修正後構架模型結果與比較

進行修正構架模型之分析後，將分析結果與實驗結果再次比較，

圖中代號為 Simulation。從比較可知修正模型模擬結果較初始模型模 擬結果更為符合實驗。週期方面由初始模型之0.718 秒改善至修正模 型之0.68 秒，與 Test 2 實驗前 0.618 秒更為接近，顯示混凝土樓板對 於整體結構反應的影響性。

(一) Phase I 擬動態試驗模擬

圖4.16 至圖 4.27 為修正模型模擬結果與實驗結果所作之樓層側 位移與樓層剪力比較。由圖可知，與實驗相比，修正模型更符合實驗 曲線，整體實驗之振盪趨勢較初始模型更接近實驗結果。在振幅方 面，於前幾個試驗表現出不錯之模擬結果，但由於實驗過程中產生無 法預期之破壞，如接合板挫屈，雖經過修復，但與原結構已略為不同，

造成結構整體勁度之改變，使模擬與實驗之誤差於每次實驗與模擬中 累積，造成後幾個試驗模擬之誤差加大，尤其以PGA 最大 (0.622g) 之 Test 5 最為明顯。在樓層剪力方面，由圖可以看出，在一樓至三樓之 模擬結果與實驗結果相比，和側位移之趨勢十分相近，但其振幅之振 幅普遍小於實驗，可能原因為BRB 之模擬準確性較低所導致。

圖4.28 與圖 4.29 為 TCU082EW (50/50)、LP89g04NS (10/50)以及 TCU082EW (02/50) 試驗之各樓層最大層間變位角 (Maximum Story Drift) 與最大樓層剪力 (Maximum Story Shear) 之模擬結果與實驗結 果比較圖。在層間變位角方面，TCU082EW (50/50) 之擬動態試驗所 模擬出來之結果與實驗相比較為接近，與實驗之誤差約為 15%以內；

但是實驗越後面進行，誤差會因為試體破壞與程式模擬精準性而漸漸 增高。在LP89g04NS (10/50) 擬動態試驗層間變位角之誤差上升至約 20%，至 TCU082EW (02/50) 之擬動態試驗時，其誤差更達到 30～

50%。最大樓層剪力因樓層剪力振幅模擬結果普遍小於實驗結果，故 最大樓層剪力比較結果均為模擬結果小於實驗結果，最大樓層剪力模 擬結果準確性較低；TCU082EW (50/50) 之各樓層之最大樓層剪力誤 差約為20%～30%，LP89g04NS (10/50) 與 TCU082EW (02/50) 兩擬 動態試驗之各樓層最大樓層剪力模擬結果與實驗結果之誤差則約為 20%左右。

圖 4.30 至圖 4.35 為各個擬動態試驗之各樓層遲滯行為比較圖，

可看出於Test 1 中構架仍保持彈性狀態，但在 Test 2 後即進入非彈性 狀態。一樓至三樓之遲滯迴圈行為模擬結果除了最大側位移之迴圈 外，各試驗均有模擬到真正實驗之遲滯迴圈之勁度，勁度十分相近；

圖中也可看出，於非線性狀態下，每一樓層之遲滯迴圈均為飽滿之曲

產生鋼材挫屈而使得整體強度降低。

(二) Phase II 擬動態試驗模擬

當Phase I 之擬動態試驗模擬完成後，隨即進行 Phase II 之擬動態 模擬，圖 4.36 至圖 4.39 為修正模型樓層側位移與樓層剪力與實驗結 果所作之比較。由於經歷了Phase I 之擬動態試驗後，三個樓層之 BRB 斜撐均已更換，且接合板均加勁以避免接合板挫屈。於Phase II 之樓 層側位移模擬結果與實驗之比較，其誤差較Phase I 大，雖然趨勢仍 有一定相似性，但側位移振幅已無法吻合。樓層剪力方面，模擬結果 與實驗結果之趨勢仍十分相似，代表在樓層剪力模擬尚稱良好。

圖 4.40 及圖 4.41 為樓層最大層間變位角與最大樓層剪力，由於 構架破壞情形加劇，使模擬並無法完全模擬到實驗結果，故於最大旋 轉角之誤差較Phase I 為大，部分誤差甚至超過 50%。最大樓層剪力 方面與Phase I 相似，整體樓層剪力趨勢與實驗十分近似，但在最大 樓層剪力卻均小於實驗之最大樓層剪力，雖然較Phase I 接近實驗，

但因為模擬本身已並非十分吻合，無法代表樓層剪力之模擬有所改 進。

圖 4.42 與圖 4.43 為 Phase II 擬動態試驗各樓層之遲滯行為，可 以看出由於樓層側位移之模擬並無與實驗非常吻合，導致遲滯迴圈也 連帶沒有完全模擬到實驗之遲滯行為，在模擬結果之最大側位移旋轉 角之迴圈小於實驗之迴圈；不過由迴圈可觀察到模擬之勁度與實驗之 勁度十分符合，代表對於構架模型之勁度尚稱準確。

Phase II 之模擬結果較 Phase I 差之可能原因為：

1. Phase II 之試驗之兩個擬動態歷時較 Phase I 為劇烈，使得抗彎構架

本身也開始產生如混凝土樓板開裂十分嚴重，且 BRB 接合板與柱 接合處之混凝土有壓碎現象，改變了結構勁度與強度。

2. 整體抗彎構架於 Phase I 結束後雖然沒有明顯而嚴重之破壞情形，

但仍有細微破壞使得勁度改變。

3. BRB 之接合板加勁亦使樓層勁度改變。

上述可能原因使模擬與實驗產生顯著差異，導致Phase II 之側位移模 擬結果與實驗相差許多。

(三) BRB 分析結果比較

此次構架試驗設計BRB 承受約 80%之樓層剪力，BRB 為控制此 次試驗之主要構件，故BRB 之模擬準確性十分重要。為了討論 BRB 模擬結果與實驗結果之差異，將分析與實驗之Phase I 一樓 BRB 軸向 作用力-軸向變形遲滯迴圈圖比較，如圖 4.44 至圖 4.49 所示。取一樓 BRB 比較之原因為一樓所承受剪力最大。從圖中可以看出，在 BRB 之模擬準確性良好，除了最大位移之迴圈無法模擬外，整體趨勢相 近。於初始勁度方面，從Test 1 至 Test 6 之模擬結果與實驗結果均十 分接近，代表初始勁度之模擬十分良好。於強度方面，其比較結果也 十分接近，強度也能準確模擬。但由圖中可看出，當模型之 BRB 進 入非彈性段後產生殘留變位，使整體遲滯迴圈偏移，而實驗結果也具 有殘留變位現象，但兩者差異性較大，此差異性為可能造成每一次加 速度歷時分析之初始變位與實驗不同之主要原因。

4.5 梁柱交會區之模擬

4.4.1 至 4.4.3 節之構架分析為將梁柱交會區視為剛性接頭之假設

下所進行。第三章提到交會區之設計若為消能區域或交會區有明顯破 壞，則模擬上須將梁柱交會區視為半剛性接頭，於構架模型以旋轉彈 簧置入代替梁柱交會區。為了討論交會區對於構架之影響，以下將進 行半剛性接頭之構架模型加速度歷時分析與側推分析 (Pushover analysis)。

構架試驗後交會區並無明顯破壞，但為了驗證第三章之結論，將 一樓外柱全梁貫入式抗彎接頭以半剛性接頭代替剛性接頭，採用3.3.4 節所推導之交會區力學模型公式套用於構架模型，根據構架之斷面尺 寸與材料強度求出交會區剪力-剪力變形關係，並轉換為旋轉彈簧，

置入於一樓外梁柱接頭並進行分析，並與交會區為剛性接頭之修正模 型之Phase I Test 2 側位移作比較。由圖 4.50 可以看出交會區是否為 剛性接頭對於模擬結果影響甚小，可能原因為公式計算出來之交會區 強度與勁度足夠，使交會區變形對構架整體側位移並無明顯影響。

進行構架之側推分析，將旋轉彈簧置入三個樓層之外柱接頭，再 進行側推分析並與剛接交會區之構架模型分析結果比較。施力方法為 頂樓外柱施一集中力，以位移控制使構架樓層變位角達5% (60cm)。

由圖 4.51 可以看出，在彈性段之整體構架初始勁度幾乎相等，而非 彈性段雖然半剛接交會區構架模型之強度較弱，但與剛接交會區構架 模型相差甚少，約為 4%。

由以上兩種分析可看出交會區是否為剛接對分析結果影響不 大，若交會區強度足夠，將交會區視為剛性接頭模擬為合理之假設。

第五章 結論

本研究進行CFT 梁柱接頭子結構與實尺寸 CFT/BRB 三層樓平面 構架之非線性分析，比較分析與實驗結果，可歸納出下列幾點結論：

1. CFT 複合構件由於材料的複雜性，較不易估算其斷面性質，採用斷 面收斂性分析配合斷面法計算CFT 構件斷面性質為合理之方法，可 理想推估CFT 複合斷面之性質。若斷面之纖維元素數量不足，會錯 估斷面之非彈性段強度。桿件收斂性影響結果甚鉅，如桿件分段不 夠，會明顯低估構件非彈性段之強度與勁度。

2. 由於 CFT 柱接鋼梁之翼板貫入式接頭交會區行為複雜，以解析方式 疊加鋼管與混凝土之剪力，建立交會區之剪力-剪力變形關係，分析 結果於整體趨勢較接近，惟於整體強度與初始勁度較趨保守。

3. 對於全梁貫入式、雙向螺栓式以及外橫隔板式梁柱接頭子結構之模 擬，分析結果之梁端力量-位移初始彈性勁度與實驗結果十分相近，

但部分子結構因實驗試體之局部破壞，使得非彈性段的強度降低，

大部分分析均可模擬試體之非彈性段勁度與強度。

4. 於梁柱交會區之模擬，將交會區所承受之剪力-剪力變形關係轉換成 彎矩-旋轉角關係，並採用旋轉彈簧模擬。梁柱交會區對於整體勁度 與強度有一定的影響，但因模擬的子結構試體交會區之勁度與強度 足夠，對整體行為影響甚小，故於子結構與構架之梁柱交會區皆以 剛性接頭模擬之。

5. 於構架模擬，考慮純鋼梁彎矩強度之初始模型進行加速度歷時分 析，並與實驗結果比較，顯示出整體趨勢與實驗結果雖然接近，但

仍有差距；在各個相對最大側位移之比較上，初始模型與實驗結果 相差不少，意味構架之模型可加以改進。

6. 考慮樓板對於鋼梁之正負彎矩強度之影響，進行構架模型修正。分 析結果顯示修正模型之整體趨勢較初始模型更為接近實驗結果，於 側位移之比較亦比初始模型更符合實驗結果。

7. DRAIN-2DX 可理想模擬構架於加速度歷時下之反應，但無法預測 構架之局部破壞，亦導致模擬結果與實驗結果誤差之累積，故在 Phase I 之準確性尚稱良好，但於 Phase II 之誤差已非常明顯。

7. DRAIN-2DX 可理想模擬構架於加速度歷時下之反應，但無法預測 構架之局部破壞，亦導致模擬結果與實驗結果誤差之累積，故在 Phase I 之準確性尚稱良好，但於 Phase II 之誤差已非常明顯。