| 時間 |
2003-08-01 |
| 標題 |
鋼管混凝土結構雙向螺栓式梁柱接頭之力學行為與耐震驗證 |
| 作者 |
[鍾立來]
[吳賴雲]
[盧建帆]
[黃國倫]
[沈東儒]
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| 摘要 |
在一九九四年美國北嶺地震後，發現鋼結構之傳統抗彎梁柱接頭的變形能力嚴重不足，傳統抗彎梁柱接頭係以梁腹板栓接，及梁翼板全滲透焊接，且均在工地施作，試驗結果顯示，該類接頭僅具有0.005弧度之可用塑性轉角，因此該類接頭不推薦使用，故本文鋼管混凝土結構梁柱接頭之設計強調工廠焊接、工地栓接之方式，提高組立方便，降低施工變數。
本實驗採鋼管混凝土柱，藉著混凝土之高承載力，提高結構勁度，減少變位，進而降低柱軸力之二次效應。因為鋼管內充填混凝土，可避免鋼管壁向內挫屈。另外，鋼管提供強度、韌性高之優點，並對混凝土產生圍束效果，增加整體抗壓強度。梁柱接頭之梁採H 型鋼梁，並在梁端焊有端板，在其上穿孔，以栓接方式與柱接合。梁柱接頭之設計期以梁產生塑鉸來消散地震力所輸入之能量，並在梁端放大梁翼板寬度，增大抗彎容量，且使塑鉸遠離焊道，避免塑鉸未產生前，梁端焊道先行破壞。
本實驗利用螺栓貫穿梁柱交會區以接合梁與柱，符合省時、省力、經濟原則。在柱之東西兩側接梁，並在南北向交會區處鎖上兩塊端板，期能更真實模擬三維建物受力情形。實驗共進行6 組，試驗參數為(1)鋼管寬厚比。(2)梁柱交會區有無加焊。(3)鋼管形狀不同。以下為試體代號之說明及意義：
試體分為FSBE-X(共3 支)、FCBE-X(共1 支)與FSBW-X(共2 支)，其中 F 表示：Filled of concrete (充填混凝土)
S 表示：Square (方形斷面)
C 表示：Circular (圓形斷面)
B 表示：Bolt (螺栓接合)
E 表示：End Plate (南北向端板無焊接)
W 表示：Weld (南北向端板有焊接)
X 表示：Thickness (柱板厚度，單位：mm)
另外本文試著提出合理之梁柱交會區力學模型，期能方便工程師參考使用。
實驗結果可得：本次實驗的試體，其整體接頭之塑性轉角同時達到國內規範規定之標準(0.03 弧度)與美國FEMA 的標準要求，且具有良好穩定之消能能力，實為可用之接頭。另外，FSBE 系列之試體交會區在東西南北向皆鎖上端板後，隨著柱板厚度的增加，不論彈性勁度、能量消散或是最大剪力強度均漸增，同時韌性與塑性轉角的表現均符合要求。FSBW 試體的表現亦是如此，再與FSBE 試體比較下，在交會區端板焊接後，各方面的表現均較無焊接試體來得理想。 |
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