第二章 鋼之材料性質與力學行為

觀念：

1.鋼與鐵的不同：

   鋼鐵最大的分野在含碳量

   鋼-->含碳量2%以下

   鐵-->含碳量2% ~ 4%

2.鋼的5種基本化學成分-碳、矽、錳、磷、硫

    結構鋼之碳含量 0.06%~0.2%間

A.優點：隨著碳含量增加，可大幅增加鋼材的硬度、抗拉強度、降伏強度及耐磨性能。 一般而言，每增加0.01%的碳，抗拉強度約增加1000psi

B.缺點：隨著碳含量的增加，將大幅降低鋼材的延展性、銲接性、衝擊韌性、抗疲勞性與熔點及增加加工之困難度

(*84土木技師；88結構檢覈)

碳單量-影響鋼材可銲性的關鍵因子

(1)可銲性：係指鋼材在一般製作條件下，可順利銲接出令人滿意、無裂縫、無缺陷節點的能力。

(2)為何考慮碳單量?

    當含碳量增加時，將大幅降低鋼材的焊接，而銲接又是鋼結構中不可或缺的結合方式，故須針對結構鋼的含碳量做出適當規範，以確保鋼具有良好銲接性。

   但是鋼所含的元素中不是只有碳會造成銲接性的降低，其他元素亦會對銲接性造成不良的影響，只是不若碳來的顯著，為完整評估所有元素對鋼銲接性的影響，我們採用碳當量作為評量值，當碳當量在0.35%以下即視為鋼材具有良好銲接性。

(3)碳當量的計算公式(*86土木技師、87結構檢覈)

碳當量計算的基本理念

   碳當量=(含碳量)+(其他元素的相當含碳量)

依台灣CNS4269與日本JIS規定，碳當量公式：

 而對常見美系鋼材A36、A572而言，可用AWS規定評估其碳當量

 

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混凝土工程設計規範（土木401-96）與應用

美國ACI 318出版之結構混凝土設計規範已成為世界性的規範，具技術領導地位，多年來不斷修訂改進，2005年修訂出版《ACI 318-05》規範，該版規範對符號之統一與簡化作了許多修訂。本委員會參考該規範與學者專家之意見，歷經二年來之開會討論，終於在九十六年七月完成三讀編修工作，出版新的《混凝土工程設計規範與解說(土木401-96)》。新規範著作權正洽請內政部審查成為我國未來新規範，期使我國混凝土工程設計水準得以與世界上先進國家同步提昇。

　　土木401-96版規範主要變革為符號之統一與簡化，而其與現今結構混凝土設計規範之不同，尚包括重訂設計載重因數、強度折減因數、重新定義壓力與拉力控制斷面及轉換區、修訂裂紋控制理念、變更深梁定義與設計方式、放寬預力混凝土斷面開裂應力限制並修正設計理念與鋼筋混凝土一致、引進壓拉桿模式(Strut-and-Tie Model)設計理念、增加錨定設計、修訂耐震設計…等。

　　本委員會為積極推動新規範之觀念與應用，緊接著於今(96)年八月完成《混凝土工程設計規範之應用(土木404-96) (上冊)》之Part-I構件設計範例之編修工作，內容包括材料與混凝土品質、強度設計法理念、受撓曲與軸力構材設計、負彎矩調整、鋼筋伸展與續接、受撓鋼筋分佈、撓度控制、雙軸彎曲柱設計、長細效應設計、受剪力與受扭力構材設計、剪力摩擦設計、托架設計、壓拉桿模式設計、版剪力設計、深梁設計、合成混凝土構材剪力設計、雙向版設計、牆設計、基腳設計、預力混凝土之受撓與剪力設計、預力混凝土片版剪力設計、耐震設計之特別規定、結構純混凝土設計、統一設計法之應用、混凝土結構用錨栓、工作應力設計法、鋼筋細則等之實用說明範例共102個逾474頁，該等設計範例除參考自美國《Notes on ACI 318-05》外，並加入甚多本委員會各委員之設計與教學經驗之結晶。