• 沒有找到結果。

軸力位移關係曲線,兩種鋼板在接合板尺寸相同的情形下,接合板的強 度位移曲線隨斜撐端部與直線彎折線(或橢圓彎折線)間距離之減少而具 有較大的強度包絡線,以下主要先就未加勁接合板的結構性質差異分別 討論在檢討接合板加勁的影響:

1. 分析最大強度:當接合板尺寸相同時,表 3.3 為所有接合板最大 分析強度與對應變位之統計表,斜撐端部愈往接合板內部延伸 時,接合板的拉壓強度均較高,A572 鋼接合板拉力降伏後很快 就達到極限強度,對應的變位平均為 4.0mm,而 LYP100 降伏後 拉力強度逐漸升高,達到極限強度時對應的變位平均為 19.6mm A572 接合板的壓拉強度比值為 0.97 LYP100 則為僅為 0.65, 顯 示選擇 A572 作為弱接合板的材料時,其彈性階段的拉壓強度較 對稱,但壓力挫屈後強度勁度大幅下降而拉力仍維持一定強度,

而雖然 LYP100 鋼板拉壓強度相差較大,但因接合板受壓力控制 故受拉側的接合板應力比值較低而有餘裕,對於韌性設計而言可 用於彌補受壓接合板挫屈後的部分強度損失。

2. 分析強度與標稱強度之比較: A572 接合板以 45 度傳遞方式之 有效斷面計算的分析強度與全斷面標稱拉力強度與塊狀撕裂強 度的平均比值分別為 0.9 與 1.13,顯示拉力標稱強度受塊狀撕裂 強度控制,壓力分析強度與標稱強度比值則為 0.99,對應於 LYP 鋼接合板之分析與標稱強度平均比值則分別為 1.59 1.16 1.06 , 其中由於 LYP 鋼板具有低降伏比因此降伏強度低而塊狀標稱撕 裂強度較接近分析強度,故拉力標稱強度建議以塊狀撕裂強度為 準,惟整體而言分析強度與標稱控制強度的比值介於 0.99~1.16

之間顯示標稱強度已相當接近單向載重分析強度,如斜撐的超強

圖 3.11 為未加勁接合板正規化壓力強度位移曲線,相同尺寸下 A572 與 LYP100 接合板於壓力挫屈後強度衰減的程度隨斜撐端 部與直線彎折線(或橢圓彎折線)間距離之減少而減緩,其中 LYP 鋼材因降伏後的勁度逐漸下降而具有較穩定的挫屈後行為,

LYPL4t 因為與線性束制線之距離達到規範上限值而有較大面外 轉動能力,導致挫屈後的強度衰減比例與 A572 L2t 相當 而包含 所有 A572 接合板(L2t E8t E2t)則於挫屈後強度快速下降,不僅正 規化強度曲線低於相同接合深度的低降伏鋼接合板,且均低所有 採用橢圓偏移方式定義的 LYP100 接合板。表 3.5 為接合板軸力 變形為±40mm 時之強度與強度下降至極限強度 75%時之變位統 計表,以 E8t 接合板為例當分析位移達 40mm 時下降的比例分別 為 0.38 0.58,兩者之強度衰減的程度均低於一般斜撐挫屈後的狀 況,接合深度向橢圓束制線延伸時挫屈後強度下降的比例更低 此外當設計載重需求相同時 LYP100 接合板的厚度為 A572 接合 板厚度的 2 倍以上,由於接合板厚度增加時接合板挫屈後強度衰 減的情形會更為和緩,相同標稱強度之 LYP100 與 A572 接合板 的挫屈後行為差異將更加顯著。

5. 應力分佈:圖 3.12 為 A572 E8t 與 LYP E8t 於 40mm 位移作用下 之 Von-Mises 等值應力,經由重分配後的應力分佈較為平順,由 圖形中之應力值可知相同材質之接合板於 40mm 軸壓與軸拉下 之最大應力相當,但因統計值亦包含 A572 斜撐部分之應力,就 接合板的部分而言;可直接以顏色區分應力的大小與分佈,A572 鋼板因強度高;故 Von-Mises 等值應力也高於 LYP 接合板, 而 接合板受拉時 Von-Mises 等值應力高於受相同位移壓力之應力 分佈,因斜撐載重係沿著與接合板交接面向外傳遞因此應力值最

高 也形成塊狀撕裂的臨界斷面。

6. 等值塑性應變(PEEQ)與破壞模式預估:等值塑性應變的大小與 接合板的變形能力及破壞模式有關:圖 3.13 為 E8t 接合板受 40mm 拉壓位移作用時之 PEEQ 分佈,接合板受壓後的 PEEQ 分 佈同時反應軸力應變與挫屈模態之影響,最大的等值塑性應變發 生在接合板與梁柱相接的最外緣,而受拉時沿著塊狀撕裂面周圍 產生最大的等值塑性變形需求,圖 3.14 3.15 分別為接合板軸力 變形範圍±5mm 、±40mm 與等值塑性應變的關係曲線,A572 鋼 接合板受拉壓的 PEEQ 值均高於相同幾何形狀的 LYP 接合板,

主要係由於 LYP 鋼具有低降伏比的特性;應力重分配的能力較 佳;相對的塑性應變散佈的範圍也較廣,而當斜撐端度較深入接 合板時應力與應變重分配的能力下降,因此 PEEQ 值也較高。由 圖 3.14 顯示彈性載重階段接合板承受軸壓力與軸拉力的等值塑 性應變相當,接合板於受壓挫屈初期之 PEEQ 值則高於受拉的應 變值,此外由圖 3.15 則發現接合板受拉時之 PEEQ 增加的速率 隨拉力變形之加大而提高。而接合板挫屈後因強度下降、面外變 形逐漸增加而降低軸向有效應變,有塑性應變需求的面積增加但 應變強度較低,故 PEEQ 在一定軸力位移後反而低於相同位移的 拉力應變值。因此反復載重作用下,弱接合板的斷裂受到拉力位 移所控制且發生於斜撐端部的位置,由於斷裂起始與延伸時的等 值塑性應變大小與材料特性及載重歷程等相關。如以材料拉力試 片之應變量做為 PEEQ 之容許值進行極限拉力變形之概估,分別 以 0.2 及 0.5 代表 A572 及 LYP100 之最大容許 PEEQ 值,則由 圖 3.15 所對應的接合板斷裂位移分別約為 10mm、24.6~28.7mm 左右,顯示 LYP 鋼接合板比 A572 鋼接合板具有較佳的變形能

力。

7. 加勁的影響:圖 3.16 為 LYP100 E8t 接合板加勁前後的強度位移 圖,側向加勁後的 E8tS1 與 E8tS1a 接合板拉力側的強度位移曲 線與未加勁時相差不大,最大拉力強度則由 1800kN 略為提高為 1809 及 1852kN,主要係因強度的臨界斷面為塊狀撕裂面,而壓 力側的強度位移曲線則因側向加勁而明顯向上提昇,最大壓力強 度由 1025 kN 分別提高 10% 33%至 1135、1366 kN。圖 3.16 側 向加勁後的 2 組接合板挫屈後的強度僅下降 25%,明顯優於未 加勁的接合板。而使用 A572 槽形束制裝置的接合版,其壓力強 度與挫曲後強度又優於側向加勁的接合板,而使用 LYP 槽形束 制裝置的接合板,挫曲強度亦大幅提升,惟挫曲後強度隨著束制 裝置本身受力降伏、逐漸失去加勁作用而衰減。圖 3.17 為 E8t 接合板加勁前後的最大等值塑性應變值(PEEQ)與位移關係圖,

加勁後等值塑性應變值比未加勁時增加,而壓力增加的比例又高 出拉力時的增幅,其中 E8tS1 受拉時的最大 PEEQ 值與未加勁的 E8t 接近,而 E8tS1a 受拉時的最大 PEEQ 值較高,受壓挫屈後增 加的幅度更大而較不利於反復載重下拉力變形之發揮,顯示 E8tS1 的加勁方式可以提升接合板壓力強度與消能韌性,受拉時 又 不 致 影 響 拉 力 變 形 能 力 , 受 壓 挫 屈 時 應 變 集 中 的 情 形 比 E8t-S1a 緩和。