專技高考申論題
105年
[土木工程技師] 結構設計(包括鋼筋混凝土設計與鋼結構設計)
第 二 題
📖 題組：
三、有一等邊雙角鋼（2L100 × 100 × 13）張力斜拉桿如下圖所示。T型鋼與雙角鋼是以 4-D25 單排螺栓接合。T型鋼與柱翼鈑是以兩排螺栓固定在柱翼鈑上，所有螺栓皆為 D25 A325-N 高強度螺栓，螺栓孔中心間距為 S = 8 cm ，螺栓孔中心邊距皆為 S / 2 = 4 cm。如果本接合所有螺栓孔皆為標準孔，T型鋼鋼鈑有足夠厚度不會控制設計，雙角鋼鋼料為 SN400B，且係數化之設計作用力 Pu = 102 tf ，請依我國鋼構極限設計規範求： (一)雙角鋼與 T 型鋼之接合是否符合規範之規定？（10 分） (二)在係數化設計作用力 Pu = 102 tf 作用下，T 型鋼與柱翼鈑接合處所需螺栓數為何？（15 分）
三、有一等邊雙角鋼（2L100 × 100 × 13）張力斜拉桿如下圖所示。T型鋼與雙角鋼是以 4-D25 單排螺栓接合。T型鋼與柱翼鈑是以兩排螺栓固定在柱翼鈑上，所有螺栓皆為 D25 A325-N 高強度螺栓，螺栓孔中心間距為 S = 8 cm ，螺栓孔中心邊距皆為 S / 2 = 4 cm。如果本接合所有螺栓孔皆為標準孔，T型鋼鋼鈑有足夠厚度不會控制設計，雙角鋼鋼料為 SN400B，且係數化之設計作用力 Pu = 102 tf ，請依我國鋼構極限設計規範求： (一)雙角鋼與 T 型鋼之接合是否符合規範之規定？（10 分） (二)在係數化設計作用力 Pu = 102 tf 作用下，T 型鋼與柱翼鈑接合處所需螺栓數為何？（15 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
在係數化設計作用力 Pu = 102 tf 作用下，T 型鋼與柱翼鈑接合處所需螺栓數為何？（15 分）
思路引導 VIP
首先，將斜拉桿的作用力依幾何角度分解為垂直柱面的拉力與平行柱面的剪力。接著，求出單顆 D25 A325-N 螺栓的設計抗拉與抗剪強度，並代入規範的承壓型拉剪互制公式求出所需螺栓數，最後配合雙排配置決定對稱的偶數總數。
小題 (一)
雙角鋼與 T 型鋼之接合是否符合規範之規定？（10 分）
思路引導 VIP
看到接合檢核題，必須系統性地檢查「螺栓幾何配置」、「螺栓剪力強度」、「構件承壓強度」以及「受拉構件之降伏、斷裂與塊狀撕裂強度」。解題時應依 LRFD 規範，逐一計算各項設計抗力 $\phi R_n$，並確認其皆大於或等於係數化載重 $P_u = 102\text{ tf}$。
📜 參考法條
A325-N 螺栓強度：Fnt' = 8.19 - 2.5 fuv ≤ 6.3
螺栓孔承壓強度：Rn = 1.5 Lc t Fu ≤ 3.0 d t Fu
雙角鋼斷面性質：Ag = 24.31 cm², d = 10 cm, t = 1.3 cm
SN400B: Fy = 2.4, Fu = 4.1 tf/cm²