分析模型與分析程序建立

於進行模型有限元素分析前，須決定各構材尺寸，本研究之分析模型 取自國內實務所採用之斜撐構材斷面尺寸，BH-350×350×25×25 (mm) 為斜 撐 構 材 斷 面 ， 箱 型 柱 尺 寸 為 □600×600×30×30 (mm) ， 梁 為 RH700×300×13×24 (mm) ，接合板尺寸則因應不同參數而有所不同。為更 真實模擬斜撐構材於構架之反應，分析亦建入部份梁與部份柱構件，如圖 3.1 所示，其為本研究模擬斜撐構材含接合板之結構模型，並於右上之梁中 心線上施加反覆之水平位移進行加載，以模擬結構受地震力作用時之情況。

分析之模型建立流程，大致以 3.2.1 節所述功能模組之順序進行。就含 接合板之斜撐構材模型而言，首先於部件模組下，建立斜撐桿件、接合板，

部份梁與柱桿件等，如圖 3.2 所示。建立材料屬性並予以賦予各部件。各部 件經組裝成模型後，接續進行分析步 (STEP) 之設置，本研究採靜力之反 覆位移加載，故於分析步之類型選取靜力 (Static) ，並於此階段設定欲做 輸出文字檔之設置。分析所採用之位移歷時為依據ATC-24 (1992) 中對於鋼 構材進行反覆載重時所規定之載重歷時，如圖3.3。本研究之分析模型為取 自實務較常採用之倒 V 斜撐構架型式中之斜撐與接合部份，而水平層間位 移角與斜撐構材軸向伸長或縮短量之關係如圖 3.4 所示，根據此關係可得知 斜撐構材之軸向變形量 ( )。

分析模型之邊界條件與載重施加乃於 Load Modules 下執行，邊界與水 平位移加載如圖 3.5 所示。於網格模組下，進行分析模型之網格化，以結構 的 網 格 切 割 技 術 (Structured Technique) 進 行 之 ， 網 格 類 型 為 四 方 型 (Quad) ，為四方型網格於分析運算中較不易出現發散不收斂之情形。因斜 撐構材會有拉力降伏，受壓時會產生挫屈，故於執行應力分析前須先執行 斜撐挫屈模態分析 (Buckle Mode Analysis) 。ABAQUS 之挫屈模態分析乃 採用特徵值挫屈預測分析程序進行分析，分析出之挫屈模態如圖 3.6 所示。

正式進行靜力分析時，於作業模組下建立分析作業，此時引入挫屈模 態，並利用文字編輯 (Edit Keywords) 方式輸入初始缺陷值 (Imperfection,

IMPF) ，初始缺陷值為斜撐構材長度之千分之一 (AWS D1.5 2004, Uriz et al.

2008, 陳沛均 2005, 蔡青宜 2008) ，並以不超過 1/1000 構材長度之量為原 則，其比例通常介於 1/1000 至 1/2000 (Uriz et al. 2008) ，亦有斜撐構材性 能研究中初始缺陷用至 1/500 構材長度如此大的初始缺陷量 (Jin and El-Tawil 2003) 。當皆執行完上述之程序後，即執行最後模型之非線性運算 分析，分析結束以視覺化模組進行後處理。

Assembly

Assembly Analytical

Model Gusset

Brace

Brace Member with Gusset

Column

Beam

圖 3.2 分析模型組裝之步驟

2 Story Drift,θ (%)

2 Story Drift,θ (%)

-4 -2 0 2 4

St o ry D ri ft (% ra d .)

6 6 6

Number of Cycles

2 2 2

Pinned End Lateral Support

圖3.5 模型之邊界與載重施載

圖 3.6 模型挫屈模態分析結果 (Mode 1)