第五章高強度螺栓接合 - 行政院公報資訊網

目前國內所生產、使用之結構用高強度螺栓主要有美國ASTM規格之A325及A490螺栓及日本JIS規格之F10T及S10T螺栓。

同時生產日本及美國規格之螺栓，乃因目前國內所使用的 ... ::: 首頁 設為首頁 網站導覽 下載專區 常見問題 English 關於公報 公報瀏覽 公報查詢 網路資源 會員專區 行政院公報資訊網-每日即時刊登行政院及所屬各機關公布之法令規章等資訊 第五章　高強度螺栓接合 5.1   高強度螺栓之品質 高強度螺栓、螺帽、墊圈等之物理性質及尺寸，除契約另有規定者外，應符合本規範2.4節之規定。

解說： 目前國內所生產、使用之結構用高強度螺栓主要有美國ASTM規格之A325及A490螺栓及日本JIS規格之F10T及S10T螺栓。

同時生產日本及美國規格之螺栓，乃因目前國內所使用的設計規範主要係參考美國AISC規範；而鋼構廠之製造施工卻常依日本標準，以致目前國內建築工程大多使用日本規格之扭力控制型高強度螺栓，惟橋梁所使用之螺栓則仍以美規為主。

常見設計單位在設計時主要依照美國規範，而在使用日本規格的構材時則直接採用日本規範上的相關數值作為設計依據，如此將兩種不同規範直接混合使用，在觀念上並非正確，在整體工程上其安全性與經濟性則必須重新評估。

事實上，不同規格的構材應依照同一規範的設計理念與計算方法，經合理轉換後的數值方可作為設計時的依據。

表C5.1-1、表C5.1-2分別為F10T及S10T高強度螺栓之機械性質，表C5.1-3為美國ASTM高強度螺栓之機械性質。

  表C5.1-1　F10T螺栓機械性質* 螺栓規格 降伏強度（tf/cm2） 0.2% offset 抗拉強度 （tf/cm2） 伸長率（%） G.L.=5cm 面積收縮率（%） min 硬度 F10T 9.0 10～12 14以上 40 HRC27～38 *依據CNS12209   表C5.1-2　S10T螺栓機械性質 螺栓規格 降伏強度（tf/cm2） 0.2% offset 抗拉強度 （tf/cm2） 伸長率（%） G.L.=5cm 面積收縮率（%） min 硬度 S10T* 9.2 10～12 14 40 HRC 27～38 *依據JSSIIB09-1996 　 　　　　　　　　　　　　　　表C5.1-3　A325、A490螺栓機械性質* 螺栓規格 直徑 mm 降伏強度（tf/cm2） 0.2% offset 抗拉強度 （tf/cm2） 伸長率 （%） G.L.=5cm 面積 收縮率（%） min 硬度 min max A325 13～25 28～38 6.44 5.67 8.4 7.35 -- -- -- 14 -- 35 HRC 24～35 HRC 19～31 A490 13～38 9.1 10.5 11.9 14 40 HRC 33～38 *依據ASTMA325-00，ASTM A490-00 　 5.2   高強度螺栓接合部之精度 １、 接合部於鎖螺栓前應將構件表面之鐵銹、鱗片、黑皮、污泥、油垢及螺栓孔之毛邊徹底清除。

２、高強度螺栓接合之板面 　　　　 以高強度螺栓接合之板面若無法平整密接時，應依下列方法預先處理。

實際板厚度差 處理方法 <1mm 不必處理 ≧1mm 加墊片 ３、構件與螺栓頭或螺帽之接觸面，其與螺栓軸線垂直面之傾斜度不得大於1：20，否則應使用斜墊圈，如圖5.2-1。

圖5.2-1　斜墊圈示意圖 　 5.3   高強度螺栓之安裝 5.3.1    一般規定 １、 高強度螺栓之螺牙不得有損傷，已使用過之螺栓或帶有傷痕銹蝕者，不得再使用，若有油污、污泥等者，使用前應清除。

２、高強度螺栓之安裝，不得鎚擊入孔。

３、 螺栓安裝時，如不能以手將螺栓穿入孔內時，可先用沖梢穿過校正，但不得使用2.5kg以上之鐵鎚，如仍無效時，則以鉸孔方式擴孔，惟擴孔後之孔徑不得大於設計孔徑2mm，如超出時應補銲，經檢測合格後重新鑽孔。

４、 高強度螺栓需使用動力鎖緊器鎖緊，如受空間之限制無法施工時得以手動扳手鎖緊。

鎖緊方法應依5.4節規定辦理。

５、 螺栓群之鎖緊工作，應由中間向兩側，依上下、左右交叉之方式進行，以避免相對應之螺栓受影響而鬆動。

解說： 由於高強度螺栓安裝時，其預拉力已超過其降伏拉力，若拆後將產生永久變形，此時若再重新安裝使用將導致其塑性變形量加大，致安全度不足，故使用過之螺栓不應再使用。

螺栓必須由中央部分向兩端進行，當栓鎖緊完成後，應再檢查是否有鬆動現象（如圖C5.3-1）。

　 　 5.3.2    兩次鎖緊 高強度螺栓鎖緊，除設計圖說另有指定者外，應分兩次鎖緊至其鎖緊軸力。

(１) 一次將接合構材鎖至緊貼狀態或達到第一次鎖緊軸力之需求，表5.3-1。

(２) 第二次鎖緊至表5.3-2之鎖緊軸力。

  表5.3-1　F10T或S10T第一次鎖緊軸力 螺栓標稱直徑（mm） 鎖緊軸力（tf） 12 0.5 16 1.0 20 1.5 22 1.5 24 2.0 28 3.0 30 4.0   表5.3-2　F10T、S10T螺栓的鎖緊軸力 螺栓標稱直徑（mm） 鎖緊軸力（tf） F10T S10T M12 5.31~7.21 - M16 9.87~13.4 11.2~13.6 M20 15.4~20.9 17.5~21.1 M22 19.1~25.9 21.6~26.1 M24 22.2~30.1 25.2.~30.4 M27 28.9~39.2 32.8~39.6 M30 35.3~48.0 40.2~48.3 解說： 高強度螺栓在安裝時除非規範有特殊規定，否則均需以旋轉螺帽法、直接拉力指示器或以扭力板鉗按規定的程序施予預拉力，而近年來扭矩控制螺栓（Torque ControlBolt簡稱T.C.Bolt）已廣泛應用於土木及建築工程結構物。

以下則分別就AISC鋼構規範與日本鋼構規範對高強度螺栓安裝時預拉力施加的條件與預拉力的計算及高強度螺栓之作業流程作一說明。

１、螺栓之安裝 　　　　AISC規範規定A325及A490螺栓的使用，除非於設計規範中另有規定，否則均需符合美國結構接合協會（RCSC）核准之「結構接合使用ASTMA325或A490螺栓之規範」。

關於高強度螺栓的安裝部分，工作應力設計規範規定接頭分類屬於摩阻型及接頭承受直接拉力的螺栓必須依照表C5.3-1的鎖緊軸力安裝。

對設計上無明確指定鎖緊軸力的承壓型螺栓，安裝時則仍需鎖至「緊貼狀態（snug-tight）」或達到第一次鎖緊軸力之須求。

而極限設計規範（LRFD）則要求高強度螺栓的安裝除了接合處的螺栓不承受拉力而允許接合板的相對滑動，且設計時不考慮鬆動與振動或反復載重造成疲勞效應之外時，依規定只需將螺栓鎖至「緊貼狀態」，否則需使安裝後的螺栓達到表C5.3-1所規定之預拉力。

規範如此規定的目的，在使一定大小的剪力可以藉由摩擦力的方式傳遞。

而所謂緊貼狀態係使用衝擊扳手鎖至數次衝擊或使用一般板鉗用人力鎖緊，使得接合面接觸的緊密狀態。

一般而言，緊貼狀態下的螺栓內已有部分預拉力。

原則上，在不使螺栓破壞或改變螺栓永久變形的前提下，螺栓的預拉力愈高愈好。

工作應力設計規範與極限設計規範所規定的鎖緊軸力（表C5.3-1）即是使螺栓有效應力達到表C5.1-3所示之螺栓試片所要求抗拉強度70%時之載重值。

２、JIS F10T、S10T螺栓之安裝 　　　　日本在鋼構造設計規準（ASD）中，係以高強度螺栓安裝時預拉力所產生的摩擦強度作為抵抗長期或短期載重造成的剪力，而其鋼構造限界狀態設計規準（LSD）則要求接合處高強度螺栓提供的脫離強度與摩擦強度必須足以抵抗使用界限下於其應力方向的載重。

而所謂脫離強度即是以螺栓預拉力乘以一折減值，目的在確保接合處在受到使用界限載重時仍為密接狀態。

日本鋼構造規範的設計鎖緊軸力計算方式如下： 　　　　　 　 　　　　　　　　　　　　表C5.3-1　ASTM之A325或A490螺栓之鎖緊軸力 螺栓等級 螺栓標稱直徑mm，（inch） 鎖緊軸力（tf） A325 16（5/8）  8.6 19（3/4） 12.7 22（7/8） 17.8 25（1） 23.2 A490 16（5/8） 10.9 19（3/4） 15.9 22（7/8） 22.3 25（1） 29.1 28（1-1/8） 36.3 32（1-1/4） 46.4 35（1-3/8） 55.0 38（1-1/2） 67.3 註：上述之鎖緊軸力相當於設計規範所規定之最小預拉力，即最小抗拉強度之0.7倍。

　 　 5.3.3    鎖緊前之試驗 高強度螺栓接合其螺栓需以軸力計及扭力扳手依下列公式確認螺栓之扭矩係數值。

惟扭矩係數值K之大小，依螺栓表面處理之不同，可區分為如表5.3-3兩種不同之數值。

其中，K： 扭力係數值 T：扭力（kgf-m） D：螺栓標稱直徑（mm） N：螺栓張力（kgf）   表5.3-3　扭矩係數值K 區分 扭矩係數種類 A B 同一製造批次之扭矩係數平均值 0.11～0.15 0.15～0.19 扭矩係數標準偏差 0.010以下 0.013以下 上述A類係指螺栓與螺帽接觸面經潤滑處理，B類係指螺栓與螺帽接觸面無潤滑處理。

扭力係數值之試驗為同一製造批號之螺栓最少取樣5支求其平均值以為施工之依據。

　 5.4   高強度螺栓鎖緊方法 5.4.1    扭力控制法 螺栓鎖緊後以扭力扳手檢測，其檢測之容許誤差為設定值之±10%。

　 5.4.2    旋轉螺帽法 螺栓鎖至緊貼狀態後，依螺栓長度大小，如表5.4-1，分別以手動扳手旋轉1/3～2/3迴轉。

表5.4-1　旋轉螺帽法之旋轉量 螺栓長度≦4d 1/3迴轉（120度） 4d