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以下摘錄自 「冷軋型鋼構造建築物結構設計規範及解說」

內政部93.3.25台內營字第0930082921號函訂頒
內政部104.10.29台內營字第1040815215號令修正,自105.1.1生效

觀察受壓中空圓管的實驗結果,Plantema發現Fult/Fy比值與參數(E/Fy)(t/D)有關,

其中t為壁厚,D為平均直徑,Fult為極限應力或破壞應力(collapse stress),Fy是降伏應力, E是 彈性模數  。

如下圖所示,線1代表破壞應力小於比例限(proportional limit),線2表示破壞應力介於比例限與降伏點之間,線3則代表破壞應力發生在降伏點。在線3的區域內,局部挫屈則不會發生在應力到達降伏點之前,線1與線2的區域內,應力在未到達降伏點之前,局部挫屈即可能發生,對於受壓中空圓管的設計,應盡量避免局部挫屈的發生。

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依據保守的估算,AISI規定當D/t值小於或等於0.112 E/Fy值時,中空圓管應可設計達到降伏。此規則乃基於圖中所示之A1點,其(E/Fy)(t/D)值為8.93。

當0.112 E/Fy < D/t < 0.441 E/Fy時,中空圓管的設計乃基於非彈性局部挫屈的準則。

為了發展非彈性挫屈設計公式,圖上之B1點乃取決代表比例點之處。對於B1點而言,其

(E/Fy)(t/D) = 2.27(Fult/Fy)=0.75   ... (C-9.1-1)

利用線A1B1,中空圓管的極大應力可由下示表示之:

Fult/Fy = 0.037(E/Fy)(t/D) +0.667  ... (C-9.1-2)

D/t >= 0.441E/Fy,下式則代表圖上的彈性局部挫屈區域-1

Fult/Fy = 0.328(E/Fy)(t/D)  ... (C-9.1-3)

中空圓管的外徑與壁厚比值(D/t) 小於 0.441E/Fy值的構材,其因乃在於-非常薄壁的圓管易產生彈性局部挫屈,如此並不是一經濟的設計,再者,過大D/t值的薄壁中空圓,對於幾何不完整性則相當的敏感。

 

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