最可靠的預拉方法，起算點是「一個鋼構工人使出全力」

這份文件一百一十八頁，日期是 2020 年 6 月 11 日，由結構接合研究委員會（RCSC）發布， 全文免費取得，取代 2014 年版。它管的是美國的結構鋼接合； 它不是國際標準，也不涵蓋一般機械螺絲， 所以這裡的任何內容都不應該被搬到另一種接合上。

它值得在自己的領域之外被讀的原因，是它有多常把「自己不知道的事」講出來， 而這一頁講的主要就是那幾處。

那個被改掉又改回來的定義

第 8.1 條列了貼緊接合的四項要求，而沒有一項是數字。 孔要對齊到螺栓插得進去而不對牙造成過度損傷。所有孔都放螺栓、墊圈定位、螺帽旋上。 壓實接合時要從接合中最剛硬的部位開始，有系統地推進。 以及，接合要被安裝到貼緊狀態，而且有足夠的螺紋嚙合。

註解補上了實務版本，跟上面同一串人的動作，另外多一項： 用電動扭力扳手鎖到扳手開始變慢為止。 還有一句提醒：可能需要在整個螺栓群上跑不只一輪。

接著是解釋整件事的那一段。

所以委員會確實試過把措辭收緊。它撐了五年。問題在於貼緊不只是一個要被檢驗的狀態， 它同時是一個量測的原點， 而對其中一項工作夠好的定義，對另一項並不夠好。 從一個模糊的起點轉半圈，得到的是模糊的預拉力。 活下來的那個措辭，對扭矩刻意不精確，對物理狀態則很具體：板要緊密接觸， 而且要施加一個定義過的人力。

同一段註解對「緊密接觸不代表什麼」也很坦白。在厚材料或有大毛邊的材料上， 「可能無法在所有螺栓孔位置都達成貼合面接觸⋯⋯這對接合的性能通常沒有害處。」 縫隙是被允許留著的，而文件把它寫出來，而不是留給現場去發現。

轉角表是一個六分之一圈的格子

Table 8.1 給的是從貼緊狀態起算所需的螺帽旋轉量。三個螺栓長度區間， 三種「外側面有多平行」的描述。

把它當成格子來讀，它其實只有一條規則。這是我們自己的觀察，不是標準的說法。 從三分之一圈起算。往下走一個長度區間加六分之一， 往右走一格斜度也加六分之一。 表上每一格，跟它上下左右的鄰居都差六分之一圈。

現在看腳註 a。所有規定旋轉量的公差是 正 60 度，也就是六分之一圈，以及負 0 度。

所以允許的超轉量剛好等於表上的一格。 多轉一格，你還在公差內；少轉一格，你在公差外，而且一點餘裕都沒有。 整套方案建立在同一個單位上，而它往一個方向寬鬆、往另一個方向毫不通融， 對一個「失效模式是預拉力不足」的方法來說，那正是對的形狀。

另外兩條腳註也重要。螺帽旋轉量是 相對於螺栓而言的，不管你轉的是哪一件，所以壓頭還是壓螺帽都一樣。 而這張表只適用於夾持長度內全部是鋼的接合。 疊裡放進別的東西，這張表就不適用了。

表停在十二倍直徑，因為研究停在那裡

沒有第四列。腳註 c 說，當螺栓長度超過十二倍直徑時，所需的螺帽旋轉量 應以合適的螺栓拉力量測裝置實際試驗來決定。 註解說明了原因，而且沒有修飾。

這張表停下來，不是因為長螺栓罕見，也不是因為委員會版面不夠。 它停在證據停下來的地方，並且交給你一套程序： 對工程中要用的每一種螺栓與螺帽批次組合，取三個試樣，在拉力量測裝置上做，自己把旋轉量定出來。

同一段註解把這個方法的理由講得很直接，而那也是可以拿去回應 「扭力扳手才是比較科學的儀器」的一句話。

進入非彈性區的應變控制。之所以要數圈數，正是因為螺栓正被有控制地帶過降伏， 而長度是一個可以用旋轉去控制的量。扭矩不是，因為它大半花在摩擦上。 這個論證在本站從另一個方向出現過， 而那是同一個論證。

一個用手就能做的重複使用測試

第 2.11 條是 2020 年版新增的，從註解裡搬出來並擴寫。它只有三句。

• 素面（plain finish）的 Group 120 重型六角螺栓可以重複使用：用在貼緊接合上不需要工程師簽核，用在預拉接合與抗滑接合上則需要
• 任何 Group 或等級的鍍鋅或塗覆螺栓、任何 Group 或等級的鍍鋅或塗覆花鍵端組件，以及 Group 150 重型六角螺栓，不得重複使用
• 補鎖（touching up）不視為一次重複使用

接著註解在一段裡同時給了理由與一個現場測試。預拉安裝牽涉到 螺帽與退刀部之間那一段螺紋長度的非彈性伸長。 素面的 Grade A325 螺栓有足夠的延性承受不只一次。Grade A490 足以承受一次， 但延性不足以穩定地承受第二次。 鍍鋅會降低螺帽的可旋轉能力，這就是塗覆螺栓被排除的原因。

一個印在規範裡、用手就能做的測試，而它針對的性質原本得靠拉力量測裝置才問得出來。 它之所以有效，是因為它要找的失效是螺紋的永久伸長，而被拉伸過的螺紋會咬。 這份文件裡沒有第二件事像這樣好用。

墊圈到底什麼時候才需要

第 6 條開頭就拆掉一個假設。貼緊接合不需要墊圈， 而預拉接合與抗滑接合也不需要。接著它列出例外， 而例外才是有意思的部分，因為它們綁的是方法，不是載重。

• 外側面斜度大於 1:20 時要用斜墊圈，去補那個不平行
• 外層有長孔時要用大到能完全蓋住該孔的墊圈
• 校正扳手法要在螺帽下加一片墊圈
• 扭斷式拉力控制螺栓法要在螺帽下加一片，且它屬於組件的一部分
• 複合法要在螺帽下加一片
• 直接拉力指示器法，當指示器位於被旋轉件之下時，要在被旋轉件與指示器之間加一片

六項裡有三項的存在理由，是某個方法需要一個可控的摩擦面去對著轉。 那片墊圈不是在保護鋼材。它是儀器的一部分。

為什麼結構鋼以外的人也值得讀它

能搬過來的其實很少。等級是美規的，接合型式是結構的， 而那張轉角表明文只限於夾持長度內全部是鋼的情形。 這一頁上沒有任何一句應該被套到機器上的一顆公制螺栓。

有一個觀念確實搬得過來，而且現在有自己的一頁。 同一份規範把抗滑接頭與剪力／承壓接頭並排定義，而滑移公式是乘上預緊力的， 所以一支沒有預緊力的螺栓， 留下的接頭是滑移阻力等於零，不是變弱。 那是一句關於載重路徑的話，不是關於美規等級的話， 而且只要有兩片板被夾在一起，它就成立。

這份規範定義的那個詞，跟美國工地安全標準在講「吊車放手之前要鎖到什麼程度」時用的詞， 並不是同一個。那份標準要求扳手鎖緊，卻從頭到尾沒有定義它， 而是把定義交給在圖上蓋章的那位技師， 走的是另一條路，到的卻是相近的地方。

能搬過來的是這份文件的形狀。上面幾節裡，它三次告訴你一件規範通常會藏起來的事： 一個定義被改過又不得不改回去、一張表在研究停下來的地方結束， 以及它其中一條規則的實務判準是「螺帽用手轉不轉得下去」。 一份會把這些話說出口的規範，比一份表面光滑的規範更容易被用對， 因為你看得出來哪些部分是量測，哪些部分是慣例。

而開頭那句仍然是最好的一句。目前最可靠的預拉方法，起算於一個被定義成 「一位鋼構工人使用普通尖尾扳手使出全力」的狀態。

墊圈也帶著一個型式。規範要求這些墊圈的型式（Type 1 或 Type 3）應與螺栓相同，而 如果沒有人指定螺栓的型式，兩種都可以供貨。

這一篇不屬於六步中的任何一步。它橫跨各步，或者發生在組裝之後。導致它的那些決定是在哪裡做的，見指定一顆螺絲，那篇寫的是順序，以及為什麼順序做反了是重工。

常見問題

貼緊（snug tight）到底是什麼意思？

RCSC 規範把貼緊狀態定義為：各層板已被拉到緊密接觸，且每一組螺栓組件至少達到下列其中之一所能得到的鬆緊度：衝擊扳手打幾下、對一支合適的非衝擊式扳手產生阻力，或一位鋼構工人使用普通尖尾扳手使出全力。這個定義裡沒有扭矩值。

貼緊為什麼不用扭矩來定義？

因為它同時是轉角法的起點，而不只是一個要被檢驗的狀態。註解記載，這個定義曾在 2009 年版被暫時改動，並在 2014 年改回 2004 年的措辭，因為 2009 年那個版本雖然適合檢驗，卻被發現不足以定義轉角法的合適起點。

轉角法要轉多少？

Table 8.1 對長度不超過四倍直徑、兩面都垂直於螺栓軸的情形給三分之一圈，一路到八到十二倍直徑、兩面都傾斜的情形給一整圈。把那張表當成格子來讀，這是我們自己的觀察，任一個方向每走一格就加六分之一圈。

轉角的公差是多少？

正 60 度，也就是六分之一圈，以及負 0 度。按我們自己的對照，那表示允許的超轉量剛好等於表上的一格，而少轉則完全沒有餘裕。

轉角表為什麼停在十二倍螺栓直徑？

註解說明了原因：對於長度超過十二倍直徑的螺栓，目前沒有可用的研究能確立所需的螺帽旋轉量。超過之後，腳註 c 要求以合適的螺栓拉力量測裝置實際試驗來決定，而註解建議對工程中要用的每一種螺栓與螺帽批次組合取三個試樣。

轉角法比扭力扳手好嗎？

規範直接這樣說。它的註解寫明，轉角法所得到的螺栓預拉力比扭矩控制式方法一般能提供的更可靠，因為能進入螺栓非彈性行為區的應變控制，本質上比一個完全依賴扭矩控制的方法更可靠。

結構螺栓可以重複使用嗎？

依第 2.11 條，素面的 Group 120 重型六角螺栓用在貼緊接合上可以重複使用而不需工程師簽核，用在預拉或抗滑接合上則需要簽核。任何 Group 或等級的鍍鋅或塗覆螺栓，以及 Group 150 重型六角螺栓，不得重複使用。補鎖不視為一次重複使用。

有沒有快速判斷螺栓能不能再用的方法？

註解給了一個。作為一條簡單的經驗法則，一支素面 Grade A325 螺栓若螺帽能用手一路旋到底，就適合重複使用。理由是預拉安裝會讓螺帽與退刀部之間那段螺紋非彈性伸長，而被拉伸過的螺紋會咬。

結構螺栓需要墊圈嗎？

一般不需要。第 6 條寫明貼緊接合不需要墊圈，預拉與抗滑接合也不需要，接著列出例外：斜度超過 1:20 要用斜墊圈，外層長孔要用大到能蓋住它的墊圈，而校正扳手法、扭斷式與複合法各需要在螺帽下加一片，直接拉力指示器法在指示器位於被旋轉件之下時也需要一片。

參考資料

• Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts，2020 年 6 月 11 日，結構接合研究委員會。術語表、第 2.11、6、8.1、8.2.1 條、Table 8.1
• RCSC 的文件頁，該規範在此以全文免費發布

這是結構接合研究委員會發布的一百一十八頁完整免費 PDF，不是預覽。日期為 2020 年 6 月 11 日，取代 2014 年版。它是美國的結構鋼接合規範。它不是國際標準，不涵蓋一般機械螺絲，本頁的任何內容都不應被套用到另一種接合或公制扣件上。下列各項是我們自己的觀察，不是規範的陳述：Table 8.1 是一個以六分之一圈為單位的格子、任一方向每走一格加六分之一，以及腳註 a 的正 60 度公差因此剛好等於表上的一格。Table 8.1 是跟印出頁面的算圖核對過的，因為那些分數字符在文字抽取時不會保留。除了 RCSC 規範點名它們的那幾句之外，本頁不引用 ASTM F3125、F1852、F2280、F3148、F436 或 F959 的任何內容。Table 5.2（最小螺栓預拉力）沒有引用，第 7 條（安裝前驗證）與第 9 條（檢驗）也沒有；那幾處本輪沒有細讀。這一頁在描述一份文件，不是安裝或檢驗指示。與本系列多數文章不同，這一篇不是從討論串的提問開始的：本月的結構與營造子版沒有合適的扣件提問，所以題目改從本站自己的覆蓋缺口挑出來：`RCSC`、`direct tension indicator`、`load indicating`、`F959`、`A325`、`F3125` 在站上全部是零命中。