SN鋼材與「強柱弱梁」耐震設計理念的落實


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世界各地地震災害頻傳,加上臺灣地震頻繁,因此,針對建築物耐震能力,內政部營建署制定了《建築物耐震設計規範》,規範中明定新建的建築物的耐震設計與興建,至少要能達到「小震不壞、中震可修、大震不倒」的耐震標準。


建築結構要能做到「大震不倒」的耐震標準,無論是RC建築或鋼骨建築,理論上都應採「強柱弱梁」的觀念來設計建築結構,使結構能有較有利的破壞機制,以達到前述的耐震標準。


什麼是「強柱弱梁」概念?可用下圖輕鬆弄懂。「強柱弱梁」的設計,是當地震來臨時,可透過的變形,以保障柱子不受破壞,讓建築不會瞬間坍塌,使停留在建築物內的人能有逃生時間。相反的,如不幸因設計不良或材料選用不當,而產生了所謂的「弱柱強」的設計,則在地震來時,讓「弱柱」首當其衝,直接受到破壞,而可能使建築物瞬間倒塌,以致停留在建築物內的人沒有逃生時間!

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就鋼骨建築而言,如何確保建築結構能符合「強柱弱」的設計理念,除了遵循規範良好的設計及嚴謹施工細節管理之外,選對耐震鋼材才是關鍵。

鋼骨建築要能達成「強柱弱」的耐震要求,在選用鋼材上必須符合四條件:


1.降伏強度要有上、下限的規定,不能有太大變異性。

2.鋼材之降伏比必須在0.8(JIS)~0.85(ASTM)之間。

3. Charpy衝擊值要高。

4. 厚度方向斷面縮率要高。


傳統A36、A572、SS及SM系列鋼材因為沒有規定最高降伏強度,使得鋼材有降伏強度可能過高、降伏比太大的問題產生,以致設計上無法準確控制柱強弱行為,因此,一不小心就有可能將降伏強度較高的鋼材錯用在降伏強度須相對較低的構件部位,如,而違反「強柱弱」設計原則的現象產生。

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相對的,SN鋼材對降伏強度上、下限,最小降伏比、衝擊值及合金成分都有嚴格規範,最能落實「強柱弱」的設計要求。尤其,SN-Y系列鋼材的降伏強度,不會因鋼材厚度改變而變異,讓鋼骨建築設計變得更簡單。


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綜上所述,要確保鋼骨建築能達到「強柱弱」的耐震設計,選用SN-Y耐震鋼材應是最明智的選擇。


圖片、資料來源:東和鋼鐵企業股份有限公司



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