房屋建築結構用鋼材規格性能與耐震選用分析

台北市結構技師公會結構論壇刊出陳正平技師專文，系統性說明房屋建築結構用鋼材的生產製程、基本機械性質與耐震工程選用原則。鋼結構具自重輕、施工性佳與跨度大優勢，但銲接入熱、接頭型式及鋼板材質直接影響耐震安全。早期高強度鋼因碳當量高導致韌性與可銲性受限，1970年代起藉由微合金添加、控制軋延、熱機控制軋延（TMCP）及在線淬火回火技術，已能在提升強度的同時細化晶粒並降低碳當量。鋼材機械性質包含強度、延性、韌性與加工性，耐震設計尤重窄限強度、降伏比上限及衝擊值；針對厚板面外受力與電熱熔渣銲（ESW）高入熱量之不利影響，設計者應檢核Z向斷面縮減率與可銲規格。

值得帶走的重點

• 鋼板製程歷經一般軋延、正常化處理、控制軋延至TMCP與在線淬火回火，藉由微合金及加速冷卻細化晶粒，使60至70 kg/mm2等級鋼材可兼顧強度、衝擊韌性與低碳當量銲接性。
• 台灣處於地震帶，耐震桿材需嚴格限制降伏強度上下限及降伏比上限，以確保結構塑鉸均勻產生並發揮預期消能機制，避免構架未達韌性即破壞。
• 衝擊韌性評估多採沙丕衝擊試驗，以吸收能量或韌斷比評定脆斷風險；因軋延具異方向性，厚度方向韌性顯著較差，選材時應依環境溫度與構件受力設定衝擊值限制。
• 國內組合箱型鋼柱於梁柱接頭常採高入熱量電熱熔渣銲，板厚逾25mm易有層狀撕裂疑慮；建議依厚度方向斷面縮減率規定選材，並考量採用CNS SN-C或耐入熱規格（如SM570MC HW）。