尺寸效應之影響

3.4.1 彎 矩 強 度

為 觀 察 尺 寸 效 應 對 CFBC 斷面撓曲行為之可能影響，本研究取試體 R32-20 與 R32A-20 之試驗結果，進行實驗數據比對與分析。試體 R32-20 與 R32A-20 斷面鋼 骨 肢 材 寬 厚 比(b/t)均為 32，而試體 R32-20 之斷面寬度與鋼板厚度分別為 31 cm 與 0.9 cm，試體 R32A-20 之斷面寬度與鋼板厚度分別為 41 cm 與 1.2 cm。

試 體R32-20 與R32A-20 斷面彎矩強度之理論計算值與試驗結果，整理於表 3.1 中 。 試 體R32-20 與R32A-20 斷面彎矩強度之Mexp/M值，依序分別為介於 1.21 與 1.20，如表 3.2 所 示 。 由表 3.2 顯 示 試 體 斷 面 鋼 骨 肢 材 之 寬 厚 比(b/t)為 32，試體軸 壓 載 重 比(P/Pno)為 20%之狀況下，當柱斷面寬度由 31cm增大至 41cm時，試體尺

第三章 試驗結論與討論 試 體 R32-20 與 R32A-20 之軸力-彎矩互制曲線，如圖 3.26 與圖 3.31 所 示，將 試 體 R32A-20 試驗結果點繪於相對應之軸力-彎矩互制曲線。由圖 3.32 顯 示 各 試 體 之 試 驗 值 大 多 落 於 軸 力-彎矩互制曲線之外側，此顯示由理論公式所推求之計算結 果 會 偏 保 守 。

3.4.2 撓 曲 韌 性

由表 3.2 可 以 發 現 ， 試 體R32-20 與R32A-20 之平均塑性轉角容量_p， 依 序 分 別 為 4.42 與 4.36 %rad。顯示柱斷面鋼骨肢材寬厚比(b/t)為 32 時，試體軸壓載重 比(P/Pno)為 20%之狀況下，當柱斷面寬度由 31cm增大至 41cm時，所對應試體之 塑 性 轉 角 容 量_p， 約 略 顯 示 隨 著 試 體 斷 面 寬 度 之 增 加 而 減 小 。 換 句 話 說 ， 在 研 究 範 圍 內 ， 試 體 斷 面 尺 寸 愈 大 ， 試 體 塑 性 轉 角 之 容 量_p反 而 較 小 ， 但 是 差 異 不 大 。 如表 3.2 所 示，試 體 R32-20 與 R32A-20 之平均撓曲韌性比 μ，依序分別為 4.88 與 4.53。顯示 在 研 究範 圍 內，試 體 斷 面寬 度 愈 大 者，所 對 應 之 撓 曲 韌 性 比 μ 愈 小 。 亦 即 試 體 斷 面 之 尺 寸 效 應 ， 將 可 能 影 響 試 體 斷 面 塑 性 變 形 之 能 力 。

3.4.3 遲 滯 消 散 能 量

由表 3-5 與表 3-9 可 觀 察 試 體R32-20 與R32A-20 於第 19 迴圈時，所累積之遲 滯 消 散 能 量(Ed,cum)，依序分別為 1284.1 與 2399.4 tf-cm。顯示對應於相同之應變 條 件 下 ， 試 體 斷 面 寬 度 愈 大 ， 有 助 於 試 體 遲 滯 能 量 之 消 散 。

為 探 討 試 體 斷 面 寬 度 不 同 對 遲 滯 消 散 能 量 之 影 響 ， 在 此 利 用 正 規 化 累 積 消 能 量 之 觀 念 ，並 導 入 彈 性 能 量Est之 參 數，將 各 位 移 角 對 應 遲 滯 迴 圈 所 包 圍 之 面 積Ed

除 上 彈 性 能 量Est； 其 中 ，Est之 定 義 如圖 3.33 所 示 之 斜 線 面 積 。 由表 3-5 與表 3-9 可 觀 察 試 體R32-20 與 R32A-20 於 第 19 迴 圈 時 ， 所 累 積 之 正 規 化 遲 滯 消 散 能 量

(Ed,cum/ Est)，依序分別為 39.12 與 31.26 tf-cm。顯示對應於相同之應變條件下，試

體 斷 面 寬 度 愈 小 者 ， 遲 滯 能 量 之 消 散 效 率 愈 佳 。

表 3.1 試 體 試 驗 行 為 觀 察 記 錄

R32-00 R32-20 R32-35 R32-45 R32-20-45 R32A-20

試 驗 前 △ △ △ △ △ △

第三章 試驗結論與討論 R32-20 31 0.9 4.08 35 0.300 116 659 17.6 5753 6930 6945 6938 1.21 R32-35 31 0.9 4.08 38 0.308 205 665 30.8 5638 6457 7049 6753 1.20 R32-45 31 0.9 4.08 43 0.322 281 675 41.6 5427 6323 6644 6483 1.19 R32-20-45 31 0.9 4.08 49 0.341 116 689 16.8 5859 6579 6633 6606 1.13 R32A-20 41 1.2 3.75 29 0.284 205 1076 19.1 12373 14854 14756 14805 1.20 (資料來源：本研究製作)

表 3.4 R32-00 遲 滯 迴 圈 消 能 能 力 計 算 結 果

第三章 試驗結論與討論

表 3.6 R32-35 遲 滯 迴 圈 消 能 能 力 計 算 結 果

第三章 試驗結論與討論

表 3.8 R32-20-45 遲 滯 迴 圈 消 能 能 力 計 算 結 果

第三章 試驗結論與討論

圖 3.1 R32-00 試 體 在 側 位 移 角 3%時 產 生 局 部 挫 屈 (資料來源：本研究製作)

圖 3.2 R32-00 試 體 在 側 位 移 角 7%時 西 北 、 東 南 及 東 北 角 落 產 生 橫 向 裂 縫 (資料來源：本研究製作)

第三章 試驗結論與討論

圖 3.3 R32-20 試 體 在 側 位 移 角 3%時 產 生 局 部 挫 屈 (資料來源：本研究製作)

圖 3.4 R32-20 試 體 在 側 位 移 角 7%時 西 南 角 落 產 生 縱 向 裂 縫 (資料來源：本研究製作)

圖 3.5 R32-20 試 體 在 側 位 移 角 7%時 東 北 角 落 產 生 橫 向 裂 縫 (資料來源：本研究製作)

圖 3.6 R32-35 試 體 在 側 位 移 角 3%時 產 生 局 部 挫 屈 (資料來源：本研究製作)

圖 3.7 R32-35 試 體 在 側 位 移 角 5%時 已 嚴 重 局 部 挫 屈 (資料來源：本研究製作)

第三章 試驗結論與討論

圖 3.8 R32-45 試 體 在 側 位 移 角 2%時 產 生 局 部 挫 屈 (資料來源：本研究製作)

圖 3.9 R32-45 試 體 在 側 位 移 角 4%時 已 嚴 重 局 部 挫 屈 (資料來源：本研究製作)

圖 3.10 R32-20-45 試 體 在 側 位 移 角 4%時 產 生 局 部 挫 屈 (資料來源：本研究製作)

圖 3.11 R32-20-45 試 體 在 側 位 移 角 6%時 西 南 與 東 北 角 落 產 生 橫 向 裂 縫 (資料來源：本研究製作)

第三章 試驗結論與討論

圖 3.12 R32A-20 試 體 在 側 位 移 角 3%時 產 生 局 部 挫 屈 (資料來源：本研究製作)

圖 3.13 R32A-20 試 體 在 側 位 移 角 7%時 東 南 、 西 南 與 西 北 角 落 皆 產 生 縱 向 裂 縫

R32-00

第三章 試驗結論與討論

R32-20-45

第三章 試驗結論與討論

R32-35

第三章 試驗結論與討論

R32 系列

第三章 試驗結論與討論

R32-20-45

第三章 試驗結論與討論

R32A-20

0 200 400 600 800 1000 1200

0 50 100 150 200

M (tf-m)

P (tf) FP

EPP R32A-20

圖 3.32 試 驗 值 標 示 於 R32A-20 試 體 之 軸 力 -彎 矩 互 制 曲 線 圖 (資料來源：本研究製作)

θ M

Energy dissipation In each cycles Ed

Area of rectangular shape Ab

(θ^-peak ,M^-peak)

(θ⁺peak ,M⁺peak)

圖 3.33 消 能 能 量 計 算 之 定 義