羽子板螺栓鎖到 100 還是 250 kgf·cm：杉木在座金下約 3 到 5 kN 壓陷降伏，扭矩九成以上花在摩擦

住まいの先生上的問題：100 到 250 kgf·cm，可以嗎

2011 年 4 月，Yahoo!不動產的「教えて！住まいの先生」（使用 Yahoo!知恵袋的系統，只顯示專業人士的回答）有人問： 實際確認羽子板螺栓的鎖緊扭矩，從 100 到 250 kgf·cm 都有，「大丈夫なのでしょうか」。原文單位寫成 kgf/cm，本站讀作 kgf·cm。

他轉述了工務店的回覆：木造金物廠商對現場的說明一般是 200 到 300 kgf·cm，但木材強度因材質、甚至金物裝在木表或木裏而不同， 所以實際上以金物陷入木材 0.5 到 1.0 mm 左右為準。

唯一的回答來自大阪的設計事務所：木造的構造金物期待的是剪斷抵抗，木材會乾燥收縮、隨時間變瘦，摩擦抵抗靠不住， 所以沒有鋼構高拉力螺栓那樣的扭矩規定。

兩邊說的都有道理，但沒有人回答提問者真正想知道的事：100 和 250 kgf·cm 鎖出來的螺栓，差在哪裡。 下面用三份同一團隊的試驗報告，把這兩個數字放到杉木的鎖緊曲線上。

規範寫的是陷入程度，不是扭矩

國土交通省《公共建築木造工事標準仕様書》（令和 7 年版）5.5.11「各種螺栓的工法」第 (6) 項： 螺栓的鎖緊以「座金が木材等へ軽くめり込む程度」為準，不要過度鎖緊，同一群螺栓的鎖緊要一致。第 (7) 項： 施工期間因木材乾燥收縮而鬆掉的螺帽，要重新鎖緊。整節沒有任何扭矩值。

日本建築學會的《木質構造設計基準・同解說》也是同一種寫法：座金「わずかにめり込む程度」。這一點是從松原等人 2014 年的報告轉引的， 那份報告接著說，不同樹種該陷入多少，並不清楚。

座金尺寸原則上由設計圖說另行指定；沒有指定時，同一份仕様書的表 4.2.3（受拉）與表 4.2.4（受剪）對使用 Z 標記（或 M 標記）金物的 M12 螺栓， 列的都是厚 4.5 mm、40 mm 見方的角座金。仕様書沒有說羽子板螺栓歸哪一表，提問現場實際用的座金尺寸也不知道。座金的尺寸系列與功能，見本站的華司規格怎麼看。

試驗怎麼做

兩篇論文用的是同型號的螺絲鎖緊試驗機（日本計測システム NST-500NM）：固定螺栓頭、轉螺帽，同時量鎖緊扭矩、回轉角， 以及夾在螺栓頭與木材之間的荷重計讀到的夾緊力。下表是本文引用的兩篇期刊論文。

2015 年那篇鎖到螺栓斷裂或回轉角 1,100 度為止；2017 年那篇鎖到回轉角 1,100 度（3 圈）。2017 年那篇的座金「邊長比」指邊長（圓座金為直徑）除以厚度， 30 × 1.6 mm 是 18.8，35 × 4.5 mm 是 7.8。

座金下的木材在 3 到 5 kN 壓陷降伏，之後換一個斜率

72 個杉木試體全部是同一種形狀：鬆動消除後，夾緊力隨回轉角直線上升；到某一點降伏，之後再以較緩的斜率直線上升。 論文說這是木材「めり込み」（橫向局部壓陷）特有的行為。不夾木材、只有金屬的對照組沒有這個轉折，2014 年的報告記錄它一路鎖到螺栓斷裂。 作者把兩段直線的交點定為降伏夾緊力 F_y：木材的壓陷由彈性段轉入降伏後的區段。它不是座金第一次壓進木材的時刻，彈性段裡木材已經在局部受壓。

作者的結論是邊長比越大，F_y 有降低的趨勢（結論 3）；逐列看並不是單調排列，例如角座金 35 × 3.2 是 4.81 kN，35 × 4.5 反而是 4.75 kN。 邊長比 18.8、13.0、16.0 這三種薄座金，試驗後可以清楚看到彎曲變形；論文的照片顯示，各邊長比的角座金都在木材上留下了陷入痕跡。

彈性段的扭力係數 K_f1，全部試體平均 0.206，標準差 0.030。邊長比 7.8 到 16.0 之間， 座金尺寸與角圓形狀對 K_f1 沒有明確影響；只有邊長比 18.8 的圓座金平均約高 1.2 倍、離散最大， 作者追到座面摩擦係數 μ_b（最大 0.428）。

2014 年的報告（開頭以羽子板螺栓為例）用的是 Z 標記角座金（40 × 40 × 4.0 mm），結果依樹種分兩種： 杉與鐵杉以座金陷入木材為主（鐵杉也有座金變形）；羅漢柏與落葉松則是螺栓斷裂與座金變形明顯。 報告的建議是，杉與鐵杉把夾緊力設在陷入降伏荷重以下；羅漢柏與落葉松則要低於木材、座金、螺栓各自的降伏荷重。

扭矩只有約 8% 花在鎖緊本身，而且跟鎖的速度有關

2015 年那篇把鎖緊扭矩拆成三份：鎖緊本身（螺紋導程那一項，原文「本来のボルトの締付けに費やされるトルク」）、牙面摩擦、座面摩擦。鎖緊速度 20 rpm 時，鎖緊本身約占 8%； 所有試體的扭矩都有 90% 以上耗在牙面與座面的摩擦。這和金屬接頭的情況相同， 摩擦怎麼決定扭矩與夾緊力的關係，本站寫在一個扭力數字，背後假設了一組摩擦條件。

摩擦又跟速度有關。同一種杉木試體，扭力係數 K 隨鎖緊速度提高整體呈下降趨勢（10 到 20 rpm 之間略為回升）：

20 rpm 時，四個樹種與不夾木材的對照組 K 值接近（0.253 到 0.324，對照組 0.301）。作者的結論是： 木材螺栓接合的扭力係數，實用上可以用只鎖金屬的試驗來求。論文提到現場用的工具從低速的手動扭力扳手到高速的衝擊扳手都有； 同一個扭矩讀數，慢慢鎖（0.5 rpm）與快鎖（20 rpm）的 K 差 1.28 倍（本站換算），夾緊力就差這麼多。 衝擊扳手的檔位與摩擦，另見衝擊扳手的強檔與弱檔。

這裡有一個兩篇之間對不上的地方：同一團隊、同型號試驗機，杉木在 20 rpm 的扭力係數，2015 年是 0.324，2017 年是 0.206。 兩篇的螺栓等級、螺帽鍍層、座金、木材尺寸都不同，K 的取法也不同（2015 年取夾緊力 4 kN 那一點，2017 年取 0.8 到 2 kN 區間的斜率）， 沒辦法說是哪一項造成差異。本站的讀法是：扭力係數不能從另一組零件、另一種方法的試驗直接借來用。

把提問的兩個數字放回曲線上

下面是本站的換算，用 2017 年的 K_f1 平均 0.206、螺栓直徑 12 mm，條件就是那篇的杉木、30 到 35 mm 座金、20 rpm。 彈性段的扭矩 T ＝ K × d × F。

所以在這組試驗條件下，100 kgf·cm 大約落在降伏範圍，250 kgf·cm 已經在降伏後的區段。金物廠商說的 200 到 300 kgf·cm 若代入同一組換算， 整段都在推算的降伏扭矩之上；但廠商的數字沒有交代座金、木材、速度與摩擦條件，不能據此說它就等於規範的「輕輕陷入」，規範也沒有把「輕輕陷入」定義成降伏後多少。

降伏之後的換算就不能再用 0.206。2017 年那篇的重點正是這一段：陷入開始後，扭矩與夾緊力的比值會隨陷入深度改變， 塑性段與彈性段扭力係數的比值從 1.07 到 2.13（最大側）、0.64 到 1.51（最小側）；這段分析排除了已明顯彎曲的邊長比 18.8、13.0、16.0，只用 10.0、10.9、7.8。 72 個試體的座金上全部有圓形刮痕，作者推測是螺帽座面一邊轉一邊刮座金表面，讓摩擦係數跟著變動。作者用最寬的係數範圍算出 22.35 N·m， 實測夾緊力都高於設定的下限 6 kN，最大值卻只有計算上限 14.95 kN 的一半左右。

提問者量到的 100 到 250 kgf·cm，可能是「剛到降伏」到「降伏後陷進去一段」的差別。 但那是本站用杉木、30 到 35 mm 座金的數據推的；現場的座金如果是仕様書表列的 40 × 4.5 mm，不在試驗範圍裡。

設計事務所說的乾縮，論文怎麼看

回答者說木材會乾縮變瘦、摩擦靠不住。2017 年論文的緒言列了相關研究（以下是論文的轉述，本站沒有讀原文）： 藤元等人報告，螺栓鎖完的當下軸力鬆弛最大，之後緩慢下降；Awaludin 等人做了 1 年的鬆弛試驗，1 年後軸力大幅下降， 但減衰能力仍比完全沒有預拉時高；作者團隊自己的觀察是，鎖到超過陷入降伏點的軸力，應力會維持在較高的水準， 不過最長只觀察了 1 年左右。

仕様書第 (7) 項要求，施工期間若因乾縮等原因螺帽鬆動，要重新鎖緊，也就是預期螺帽可能會鬆。 預拉力掉到多少該處理，美國礦場岩栓的規則把墊木材的情況單獨列出，見七成，墊在木材上時是五成。

現場怎麼做

以下是本站依規範與上面三份報告整理的做法，不是論文或規範的逐字規定，論文也沒有驗證過這些做法。

1. 以陷入量判斷，扭矩當輔助。 仕様書與建築學會的基準都用「座金輕輕陷入」，沒有扭矩值。工務店轉述的 0.5 到 1.0 mm 是廠商的目安，不是規範數字。
2. 回轉角只能當粗略參考。 2017 年論文在分析試驗數據時，用 θ ＝ 360 × e ÷ P（再加上鬆動消除的回轉角）換算陷入量 e，沒有驗證它能當現場量法。M12 的螺距 1.75 mm：本站換算，陷入 0.5 mm 約轉 103 度，1.0 mm 約 206 度， 從螺帽與座金貼緊、鬆動消除之後算起。這是論文的簡化（螺栓伸長率最大 0.06%，可以忽略），座金彎曲與其他構件的壓縮沒有算進去，座金一彎這個對應就不成立。
3. 同一群螺栓用同一種工具、同一種速度。 仕様書要求一群螺栓鎖得一致；2015 年的數據顯示，同一個扭矩讀數，速度不同 K 就不同。本站的推論是，同一群裡混用手動扭力扳手與衝擊扳手，一致性可能變差。
4. 硬的樹種注意螺栓與座金。 2014 年的報告裡，羅漢柏與落葉松在 Z 標記座金下出現螺栓斷裂與座金變形，杉與鐵杉則以陷入為主。報告推想，座金薄而木材的局部抗壓強度高時，座金可能反向翹起；它把座金的降伏荷重也列為要避開的上限。
5. 施工期間回鎖。 仕様書第 (7) 項：乾縮造成鬆動的螺帽要重新鎖緊。
6. 真的要用扭矩管理，本站建議拿實際使用的零件量 K。 同一團隊的兩篇論文，杉木 20 rpm 的 K 就差 0.324 與 0.206。2015 年的結論是，在該試驗範圍內（尤其 2 rpm 以上），K 可以用只鎖金屬的試驗求。

這一頁不能下的結論

論文與仕様書都沒有說羽子板螺栓需要多少夾緊力才夠，所以這一頁不能判斷 100 或 250 kgf·cm 哪個「合格」，也不能判斷結構安不安全。 77 到 121 kgf·cm 是本站用 2017 年的杉木、30 到 35 mm 座金、20 rpm 試驗機的平均值換算的，仕様書表列的 40 × 4.5 mm 座金不在試驗範圍， 作者也把「邊長比相同但尺寸不同」列為未解的問題。杉木以外的降伏夾緊力，2017 年沒有量；試材只在養生室放了約一個月，濕度沒有控制（41 到 55%）。 2017 年的塑性段係數分析排除了三種已明顯彎曲的薄座金。2015 年「K 可用只鎖金屬的試驗求」的結論，限於固定的 90 × 90 × 30 mm 試體，論文也說材厚、材寬、材長改變後 K 可能跟著變。 回轉角換算忽略了座金彎曲。乾縮與鬆弛的研究是 2017 年論文的轉述，觀察期最長約 1 年。 《公共建築木造工事標準仕様書》是公共建築工程的仕様書，不是所有私人木造住宅的法定施工標準。 0.5 到 1.0 mm 是工務店轉述的廠商說法，住まいの先生上的回答是個人意見。

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

羽子板螺栓有規定鎖緊扭矩嗎？

日本的公共建築木造工事標準仕様書（令和 7 年版）5.5.11 沒有扭矩值，只規定座金輕輕陷入木材的程度、不要過度鎖緊、同一群螺栓鎖得一致，並在施工期間回鎖因乾縮鬆掉的螺帽。日本建築學會的基準也用「座金わずかにめり込む程度」。

100 kgf·cm 和 250 kgf·cm 差在哪？

依松原等 2017 年的杉木＋M12 試驗，本站換算（扭力係數 0.206）座金下的木材約在 77 到 121 kgf·cm 壓陷降伏。100 kgf·cm 大約在降伏範圍，250 kgf·cm 已在降伏後的區段。這是 30 到 35 mm 座金的數據，仕様書表列的 40 × 4.5 mm 座金不在試驗範圍。

為什麼同一個扭矩，夾緊力會不一樣？

因為扭矩九成以上耗在牙面與座面的摩擦，鎖緊本身只占約 8%（松原等 2015，20 rpm）。摩擦隨鎖緊速度改變：杉木試體的扭力係數在 0.5 rpm 是 0.415、20 rpm 是 0.324。座金陷入後，座金上會出現螺帽刮出的圓形痕跡，作者推測摩擦係數因此變動。

陷入 0.5 到 1.0 mm 要怎麼看？

2017 年論文分析試驗數據時用回轉角換算陷入量：θ ＝ 360 × e ÷ 螺距。M12 螺距 1.75 mm，陷入 0.5 mm 約 103 度、1.0 mm 約 206 度（本站換算），從鬆動消除後算起。這個換算沒有計入座金彎曲，論文也沒有驗證它能當現場量法，只能當粗略參考。

參考資料

• 松原独歩、若島嘉朗、藤澤泰士、清水秀丸、北守顕久、石川浩一郎（2017）—— 木材−ボルト接合における塑性域締付け軸力の締付けトルク算定法，木材学会誌 63(4):162–175（J-STAGE 全文）
• 松原独歩、中野貴啓、島田勝廣、船田良、服部順昭（2015）—— 木材−ボルト接合における締付け速度がトルク係数に及ぼす影響，木材学会誌 61(1):33–39（J-STAGE 全文）
• 松原独歩、中野貴啓、島田勝廣（2014）—— 木材―ボルト接合時における破損防止を考慮した締付け条件，東京都立産業技術研究センター研究報告 第 9 号，96–97
• 國土交通省大臣官房官廳營繕部（2025）—— 公共建築木造工事標準仕様書 令和 7 年版，表 4.2.3、5.5.11
• Yahoo!不動産 教えて！住まいの先生（2011-04-03）—— 羽子板ボルトの締め付けトルクについて
• 一個扭力數字，背後假設了一組摩擦條件
• 華司規格怎麼看：「M4 華司」不是一個規格，是三個

三份報告的全文由本站讀過：降伏夾緊力、扭力係數、8%、驗證試驗的夾緊力照原文表格與結論。kgf·cm 與 N·m 的換算、降伏點對應的扭矩、回轉角對應的陷入量、1.28 倍，是本站的算術。乾縮與鬆弛的研究是 2017 年論文緒言的轉述。