子結構試體介紹

三層樓實尺寸構架之三個樓層外部梁柱接頭使用不同之接合型 式，一樓至三樓分別為全梁貫入式、外橫隔板式與雙向螺栓端板式。

本章針對三個樓層梁柱接頭作子結構模擬與分析比較。以下介紹各梁 柱接頭型式細部。

3.2.1 全梁貫入式梁柱接頭

陳誠直與林南交 (2003) 研究設計六組翼板貫入式實尺寸矩形鋼 管混凝土梁柱接頭試驗。六組試體採用相同柱斷面，其中四組外柱T 字型梁柱接頭試體採用相同梁斷面，兩組內柱十字型梁柱接頭試體則 採用組合式鋼梁斷面。此研究以 (1) 貫穿翼板與鋼梁之橫向銲道之有

無； (2) 貫穿翼板與 CFT 柱之銲接型式兩個參數研究橫向銲道對貫

穿翼板填角銲之影響，以及填角銲對此種梁柱接頭之適用性。其中外 柱梁柱接頭試體一組為全梁貫入式之接頭試體，本節採用此組全梁貫 入式接頭作分析並與實驗結果比較。試體編號以英文字母與阿拉伯數 字共4位所組成，第2位阿拉伯數字代表鋼梁尺寸，第3位英文字母

代表鋼管與貫穿翼板之銲接方式，分為填角銲 (F) 與全滲透銲 (G) ；第 4 位英文字母代表貫穿翼板與梁翼板有 (T) 或無 (L) 加上 一道橫向銲道。

此組全梁貫入試體編號為H4BT，CFT鋼管柱與鋼梁之接合採用 全滲透銲銲接，試驗目的為觀察全梁貫入式應用於 CFT 鋼管柱接鋼 梁之耐震能力。鋼管尺寸為350×350×9 mm，鋼管內澆注標稱強度為 34.46 MPa之混凝土。鋼梁尺寸為H450×200×9×14 之H型熱軋型鋼，

鋼管與鋼梁均為A572 Gr. 50 之鋼材。實驗前於柱端施載共883 kN之 軸力，約為10%柱軸向容許強度 (0.1P )_n ，以模擬試體所受之靜載重。

整體之實尺寸子結構構架為高3.7 公尺，跨度3公尺之T字型構架之 外梁柱接頭。圖 3.1 為試體設計圖，圖 3.2 為外柱子結構試驗構架設 置圖。

實驗結果顯示，全梁貫入試體H4BT行為良好，較翼板貫入式為 佳，原因為全梁貫入式與鋼管內混凝土之複合效果較翼板貫入式為 佳。因為貫穿翼板與鋼管接合處之銲道與鋼管拉裂破壞，鋼梁產生滑 動現象，遲滯迴圈有束縮現象，而全梁貫入式為行為良好之飽滿遲滯 迴圈，消能機制佳。

3.2.2 雙向螺栓接合式梁柱接頭 (Bolted End Plate)

黃國倫 (2003) 研究設計五組以螺栓穿透梁柱交會區之穿透型接

頭，針對梁柱交會區之消能行為進行研究，以下4點為實驗參數： (1) 鋼管寬厚比； (2) 端板厚度； (3) 翼翅擴板寬度； (4) 梁翼板間垂 直加勁板與梁端板之距離。實驗試體之編號為 FSBEX□Y□Z 以及 FSBWX□Y□Z，其中 F代表充填混凝土 (Filled of concrete)，S代表

方形斷面 (Square)，B 代表螺栓接合 (Bolt)，E 代表四面端板間無銲 接，W 代表端板間曾銲接但現在不銲接，□代表翼板間的加勁板數 量，X為柱板厚度，單位為 mm；Y 代表端板厚度與25 mm之比值，

單位為10%；Z代表翼翅擴板與梁寬之比值，單位為5%。

雙向螺栓式梁柱接頭試驗為模擬真實結構柱體四面接合之情 況，於試體南北向以螺栓將梁端板與柱接合，東西向亦用螺栓將柱與 鋼梁接合，並對螺栓施加預力，如圖 3.3 所示。矩形鋼管尺寸為 400×400 mm， 澆 注 混 凝 土 之 標 稱 強 度 為 28 MPa。 鋼 梁 尺 寸 為 H500×200×10×16之H型鋼，柱鋼管與鋼梁端板為 A572 Gr. 50之鋼 材，鋼梁為A36之鋼材。整體子結構之尺寸高為 3.2公尺，跨度6公 尺之十字型構架之內梁柱接頭。圖3.4為實驗架設圖。

實驗結果顯示，當端板厚度達 25 mm，且翼翅擴板寬度足夠時，

其塑性轉角達到FEMA350標準之0.04弧度，極限破壞時亦可達0.06 弧度，為消能機制良好之梁柱接合型式；隨著鋼板厚度增加，柱對於 整體變形之貢獻隨之越低；翼板間加勁板數量越多，試體消能能力越 高，代表於翼板間加銲加勁板為提高消能能力之可行方法。

3.2.3 具上下夾型柱外橫隔板式梁柱接頭

林克強 (2000) 研究設計十三組上下夾柱型外橫隔板式梁柱接

頭，針對梁柱交會區之消能行為進行研究，圖3.5為外橫隔板配置示 意圖。

試體分為兩個群組，一組為 T 字型構架之外梁柱接頭，編號為 CL-S，鋼管尺寸為 300×300×9 mm，子結構試體尺寸為高度 3公尺，

跨度為2.5 公尺，圖 3.6為 T字型構架試體架設圖；一組為十字型構

架內梁柱接頭，編號為CL-D鋼管尺寸為400×400×16 mm，結構尺寸 為高度 3.2 公尺以及跨度 3公尺，圖 3.7 為十字型構架試體架設圖。

鋼 管 內 澆 注 混 凝 土 標 稱 強 度 為 24 MPa， 所 有 鋼 梁 尺 寸 均 為 H500×200×10×16。

結果顯示，凹角式夾型外橫隔板 (External Reentrant Clamping

Diaphragm) 能使梁有效發揮彎矩強度，交會區塑性轉角可達 0.03 弧

度，甚至達 0.05 弧度，且破壞模式為梁翼板與橫隔板破壞，為韌性 破 壞 ； 而 凸 角 式 夾 型 外 橫 隔 板 (External Extended Clamping

Diaphragm) 行為較凹角式外橫隔板為差，不建議使用於CFT 梁柱接

頭上。而回頭銲 (End Return Weld, ERW) 可避免接頭脆性破壞發 生，結果顯示回頭銲之長度40mm已足夠避免脆性破壞。