,縱向構材應以綴合鈑、加格子鈑或其他聯結肢材個別加以接合,聯結肢材間之距離為確保足夠抵禦變形能力應加以限制。
【摘要註解】
         型鋼斷面的寬厚比或徑厚比之限制數值可放寬至(摘要註解)表7.1所示裸露型鋼斷面之1.5倍數值,甚至達到構材足夠延性需要情形,其放寬係根據混凝土阻止型鋼肢材的內在變形之拘束效力。


(摘要註解)圖7.1 型鋼斷面之尺寸

3.1.4 梁
         (1)型鋼鋼筋混凝土或鋼筋混凝土梁,除特殊情形外,縱向鋼筋不得排紮二層以上。
         (2)型鋼鋼筋混凝土梁留設孔之直徑不得大於總斷面0.4倍深度,亦不得大於包裹型鋼斷面0.7倍深度。

3.1.5 柱與壓力構材
         (1)柱或壓力構材縱向型鋼肢材之總斷面積不得小於混凝土總斷面積之0.8%
         (2)柱之有效屈曲長度不得大於總斷面最小尺寸之30倍。
         (3)壓力構材之有效屈曲長度不得大於總斷面最小尺寸之50倍。

3.1.6 梁與柱之連接
         (1)為減少局部應力型鋼連接應做細部設計,安排鋼筋佈置與混凝土澆鑄有效率之作業。
         (2)縱向鋼筋應錨定堅固以發揮強度。
         (3)梁與柱連接之鋼筋盡可能不通過型鋼鋼鈑肢材,倘鋼筋佈置不可避免型鋼鋼鈑肢材形成開孔部位,其開孔數量應保持至最少。

3.1.7 接頭
         型鋼肢材與鋼筋之續接接頭一般不得設於任一大應力點或同一集中點。

3.1.8 柱基座
         錨栓與座鈑為施工需要應安置在鋼柱基座正確位置。

3.1.9 樓版
         (1)使用一般模板場鑄鋼筋混凝土樓版之構造細節應符合鋼筋混凝土結構構造計算標準。
         (2)使用上承鋼鈑場鑄混凝土樓版應符合下列規定:
             A.混凝土與上承鋼鈑間無剪力連接物之樓版視同鋼筋混凝土樓版,而不考慮上承鋼版,該樓版構造細節應符合鋼筋混凝土結構構造計算標準。
             B.混凝土與上承鋼鈑間使用剪力連接物之樓版視同合成樓版,該樓版構造細節應符合合成構材施工設計方法第二部份;即上承鋼鈑與混凝土構成合成樓版設計方法。
             C.上承鋼鈑應以銲接或高強力螺栓接合於周圍之梁。
         (3)鋼筋混凝土樓版之鋼筋應錨定於周圍構材或鄰近樓版而不受型鋼構材之妨礙。

3.1.10 構造牆與斜撐
         (1)鋼筋混凝土構造牆之構造細節應符合鋼筋混凝土結構構造計算標準。
         (2)構造牆含有型鋼斜撐者,應佈置鋼筋以束制如扁鋼類斜撐之局部屈曲。
         (3)構造牆含有鋼鈑之情形,鋼筋應佈置在鋼鈑之兩邊。
         (4)型鋼鋼筋混凝土斜撐以鋼管與鋼筋混凝土合成斜撐應符合上列3.1.1至3.1.3與3.1.5之規定。

3.1.11 基腳
         基腳之構造細節應符合鋼筋混凝土結構構造計算標準。

3.1.12 混凝土覆蓋厚度
         (1)鋼筋之混凝土覆蓋厚度應符合JISS 5。
         (2)型鋼構材之混凝土覆蓋厚度不得小於5cm,正常情形下不得小於10cm。

第4章 容許應力設計

4.1 通則
4.1.1 範圍
         依本章規定適用於容許應力設計,鋼管鋼筋混凝土合成結構構造計算規定列於第6章說明。

4.1.2 載重與載重組合
         1.構造計算之載重,外力與載重組合通常應符合建築標準法規執行命令與建築部會通報。
         2.型鋼鋼筋混凝土之重量應以實際條件估算,但未做特別研究時,可使用表5數值

【摘要註解】
         型鋼鋼筋混凝土(SRC)構材每立方公尺(m3)之單位重量應採用比鋼筋混凝土(RC)構材大100公斤(kg)。

4.1.3 材料系數
         型鋼、鋼筋與混凝土之系數應符合表6,當考慮長期載重條件下混凝土潛變之效力時,混凝土之楊氏模數應予以適當的減少。
表6 材料系數

4.1.4 構材勁度之估計
         1.構材勁度對應力與變形之計算應根據彈性理論估計,但受大應力部位之勁度應予以適當的減少。
         2.構材勁度對應力與變形之計算,倘鋼材效力小者得根據混凝土總斷面估計。
         3.T型梁及牆柱具有T型斷面構材之有效寬度應符合鋼筋混凝土結構構造計算標準估計。
         4.合成梁之撓曲勁度應符合合成施工設計方法規定。
         5.梁與柱之連接、拱腰構材、柱鄰接拱邊牆和下垂牆,與梁鄰接翼牆之剛構部份具有適當長度者應加考慮,但剛構部份效力小者,應力之計算應忽略此效力而予以適當之增加。

4.1.5 應力與變形之計算
         1.構架之應力與變形得僅考慮每一構材之撓曲變形計算。
         2.構架之應力與變形受制於垂直載重者得依下列假設計算:
         (1)每一構架為一建築結構之肢材得以一獨立平面構架分析。
         (2)對稱建築或配置有適當構造牆之建築得忽視水平接頭之移位。
         3.構架之應力與變形受制於水平橫力者得依下列假設計算:
         (1)水平橫力作用在獨立之二正交方向。
         (2)水平橫力集中作用在樓版水平面,該處有效水平橫力作用在大樓層中間之影響大者,其效力應加考慮。
         (3)當考慮地震力而產生扭轉之影響時,其樓層剪力之作用點得採用上部被考慮樓層之重力中心點考慮。
         (4)通常樓版得以平面完整剛性考慮。

4.1.6 施工時之應力
         當施工部位應力由型鋼構材傳遞時,其安全在施工期間應依載重與外力在實際條件下檢驗,此外,應力與變形在施工時應不得忽視。

<未完待續>