分析與實驗之比較

圖4.3 至4.15為各試體之實驗與分析之彎矩-曲率比較圖，分別由 實驗與分析之彎矩與曲率值而得，藉此可以比較分析與實驗極限彎矩 強度與韌性之差異性。圖4.15至4.27為局部彎矩-曲率關係分析曲 線，依據 SRC梁斷面中之所有材料之彎矩-曲率曲線合併而成，藉此 比較各材料對整體行為之貢獻與影響。圖4.28至4.39為分析之材料 狀態示意圖，如表 4.4所示，根據不同之材料狀態設定編號，再將材 料發生變化時之彎矩與曲率值在曲線中利用編號標示出，可以判斷出 影響整體SRC彎矩-曲率曲線走勢之主要材料變化。以下將由各試體 之分析與實驗值探討分析模型之準確性與合理性，並以局部材料之貢 獻與狀態探討造成分析與實驗差異之主因。

試體 S1

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圖 4.3 為試體 S1 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖，初始勁度 十分吻合。由表 4.1可知，當試體到達降伏點時，此時鋼骨下翼先達 到降伏，此時曲率約為 0.0073（1/m），而實驗之降伏曲率為 0.0055

（1/m），可能是因為實際之鋼骨在製造時有殘留應變，導致實驗之降 伏點未如預期。當上層拉力鋼筋達到降伏時，斜率才明顯改變，而實 驗值由於拉力鋼材比預期早降伏，所以整體彎矩強度也提早衰減。

當保護層混凝土壓碎時，實驗之彎矩強度隨著曲率增加而衰減，

其衰減之速度要比分析值快，由圖 4.15 可知，當未圍束區混凝土開 始壓碎時，整體之彎矩強度開始驟降，但隨著曲率增加，未圍束區混 凝土之彎矩強度衰減也變得緩和，這導致分析與實驗之曲線有差異。

由圖 4.16 可知，上層未圍束區混凝土彎矩強度隨著曲率增加之衰減 迅速，但由於側面未圍束區混凝土彎矩強度之衰減較緩和，導致整體 未圍束區混凝土也緩和下降。造成上述原因可能為實驗試體製作之瑕 疵，導致真實淨保護層厚度較預期之厚度小，而導致實驗之彎矩強度 在保護層混凝土壓碎後衰減較分析之彎矩強度快。

當保護層完全壓碎時，實驗值之彎矩強度便不再迅速衰減，反而 隨著曲率增加而緩慢下降，此時實驗彎矩強度之衰減較分析值緩和。

造成此行為之原因可能為實驗之拉力鋼材因為殘留應變之關係，導致 拉力鋼材比預期早達到應變硬化，所以雖然混凝土持續劣化，但整體 之彎矩強度衰減緩慢。類似現象在每支試體之彎矩-曲率關係比較圖 中皆可以發現。

試體 S1-T1 與 S1-T2

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試體S1-T2 之箍筋比雖然與 S1-T1相同，但S1-T2 之箍筋間距較 S1-T1小，所以提供混凝土之側向圍束力較高，如圖4.41所示，S1-T1

與S1-T2兩曲線前段幾乎重疊，但後半段卻產生明顯之差異，因為圍

束力之差異，導致S1-T2之圍束區混凝土之彎矩強度隨著曲率提升之 現象要比S1-T1顯著。

試體 S2 與 S4

圖 4.6 為試體 S2 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖，隨著曲率 之增加，實驗彎矩強度增加值比分析增加值要少，由表4.1可知，實 驗與分析之降伏彎矩強度與降伏曲率之比值為0.6 與2.07，第一降伏 材料為下翼板，實驗之降伏彎矩強度較小可能是因為鋼骨之殘留應力 所引起，若實驗與分析隨著相同曲率改變之中性軸移動沒有太大差 距，則實驗降伏曲率比分析曲率大可能是因為混凝土對鋼骨之握裹力 不足所導致。圖4.8 為試體S4 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖，

實驗極限點曲率與分析值之比值為1.27，可能是因為混凝土對鋼骨與 加勁鋼板之握裹力不足，導致拉力鋼材所提供之彎矩強度不如預期。

試體 S3

圖4.20為試體 S3之局部彎矩-曲率分析圖曲線，當未圍束混凝土 強度下降時，隨著中性軸之下降，拉力鋼材之彎矩強度也逐漸下降，

部分圍束區混凝土曲線經過一小段爬升之後也開始下降，又由於鋼骨 翼板過於狹窄，導致試體之高圍束區幾乎沒有面積，高圍束之混凝土 只存在少許於腹板與翼板交接處，但由於過小，在本分析中忽略不

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計。除此之外，甚至連腹板之彎矩強度都要高於下翼板。增加之壓力 鋼材彎矩並無法彌補下降彎矩之不足，所以導致分析之彎矩強度持續 下降。

試體 S5 與 S6

圖4.22為試體 S5之局部彎矩-曲率分析曲線，可以明顯發現加裝 在下翼板之加勁鋼板對整體之彎矩強度貢獻最大，如表4.3 所示，當 分析值之整體彎矩強度到達極限點時，下層鋼板對極限彎矩強度之貢 獻為32 %，為所有材料裡對極限彎矩強度貢獻對大者，但在試體S4 卻未發現類似現象，S4 對極限彎矩強度貢獻最大者為拉力鋼筋，並 非加勁鋼板，因為試體 S5 之拉力鋼筋量較小，且加勁鋼板之斷面積 較大，所以下層加勁鋼板就必須承受大部份之拉力，所以對整體彎矩 強度之貢獻大過於拉力筋。

當曲率為 0.12（1/m）時，上層加勁鋼板之彎矩強度超過拉力筋 之彎矩強度，此時兩加勁鋼板對整體彎矩之貢獻為 46.37%，接近整 體彎矩強度之一半，證明設置加勁鋼板對SRC梁韌性之重要性。

圖4.10為試體 S6實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖，實驗之保 護層混凝土比預期早壓碎，也導致實驗與分析之極限彎矩強度有些落 差。 由表4.3可知，上層鋼板對極限強度之貢獻為 5.63%，為所有試 體中貢獻比例第二高者，而其上翼板之貢獻為1.93%，為S型式體中 最高者，可能因為其拉壓鋼筋比十分懸殊，其他之抗壓材料需貢獻之 彎矩強度則相對增加。

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試體 S7

如表 4.2 所示，實驗之極限彎矩強度比分析值要高，可能是因為 鋼骨在極限點發生前，已達到應變硬化，當外緣混凝土達極限應變 時，實驗之拉力鋼材對彎矩強度之貢獻較分析值大，導致中性軸距斷 面上緣位置比分析值要低，極限曲率比分析值要小，極限強度也比分 析值要高。如表4.3、4.4所示，側面部分圍束區和高圍束區混凝土之 貢獻皆為零，此結果是因為S7 之鋼骨深度佔全斷面深度之35%，為 所有試體中比例最低者，當強度到達極限點時，中性軸位於斷面上緣 約143 mm 處，而上翼板中心距斷面上緣距離為182.5 mm，全部鋼骨 斷面皆承受拉力，導致達極限彎矩強度時，拉力鋼筋對整體彎矩強度 之貢獻是所有試體裡面最高的。

試體 D1 與 D1-T2

圖4.12為試體 D1之實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖，實驗與 分析之初始勁度並不十分符合，如表4.1 所示，實驗之降伏彎矩強度 與分析值之比值為 0.6，由於 D 型試體之鋼骨深度佔全斷面深度 75%，所以鋼骨翼板對整體彎矩強度之貢獻比其他試體更顯著，所以 殘留應力之影響比其他試體更明顯；隨著曲率增加，鋼骨翼板所承受 之相對應之應變較其他試體大，所以混凝土握裹力不足導致鋼骨提供 之彎矩強度不足之影響，也比其他試體來得顯著。

當保護層混凝土壓碎時，分析之彎矩強度並不如其他試體一樣隨 著曲率增加而驟降，反而呈現緩慢衰減的關係，因為鋼骨深度之關

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係，當極限點發生時，中性軸位於鋼骨腹板距離斷面頂緣約 105 mm， 此時上翼板中心與中性軸距離約為50.5mm，如表 4.3所示，試體D1

與 D1-T2 之上翼板與側面部分圍束區混凝土對極限彎矩強度之貢獻

為所有試體裡最大者，如圖 4.25所示，當混凝土開始壓碎，上翼板、

壓力鋼筋與部分圍束區混凝土之彎矩強度便迅速增加，此結果導致斷 面中性軸緩慢下降，整體彎矩強度也隨著曲率之增加緩慢衰減。

試體 D1-T2 之行為與 D1 十分接近，D1-T2 除了箍筋間距較 D1 要小，其他條件皆相同，所以明顯之差別主要來自箍筋提供之圍束 力，如圖 4.26 所示，在分析曲線後半段，部分圍束區混凝土彎矩強 度有增加之現象。

試體 D2

由表 4.2、4.3 可知，分析之極限彎矩強度與實驗值差距非常小，

當分析發生極限點時，試體 D2 之上層鋼板對極限強度之貢獻為 7.33%，比擁有相同鋼板之試體S5 與S6高，除了鋼骨深度之影響外，

也由於試體之拉壓鋼筋比差距非常大，壓力鋼筋只有兩支三號鋼筋承 受壓力，所以加勁鋼板則取而代之承受大部分之壓力；觀察其他加裝 加勁鋼板試體，試體 S6 之上層鋼板對極限強度之貢獻比例為所有試 體中第二高者，而其上翼板之貢獻為S型式體中最高者，其拉壓鋼筋 比也十分懸殊，證明拉壓鋼筋比越大，取而代之的抗壓材料在整體彎 矩強度中之貢獻將更不可忽略。

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