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吊環螺栓 
現場試驗 
前言
儘管現行法規對安全母索的設置有一定要求，但在實務中，仍有許多施作單位依賴經驗設置或選用不當材質，未進行精確的結構計算與安全評估。
為了協助廠商正確設置安全母索，並符合最新的營造安全衛生設施標準，本篇文章將深入探討安全母索構件、相關規範、強度計算方法以及現場拉力試驗的必要性。透過這些專業分享，希望協助廠商有效提升安全防護水平。
一、安全母索組成
1、安全母索本體
根據《營造安全衛生設施標準》第23-2條，安全母索材質可選用鋼索、尼龍繩或合成纖維。母索之最小斷裂強度應達2300公斤以上，確保在墜落瞬間能承受動態衝擊力。
- 鋼索：具高斷裂強度與低延展性，適用於需要高剛性與耐磨損的環境，但耐腐蝕性較差。實務上，常選用SUS304不鏽鋼材質的鋼索，並依照AISC規範進行極限拉力強度計算。
- 尼龍繩：具有高延展性，可吸收墜落衝擊力，但在潮濕或高溫環境下可能發生強度衰減。
- 合成纖維繩：重量輕、耐候性良好，適合戶外長期使用，但需考慮老化與劣化的影響。在選用時，應參考相關標準進行測試和驗證。
💡《營造安全衛生設施標準》第23-1條
安全帶之材料、強度及檢驗應符合國家標準CNS 7534高處作業用安全帶、CNS 6701安全帶(繫身型)、
CNS 14253背負式安全帶、CNS 14253-1全身背負式安全帶及CNS 7535高處作業用安全帶檢驗法之規定。
💡《營造安全衛生設施標準》第23-2條
安全母索得由鋼索、尼龍繩索或合成纖維之材質構成，其最小斷裂強度應在二千三百公斤以上。
2、安全母索錨錠點
- 根據《營造安全衛生設施標準》第23條第3款規定，安全帶或安全母索繫固之錨錠，至少應能承受每人2300公斤之拉力。
- 對應美國規範OSHA也有相似的條款，要求錨固點的最小承載能力需達到5000磅(約2268公斤)。
- 錨錠點包括錨栓、吊環、固定板等，其設計與安裝應符合法規要求，確保在衝擊力作用下不會脫落或斷裂。
💡OSHA 1926.502是美國職業安全與健康管理局(OSHA)關於「高空作業防墜保護系統」的規範。
這部分規範適用於需要使用防墜裝置的工程現場(如安全帶、安全母索系統等)。
💡《營造安全衛生設施標準》第23-3條
安全帶或安全母索繫固之錨錠，至少應能承受每人二千三百公斤之拉力。
3、連接扣件與配件
- 連接扣件：如D型環、繫掛扣、調整器、鬆緊器等，其承載能力與連接強度直接影響整體安全性。
- 配件選用原則：應考慮材質強度、設計載重及與安全母索本體的適配性。
- 建議製造商應提送相關試驗報告，確保連接扣件符合國家標準CNS相關檢驗規範。
二、安全母索強度計算
1、安全母索應力計算
- 鋼索：可依照鋼結構設計規範中的公式進行鋼索拉力斷裂強度計算，並根據安全母索的極限拉力強度計算出拉力斷裂強度。例如，選用不鏽鋼SUS 304時，其極限拉力強度約為515MPa，可據此計算出拉力斷裂強度。
- 纖維繩：可依據ISO 10333-2規範選用適合的纖維繩材質，並根據相關試驗數據選擇拉力強度達2300公斤以上的纖維繩，以確保符合安全需求。
💡鋼索極限拉力斷裂強度=0.75×極限拉力強度×截面積
2、吊環應力計算
- 吊環： 應根據鋼結構設計規範，針對螺栓的拉力強度及剪力強度進行計算。其中，螺栓以及吊環的有效斷面積，須考量螺牙對斷面積的影響。
- 錨固點結構分析： 若錨栓安裝於混凝土，需要計算錨栓埋置深度的影響；若安裝在鋼構上則須考量銲道接合點的強度。
💡吊環螺栓有效斷面積A = 0.25π[D−0.866×螺距]²
💡吊環極限斷裂強度 = min ( 0.75×極限拉力強度×截面積 , 0.6×0.75×極限拉力強度×剪力斷面積)
三、安全母索現場拉力試驗的必要性
- 根據《營造安全衛生設施標準》，目前並未強制要求安全母索須進行現場拉力試驗，但使用前的檢查與受衝擊後的檢查則為必要措施。
- 雖然規範並未強制要求執行現場試驗，但仍建議在特定情況下進行現場拉力試驗。例如，高風險工程或重型載重工作環境。
💡現場拉力試驗目的：
驗證施作品質，檢視各構件(如母索、錨錠點、連接扣件等)的安裝情況，確保構件能達到預期的防墜效果。
此外，現場試驗有助於確認構件實際受力狀況，確保安全母索及配件在經濟性與安全性之間達到平衡。
結語：安全母索應力計算的重要性
安全母索設計涉及多構件，僅憑經驗設置難以保證安全性。建議在設置安全母索時，應依循相關規範進行應力計算，並於必要時以現場試驗進行驗證。這邊整理這篇文章的幾個重點給讀者們參考：
1、營造安全衛生設施標準重點摘要
第23條第2款：母索材質與強度
- 母索本體可由鋼索、尼龍繩索或合成纖維製成，其最小斷裂強度需達 2300 公斤以上。
第23條第3款：錨錠的承載能力
- 安全帶或安全母索繫固之錨錠，至少應能承受每人二千三百公斤之拉力。
第23條第8款：水平安全母索的設置
- 水平安全母索之設置高度應大於3.8公尺，相鄰二錨錠點間之最大間距L依公式L=4×(H−3)計算，並確保 L ≦ 10 公尺。
- 錨錠點與另一繫掛點間、相鄰二錨錠點間或母索錨錠點間之安全母索僅能繫掛一條安全帶。
- 每條安全母索能繫掛安全帶之條數，應標示於母索錨錠端。
第23條第9款：垂直安全母索的設置
- 安全母索應具備防脫落設施，下端應有防止安全帶鎖扣自尾端脫落之設施。
- 每條安全母索應僅提供一名勞工使用。但勞工作業或爬昇位置之水平間距在一公尺以下者，得二人共用一條安全母索。
2、製造商須提供型錄及試驗數據
- 依照營造安全衛生設施標準，安全帶之材料、強度及檢驗應符合CNS國家標準。
- 相關零件製造商應提供相關試驗數據，以佐證安全母索相關配件之材料、強度、檢驗皆符合CNS國家標準。
3、應力計算項目
安全母索應力計算：
- 根據最小斷裂強度 2300 公斤的法規要求，檢核母索強度是否符合規範。
- 對於水平母索，應進行水平荷載分析，確認彎曲應力及張力皆在安全範圍內。
吊環螺栓應力計算：
- 吊環螺栓需承受母索的拉力與剪力，應依據2300 公斤拉力的需求進行拉力與剪力強度計算，以確保其安全性與穩定性。
錨點應力計算：
- 錨點需承受來自母索的拉力、剪力及衝擊力，設計時應進行錨固強度計算，以確保其承載能力達到法規要求。
- 若錨點設置於混凝土、鋼構或其他基材上，則需考慮基材的抗剪能力、錨栓深度及受力分佈，以確認固定的穩定性。
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