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研究生:吳炘烜
研究生(外文):Wu, Esin-Hsuan
論文名稱:本土化鋼結構柱構件及梁-柱構件設計表之研究
論文名稱(外文):Design-Aided Column and Beam-Column Design Tables for Localized Steel Shapes
指導教授:曾世雄曾世雄引用關係
指導教授(外文):Tseng, Shih-Hsiung
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:377
中文關鍵詞:鋼結構極限設計法設計規範壓力構件設計梁-柱構件設計設計強度
外文關鍵詞:steel structuredesign manualcolumn designbeam-column design
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隨著鋼構材料治煉技術之進步、施工技術的發展以及創新研究的成果,鋼結構設計與施工規範之研發與更新的腳步,一直持續不斷的在進行,在過去幾年間,美國鋼結構學會(AISC)以經自「工作應力法」(ASD)逐漸演化成「載重及抵抗係數法」(LRFD)。近年來台灣地區之鋼鐵生產製造業蓬勃發展,其中以東和鋼鐵公司為型鋼生產之最大廠。但由於其型鋼斷面之尺寸及性質與美國AISC之規格有相當的差異,為因應世界設計潮流但使用本土生產斷面,結構工程學會於2003年首次出版「極限設計法」(LSD)的「鋼結構設計手冊」。此手冊內容涵蓋斷面性質、鋼材性質、力學公式、載重資料等,然而仍有未盡完整之處,殊為可惜,若工程師使用經驗法則或是試誤法來設計壓力受件與梁-柱構件,不但費時、費工,而且也不易達到安全又經濟之設計目標。本研究針對受壓構材與梁-柱構材(組合載重),建構「柱設計」及「梁-柱設計」表格以供使用,先將柱斷面分析步驟及梁-柱斷面分析步驟設計成電腦程式,柱方面選用RH、BH、I、C、L、T、□、○等型鋼斷面,依細長比大小排列,算出其設計強度,編輯建構成「柱設計」表,並應用在降伏強度2600 kgf/cm2及3600 kgf/cm2之鋼料上;梁-柱方面選用RH、BH、I等型鋼斷面,依細長比及側撐長度大小排列算出其b、m、n值,編輯建構成「梁-柱設計」表,並應用在降伏強度2600 kgf/cm2及3600 kgf/cm2之鋼料上。文中也附加例題以說明如何應用在壓力桿件斷面及梁-柱桿件斷面分析與設計上。
As production technology and material experiment of steel advances, the design manual grows and change in a very fast pace. Design concept had sifted from Allowable Stress Design (ASD) to Load and Resistance Factor Design (LRFD) within these years. Steel shapes produced from Taiwan factories are such different in their sizes and characters from those from America. To catch up with the pace of the world, the LSD Design Manual for Localized shapes was published for the first time in 2003. It contains shape dimensions & properties, steel properties, mechanics formulations, load data, design tables and charts, and complete examples that make this manual very useful, important and essential for both beginners and experienced structural engineers. It is regretfully to find that the provided information of this manual were not complete owing to some reasons.
The objective of this research is to design-aided “Steel Column Design Tables” and “Steel Beam-Column Design Tables” within two years. In the first year, computer programs will be designed to obtain compressive design strength for columns of various effective lengths. Steel shapes which including H, C, T, and Ls will be studied. Tables will be listed by group as they were arranged in AISC manuals. Material of 400 and 490 series will be studied. In the second year, computer programs will be designed to obtain inter-action equations for beam-columns. The axial and flexural ratios of BH and RH shapes will be listed for various effective lengths with respect to their least radii of gyration as they were arranged in AISC manuals. Similar, material of 400 and 490 series will be studied.
Without the two above-mentioned design tables, engineers will have to make their design by try-and-error method which is tedious, time consuming and is not likely to obtain a safety and economy shape easily. We would like to make up this part and make the design manual more complete.
摘要 I
圖目錄 VII
表目錄 VIII
符號說明 CXXXIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究之重要性 1
1.4 研究方法 2
1.4.1 受壓構件 2
1.4.2 梁-柱構件 2
1.5 研究流程 4
1.5.1 受壓構件 4
1.5.2 梁-柱構件 5
1.6 論文架構 6
第二章 文獻回顧 7
2.1 受壓構件相關研究文獻 7
2.2 梁-柱構件相關研究文獻 8
2.3 相關建築規範 9
2.3.1 國內相關建築規範 9
2.3.2 國外相關建築規範 9
2.4 國內其它相關文獻 10
第三章 受壓構件 11
3.1 受壓構件之行為概述 11
3.2 極限設計法規柱設計公式之背景-多重柱強度曲線法 11
3.3 台灣常用之受壓斷面與型鋼種類 15
3.4 受壓構件之長細比之規定 17
3.5 受壓構件之分析程序 17
3.5.1 極限設計法-受壓構件強度分析問題之程序 17
3.5.2 受壓構件強度分析流程圖 19
3.6 受壓構件之設計表製作方法 20
3.7 受壓構件設計表之分析與設計使用方法 20
3.8 例題驗證 22
第四章 梁-柱構件 34
4.1 撓曲與梁-柱構件之行為概述 34
4.2 撓曲構件之基本理論 35
4.3 鋼結構梁-柱設計表 42
4.4 台灣常用之梁-柱構件與型鋼種類 43
4.5 梁-柱構件設計表之優點 43
4.6 梁-柱構件之分析程序 44
4.6.1 極限設計法-撓曲構件強度分析問題之程序 44
4.6.2 極限設計法-梁-柱構件強度分析問題之程序 45
4.6.3 梁-柱構件強度分析流程圖 47
4.7 梁-柱構件之表格製作方法 48
4.8 梁-柱構件設計表之使用方法 49
4.9 例題驗證 50
参考文獻 61
附錄 64
作者簡歷 352
口試答詢表 354
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11. 呂東苗、陳崇銘「鋼樑之LRFD設計與電腦化分析」,中興大學土木工程系,2003。
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