結構鋼材數量計算

關於結構鋼材與雜項金屬如何計量的參考說明:主導的重量單位、構件與鋼板重量如何計算、哪些永遠不扣除、哪些永遠不增加,以及接合件、樓承板、桁架與塗裝如何計量,並附上每項規則背後的公布標準。

結構鋼材的主導計量是重量,而這個重量是計算得出的,並非實際秤量。不同於以模板面為界依體積計量的混凝土,或以牆面為界依面積計量的地坪,鋼構架是依質量來製作、計價,並(在以重量為基準的合約中)依質量付款。估價單位為短噸(美國短噸為 2,000 磅)或公噸(在採用公制的地區為 1,000 公斤的公制噸)。柱數與件數的計數以及構件的長度都是用來推算重量的;它們本身並非計價的交付項目。

本指南說明該重量如何累加得出,以及主導重量計算的慣例。美國最常被引用的來源是 AISC 標準作業準則(Code of Standard Practice),其重量計算(Calculation of Weights)與付款條款(Terms of Payment)規定,幾乎被各州公路規範逐字沿用。採用公制的地區則透過正式條款達到相同結果:英國採用 RICS NRM2 工作章節 15,土木工程採用 CESMM4 M 類,澳洲與紐西蘭的建築工程採用 ANZSMM 第 14 節,德國則依 VOB C 部 DIN 18335 計量結構鋼作業。每張型鋼表的基礎密度皆為每立方英尺 490 磅(每立方公尺 7,850 公斤)。

重量是依公布的名義數值計算

軋製型鋼(W、S、M、HP、C、MC、角鋼、中空型鋼與鋼管)以其公布的名義每英尺重量,乘以加工圖或吊裝圖上的詳細長度計量。其規格代號本身已涵蓋重量資訊:W14x30 即為每英尺 30 磅,絕不從斷面重新推算。在採用公制的地區同理,採用標準型鋼表中的每公尺質量。鋼板以最小外接矩形計算:整體矩形尺寸乘以厚度乘以密度。來自連接板、剪切轉角或切角端部的三角形廢料並不扣除,因為那些廢料是製作廠實際採購的材料。

這即是 AISC 重量計算法,被美國公路規範(例如 Caltrans 標準規範第 55 節)幾乎逐字沿用。投標與多數合約付款方法採用此計算(理論)重量,而非實際秤得的質量。秤重(mill 在熱軋批次秤得的質量)可能因軋製裕量而超出理論重量。ASTM A6 將該裕量訂為允許上限,而非保證的超出量:每英尺 100 磅及以上的型鋼最多達正 2.5%,每英尺低於 100 磅的型鋼則為負 2.5% 至正 3.0%。應將其視為對帳用的容許範圍,而非預期平均值;在合約指定採用計算重量之處卻使用秤重,會造成超額計費。

寬鋼板超出量與永遠不扣除的項目

厚鋼板具有較大的軋製容許差,因此在公路與橋梁付款方法中,寬度超過 36 英寸(約 915 公釐)的鋼板,需在其名義矩形重量之上加計 ASTM A6 允許重量超出量的二分之一。寬度 36 英寸及以下的鋼板則不加計。公制建築計量法計量淨理論質量,不適用此超出量。

對於切口、開槽、夾角、剪切邊、沖孔、鑽孔、搪孔、銑削或刨削,皆不予扣除。鋼廠軋製了完整斷面,製作廠也為整根棒材或整片鋼板付款,因此移除的材料屬廢料,並非折抵額度。ANZSMM 將其表述為孔洞或缺口不予扣除,此原則在各正式計量法中皆成立,即使是軋製構件上的大孔或大缺口亦然。

不扣除規則對構件特徵而言是絕對的,但對板面面積則不然。切入板面區域(如樓承板或底板區)的大型開口,比照鋼材面積借用的一般計量法小空洞規則處理:在土木計量法(CESMM4)下,超過約 0.10 平方公尺的開口予以扣除;在建築計量法(RICS NRM2)下,超過 1.00 平方公尺者予以扣除。並無鋼材專屬的開口條款,因此這些一般門檻是類推適用。樓承板上的樓梯、豎井與電梯開口一律扣除;小型貫穿口則吸收不計。

接合件、螺栓、銲道與塗裝

銲材重量與油漆或鍍鋅重量不計入鋼材噸數。兩者相對於構件鋼材皆微不足道,並各自獨立計價:銲道依長度與尺寸計(如 AWS D1.1 所述),塗裝依表面積計。螺栓、螺帽、墊圈與植釘若需秤重,則取自 AISC 鋼結構手冊(Steel Construction Manual)的緊固件表(每 100 件的重量);否則歸入接合件預留額。在投標階段最終的接合設計通常尚未確定,因此接合鋼材(連接板、剪力板、底板與頂板、加勁板、夾角鋼、螺栓)以加計於裸構件重量上的固定百分比涵蓋。一般作法介於 3% 至 10%,普通剪力接合建築構架常為 5% 至 7%,抗彎、斜撐或耐震構架則約為 10% 至 15%。此百分比屬估價慣例,並無公布條款支持特定數值,故應依製作廠的歷史資料校準;當設計已確定時,正式計量法會將接合件另行計量。

有兩項可計數的接合件需各自獨立列項。依 ASTM F1554 等級 36、55 與 105 的錨定桿(錨栓)是一種採購並安裝的數量,由柱數與底板數推算得出(每塊底板通常四根桿),以直徑、埋入深度、外露長度與等級描述,通常由混凝土工種在吊裝之前先行安裝。帶頭剪力釘(AWS D1.1 B 型,常見為四分之三英寸)是用量很大的合成樓板項目,依合成設計的剪力釘明細逐個計量,重量取自 AISC 表格,絕不加入裸構件噸數。

構件長度、計數與吊裝件

構件重量為長度乘以每英尺重量,因此長度慣例主導噸數。本方法採用各型鋼端到端的整體長度,不因端部加工而扣除。ANZSMM 以 0.1 公尺的倍數計量型鋼;美國英制慣例則取整至最接近的英寸或英尺分數。柱於接續點之間計量,梁則由支承中心到支承中心,或計至詳細的切斷長度。

在構架圖或基礎平面圖上,結構柱呈現為實心填充的方形或矩形、厚重的 I 形或 W 形斷面,或位於格線交點的中空型鋼或鋼管符號。每根柱計一處。底板與柱一併計數,不另行計算,而建築立柱、護柱、預埋件與非結構柱則排除在外。跨越數個樓層接續的柱,在計數與噸數上皆視為一根柱,而錨栓與底板的計數則由此推導出來,作為交叉核對之用。

另有一項計數與柱項並行:吊裝件計數,按每件可運送或現場接合的件數計量。吊裝人力與吊車吊次取決於件數,而非連續的構件。一根於二樓層接續的三層樓高柱算一根構件,但有兩個吊裝件;分兩段運送的大梁則為兩次吊次。請獨立於噸數之外,追蹤件數以推算吊裝工時。

依用途與鋼材等級區分噸數

不同的構件用途每噸所需的製作與吊裝人力各不相同,因此噸數是分組而非合併計列:柱、梁與大梁、斜撐、次要與填充構件,以及雜項金屬與預埋件,再加上廠內與現場的區分。正式計量法要求柱、梁、斜撐與不規則構件分別計量。雜項金屬(如樓梯、爬梯、欄杆、過梁與預埋件)通常與結構構架分屬不同的承包單元。

噸數也依鋼材等級區分,因為等級會影響單價與採購前置時間。W 形斷面通常為 ASTM A992,鋼板常為 A36 或 A572 Grade 50,中空型鋼為 A500 或 A1085,圓鋼管則為 A53。相同斷面但等級較高者屬於不同的採購項目。在歐洲,對應等級取自 EN 10025;在澳洲與紐西蘭則取自 AS/NZS 等級。請對照結構圖上的工程材料規範確認等級。

樓承板、桁架、格柵板與塗裝

金屬樓承板依面積計量,範圍涵蓋所支承之構架,計至樓承板支承的外緣,在美國以 square(100 平方英尺)為單位,其他地區則以平方公尺計。面積依鋼承板協會(Steel Deck Institute)在 ANSI/SDI SD-2022 下公布的淨覆蓋寬度(而非名義寬度)換算為板片數量:常見的 36 英寸屋面承板嵌接後淨覆蓋為 36 英寸,而具有互鎖側搭的合成樓承板覆蓋寬度則略小於名義值。樓承板的廢料預留量(針對開口處、坡度與端搭的裁切配合,通常為 5% 至 10%)屬慣例,而非公布的數據。

空腹鋼桁架與桁架大梁(SJI K、LH、DLH 與 KCS 系列)按件數與長度計量,重量取自 SJI 載重表中各規格代號(例如 22K9)每英尺磅數的概略重量。該重量不含繫撐與配件,故繫撐另行列項。格柵板、花紋鋼板與樓板鋼板,以及樓梯踏板屬雜項金屬項目,依面積並依其本身的裁切與廢料慣例計量,另加依長度計的邊框包覆,以及逐個計的踏板與平台板;其重量取自製造商每單位面積的產品重量(例如 NAAMM/MBG 格柵板系列),而非軋製型鋼表。

塗裝並非鋼材重量的函數。噴塗式防火被覆、發泡型防火塗料,以及廠內或現場油漆,皆依表面積計量,即各斷面的展開周長(外緣長)乘以其長度。防火被覆厚度取決於斷面係數與所需的耐火時效,由列名的耐火設計訂定;UFGS 07 81 00 規範噴塗式防火被覆的範圍。熱浸鍍鋅通常如同油漆般依構件表面積計量,而鍍層則依 ASTM A123 以每單位面積的鍍層質量規定,鍍鋅廠則往往依浸鍍的鋼材重量計價。

中空型鋼的重量陷阱與外露鋼材

就數量計算的重量而言,中空型鋼與鋼管仍採用公布的名義每英尺重量,因此噸數基準不變。陷阱在於 ASTM A500 的設計壁厚約為名義壁厚的 0.93 倍,這會降低設計斷面性質(面積與模數),即使型錄重量是以名義壁厚為準。切勿從設計壁厚重新計算數量重量,因為那會低估所採購的質量。請逐表確認某公布數值所依據的是哪一種壁厚。

建築外露結構鋼(AESS)是在外觀重要之處保留可見的鋼材。AISC 標準作業準則定義了外露鋼材的等級,以提高製作與表面處理要求,例如更平滑的銲道、磨平的邊緣與更嚴格的公差。這並不改變所計量的重量,但會帶來製作成本的加價,應予標記,使附加費僅歸入外露構件。應將其視為標準噸數之上的分類標記,而非數量的變動。

依用途適用哪一個重量數值

同一構架會因用途不同而得出不同的噸數。投標估價會在淨計算構件重量上加計接合件預留額與餘料或廢料預留額,並依面積或逐件計量樓承板與桁架,各自附帶其廢料量。採購則依鋼廠庫存長度(常見為 40、45、50 與 60 英尺)訂購構件,並加以套排以盡量縮小未套排的餘料(即餘料 drop),因此訂購重量會超出淨重量達該餘料量,通常以 3% 至 8% 的預留額建模。

估驗計價與付款計量(尤其在公路工程中)僅採用法定的計算重量:鋼板以矩形計、寬鋼板加計 ASTM A6 超出量的二分之一、不予扣除,且不含銲道與油漆。成本控制則在 ASTM A6 軋製裕量範圍內,將製作廠的秤重與計算合約重量進行對帳。接合件預留額與餘料預留額僅屬於投標與訂購,絕不納入付款計量的數量。Exayard 讀取整套圖面與鋼材明細,依構件用途與等級套用這些規則,並記錄每項數量背後的標準,使重量得以重新計量並提出佐證。

各地區的差異

計量標準因市場而異。當您在 Exayard 中設定所屬地區時,這些預設值便會隨之切換。

差異項目地區預設值基準
結構鋼材的主導計量與單位美國美國短噸(2,000 磅)AISC 303 標準作業準則;美國運輸部規範
結構鋼材的主導計量與單位加拿大美國短噸(2,000 磅)CIQS 計量方法;AISC 製作慣例(與美國共用)
結構鋼材的主導計量與單位英國公制噸(1,000 公斤)RICS NRM2 工作章節 15 - 公噸
結構鋼材的主導計量與單位澳洲 / 紐西蘭公制噸(1,000 公斤)AIQS/NZIQS ANZSMM 第 14 節 - 公噸(建築工程);AS 1181(土木)
結構鋼材的主導計量與單位歐洲公制噸(1,000 公斤)VOB C 部 - DIN 18335(結構鋼作業 ATV);EN 10365/10210/10219 型鋼表 - 公噸
結構鋼材的主導計量與單位國際公制噸(1,000 公斤)ISO 型鋼表;POMI(國際計量原則)- 公噸
構件重量如何計算(名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至矩形)美國名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至外接矩形AISC 303 重量計算規定;Caltrans 標準規範第 55 節(鋼結構)
構件重量如何計算(名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至矩形)澳洲 / 紐西蘭名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至外接矩形ANZSMM 第 14 節 - 取自型鋼表的淨理論質量(公斤/公尺 x 長度)
構件重量如何計算(名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至矩形)英國名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至外接矩形RICS NRM2 WS15 - 取自標準型鋼表的質量
構件重量如何計算(名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至矩形)歐洲名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至外接矩形EN 10365/10210/10219 型鋼表;VOB C 部 - DIN 18335(結構鋼作業 ATV)
構件重量如何計算(名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至矩形)國際名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至外接矩形ISO 型鋼表;POMI(國際計量原則)
理論(計算)重量與鋼廠秤重之比較美國理論/計算重量(AISC 重量計算)AISC 303 重量計算規定;運輸部付款方法
理論(計算)重量與鋼廠秤重之比較澳洲 / 紐西蘭理論/計算重量(AISC 重量計算)ANZSMM 第 14 節 - 淨理論質量
理論(計算)重量與鋼廠秤重之比較英國理論/計算重量(AISC 重量計算)RICS NRM2 WS15 - 取自表格的質量
寬鋼板重量超出量加計(ASTM A6)美國寬度 >36 英寸的鋼板加計 1/2 ASTM A6 超出量ASTM A6;AISC 303 重量計算規定;Caltrans 標準規範第 55 節
寬鋼板重量超出量加計(ASTM A6)英國不加計超出量(僅名義值)RICS NRM2 - 取自型鋼/鋼板表的質量
寬鋼板重量超出量加計(ASTM A6)澳洲 / 紐西蘭不加計超出量(僅名義值)ANZSMM 第 14 節 - 淨理論質量
切口、夾角、孔洞、剪切邊不予扣除美國AISC 303 重量計算規定;Caltrans 標準規範第 55 節
切口、夾角、孔洞、剪切邊不予扣除澳洲 / 紐西蘭ANZSMM 第 14 節 - 孔洞或缺口不予扣除
切口、夾角、孔洞、剪切邊不予扣除英國RICS NRM2 WS15 / SMM7 - 構件中的小空洞不予扣除
切口、夾角、孔洞、剪切邊不予扣除歐洲VOB C 部 - DIN 18335(結構鋼作業 ATV)- 淨理論質量
切口、夾角、孔洞、剪切邊不予扣除國際ISO 型鋼表/POMI 慣例

關鍵術語

結構鋼材的主導計量與單位
結構鋼材是依質量來製作、計價,並(在以重量為基準的合約中)依質量付款,而非依件數或長度。
構件重量如何計算(名義 磅/英尺 x 長度;鋼板計至矩形)
法定方法以各軋製型鋼的名義(公布)每英尺重量乘以其詳細長度來計算重量,並以最小外接矩形(整體尺寸 x 厚…)計算鋼板重量。
理論(計算)重量與鋼廠秤重之比較
理論重量由名義型鋼重量與尺寸計算得出;鋼廠秤重則是實際秤得的質量,可能因軋製裕量而超出理論值。
寬鋼板重量超出量加計(ASTM A6)
厚/寬鋼板具有較大的軋製容許差。
切口、夾角、孔洞、剪切邊不予扣除
法定方法對切口、開槽、夾角、剪切邊、沖孔、鑽孔、搪孔、銑削或刨削,皆不予扣除。
自板面/樓承板面積中扣除的最小開口尺寸
雖然構件特徵絕不扣除,但切入板面區域(樓承板、底板區、依面積計量的大型連接板/鋼板元件)的大型開口,則遵循一般 SMM 小空洞規則,而非鋼材專屬條款。
接合件材料預留額(加計於構件重量之 %)
在投標階段,最終的接合設計尚未確定,因此接合鋼材(連接板、剪力板、底板/頂板、加勁板、夾角鋼、螺栓)以加計於主構件噸數上的固定百分比涵蓋。
鋼材重量中對螺栓、銲材與油漆的處理方式
法定重量方法不將銲材重量或油漆/鍍鋅重量計入鋼材噸數(兩者相對於構件鋼材皆微不足道,並各自獨立計價)。
訂購用的餘料/廢料預留額
構件由鋼廠庫存長度(常見為 40/45/50/60 英尺)裁切而成;未套排的餘料(「drop」)即為廢料。
構件長度的計量與進位
構件重量 = 長度 x 重量/英尺,因此長度慣例主導噸數。
依構件用途與廠內/現場區分噸數
不同的構件用途每噸所需的製作與吊裝人力各不相同,因此噸數加以分組:柱、梁/大梁、斜撐、次要/填充構件、雜項金屬/預埋件,再加上廠內與現場的區分。
何者算作結構柱
柱的計數啟動構架數量計算、推導底板/錨栓計數,並核對噸數。

參考標準

常見問題

結構鋼構架的主導計量與單位為何?

結構鋼材是依質量來製作、計價,並(在以重量為基準的合約中)依質量付款,而非依件數或長度。估價單位為短噸(美國短噸,2,000 磅)或公噸(公制,1,000 公斤)。構件逐一列出,並將其名義每英尺/每公尺重量加總為噸數;件數與長度是中間輸入值,並非交付項目。每一種正式計量方法(AISC、RICS NRM2、CESMM4、ANZSMM)以及每一項美國運輸部付款項目都採用重量。

每根構件的重量如何計算:是名義公布的每英尺重量,還是由斷面重新計算?鋼板又如何處理?

法定方法以各軋製型鋼的名義(公布)每英尺重量乘以其詳細長度來計算重量,並以最小外接矩形(整體尺寸 x 厚度 x 密度)計算鋼板重量。「W14x30」這個規格代號本身已涵蓋每英尺 30 磅。鋼板計至矩形(而非切割後的形狀),因為三角形餘料是製作廠實際採購的材料。這即是 AISC 重量計算法,並被幾乎逐字沿用…

噸數是依理論/計算重量,還是實際的鋼廠秤重(熱軋批次重量)?

理論重量由名義型鋼重量與尺寸計算得出;鋼廠秤重則是實際秤得的質量,可能因軋製裕量而超出理論值。ASTM A6 訂定了允許上限(每英尺 >= 100 磅的型鋼最多達 +2.5%;每英尺 < 100 磅的型鋼為 -2.5/+3.0%)——這是容差上限,並非保證的典型超出量。投標與多數合約付款方法採用計算重量;在合約指定採用計算重量之處卻使用秤重,會造成超額計費…

對於寬度超過 36 英寸的鋼板,是否要加計 ASTM A6 重量超出量?加計多少?

厚/寬鋼板具有較大的軋製容許差。法定付款方法會在寬度超過 36 英寸(約 915 公釐)的鋼板名義重量上,加計 ASTM A6 允許重量超出量的二分之一,以反映寬鋼板確實會超出其理論重量。寬度 36 英寸及以下的鋼板則不加計超出量。

切口、夾角、孔洞、沖孔或機械加工所移除的材料,是否要從構件重量中扣除?

法定方法對切口、開槽、夾角、剪切邊、沖孔、鑽孔、搪孔、銑削或刨削,皆不予扣除。鋼廠軋製了完整斷面,製作廠也為整根棒材/整片鋼板付款;移除的材料屬廢料,並非折抵額度。ANZSMM 將其表述為「孔洞或缺口不予扣除」;AISC/運輸部則列出更長的清單。

開口達到多大尺寸時,才開始從板面或樓承板的面積數量中扣除?

雖然構件特徵絕不扣除,但切入板面區域(樓承板、底板區、依面積計量的大型連接板/鋼板元件)的大型開口,則遵循一般 SMM 小空洞規則,而非鋼材專屬條款。小型貫穿口吸收不計;僅超過門檻的開口才予以扣除。該門檻沿用一般計量法的數值套用於鋼材面積:約 0.1 平方公尺(土木/CESMM)至 1.0 平方公尺(建築/NRM2)。

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