第五章 結論與建議
5.2 建議
1. 分析結果顯示，高圍束區混凝土對整體彎矩強度之貢獻十分微 小，可將部分圍束區與高圍束區合併成一部份，簡化計算與程式 設計過程。張力區混凝土之貢獻亦十分微小，可忽略。
2. 本研究結果無法顯示在相同箍筋比但不同箍筋間距時，梁彎矩強 度之差異性。建議往後可研究此參數對於SRC梁斷面合成效應與 彎矩強度之影響。
3. 鋼骨與混凝土間握裹力不足而導致某些實驗值與分析值之差異性 顯著，建議能在鋼骨表面裝設有效改善握裹力之裝置。
37
參考文獻
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39
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40
表3.1 試體斷面尺寸及試體配置
試體編號 斷面尺寸（mm） 鋼骨斷面（mm） 主筋
上端鋼筋 下端鋼筋 箍筋 S1
350×550
H300×150×6.5×9 2-#8 2-#10+2-#8
#3@200mm
S1-T1 2-#3@200mm
S1-T2 #3@100mm
S2 H300×110×6.5×9 2-#7 4-#8 #3@176mm
S3 H300×60×6.5×9 2-#5 3-#7 #3@128mm
S4 H300×150×6.5×9+2×(P105×16） 2-#8 2-#8+2-#7 #3@200mm S5 H300×150×6.5×9+2×(P120×20) 2-#5 2-#8
#3@128mm
S6 2-#5 4-#10
S7 H194×150×6.5×9 2-#7 2-#10 #3@200mm
D1 320×400 H300×110×6.5×9
2-#6 2-#10 #3@152mm
D1-T2 H300×110×6.5×9 #3@76mm
D2 320×440 H300×110×6.5×9+2×(P90×20） 2-#3 2-#11 #3@80mm
註：鋼骨斷面表格中，P為蓋板之寬度乘上厚度，在上下翼板各一塊蓋板
41
表3.2 混凝土實際抗壓強度 試體 S1 S1-T1
S1-T2
S2、S3、
S4 S5 S6 S7、D1、 D1-T2、D2 fco′
（MPa） 40.8 36.0 38.4 36.0 36.8 37.3
表3.3 鋼骨之材料性質
試體編號 降伏強度(MPa) 抗拉強度(MPa)
S1、S2、S3、S4、S5、
S6、D1、D1-T2、D2 332 420
S1-T1、S1-T2 267 377
S7 272 366
表3.4 鋼筋及蓋板之材料性質
鋼材 降伏強度(MPa) 抗拉強度(MPa)
#3鋼筋 417 623
#5鋼筋 411 601
#6鋼筋 462 658
#7鋼筋 424 622
#8鋼筋 426 644
#10鋼筋 435 632
#11鋼筋 468 689
16mm厚鋼板 364 515
20mm厚鋼板 368 492
42
43
表4.2 實驗與分析之極限點比較
試體 編號
test
Mp−
（kN-m）
analysis
Mp−
（kN-m）
test p−
φ
（1/m）
analysis
φp−
（1/m） Mp−test /Mp−analysis φp−test /φp−analysis
S1 691 702 0.0176 0.0194 0.98 0.90
S1-T1 608 649 0.0194 0.0206 0.93 1.06
S1-T2 653 649 0.0214 0.0195 1.01 1.09
S2 523 558 0.0241 0.0209 0.94 1.15 S3 384 413 0.0222 0.0223 0.93 0.99 S4 720 763 0.0247 0.0193 0.94 1.27 S5 747 750 0.0148 0.0188 0.99 0.78 S6 986 1017 0.0112 0.0151 0.97 0.74 S7 518 503 0.0154 0.0209 1.03 0.73 D1 351 383 0.0296 0.0285 0.92 1.04
D1-T2 370 382 0.0234 0.0271 0.97 0.86
D2 682 682 0.0182 0.0212 0.99 0.85
平均值 0.97 0.95
標準差 0.0349 0.1720
44
45
表4.4 各材料狀態與編號對照表 狀態
材料 降伏 應變硬化 極限 挫屈 完全壓碎
壓力筋 1-1 1-4
上層
拉力筋 2-1 2-2 2-3
下層
拉力筋 3-1 3-2 3-3
上翼板 4-1 4-2 4-3
下翼板 5-1 5-2 5-3
上層鋼板 6-1 6-2 6-3
下層鋼板 7-1 7-2 7-3
上層 未圍束區
混凝土
8-5
46
圖 3.1 Mander圍束區有效面積示意圖（Chen and Lin 2006）
圖3.2 側向圍束應力與整體圍束強度關係圖（Mander et al. 1988）
47
Strain
Stress
Mander stress-strain relationship
Unconfined concrete Partially confined concrete Highly confined concrete
0.003 fch
fcp fcu
圖 3.3未圍束與圍束混凝土之應力-應變關係圖
圖 3.4壓力區混凝土各區域示意圖 N.A.
上層未圍束區混凝土 側面未圍束區混凝土 上層部分圍束區混凝土 側面部分圍束區混凝土 高圍束區混凝土
48
Strain
Stress
0.1fcu
0.001 圖 3.5張力混凝土之應力-應變關係圖
Strain
Stress
fy fu
εy 10εy εu
圖 3.6鋼材與拉力筋之應力-應變關係
49
Strain
Stress
σcry
0.2σcry
εcry εcrb 4εcrb 圖3.7 壓力筋之應力-應變關係
50
51
圖3.9 分析主程式之流程圖
52 開始主程式 Major_programA
輸入斷面與材料性質 j = 1
j > 500 no
假設外緣應變 c = 0.0001 j i = 1
i > h
假設中性軸距頂緣距離 c = i
i = i+1 no
計算min( |TF| )
找出所符合之 中性軸位置C 計算保護層(未圍束區混凝土)彎矩
M_ucupper = M_ucupper( c , C)
M_ucupper= 0
計算曲率 = c/ C no
j = j+1
Yes Yes
Yes
結束主程式 Mojor_programA
計算斷面合力 TF = Total_forceA( c , c)
計算總彎矩
TM = Total_momentA( c, C)
圖3.10主程式 Major_programA流程圖
53
開始主程式 Major_programB
輸入斷面與材料性質 j = 1
j > 500 no
假設外緣應變 c = 0.0001 j i = 1
i < h
假設中性軸距頂緣距離 c = i
i = i+1 no
計算min( |TF| ) 找出符合之中
性軸位置C
計算曲率 = c/C j = j+1
Yes
Yes
結束主程式 Major_programB
計算斷面合力 TB = Total_forceB( c, c)
計算總彎矩
TM = Total_momentB( c, C)
圖3.11主程式 Major_programB(無上層未圍束區混凝土)流程圖
54 TF = F1+F2+…+F11
結束副程式 Total_forceB 計算斷面合力
TF = F1+F2+…+F11
圖 3.12副程式Total_forceA與Total_forceB（斷面合力計算）流程圖
55
圖3.13副程式Total_momentA與 Total_momentB（斷面總彎矩計算）
流程圖
56
57
58
confined_strength(R1,R2)
′ ×
′ = co
cp f
f
圖3.16副程式C_pcupper（上層部分圍束區混凝土總力計算）流程圖
59
60
61
圖3.19副程式 Confined_strength（Mander圍束側向力計算）流程圖
62
63
64
( )
c d c cs
c cs
× −
=ε ε
s csy
cs E
ε <σ
cs s cs
s E A
C =ε × × Cs =σcsy × Acs
圖 3.22副程式C_s（壓力鋼材總力計算）流程圖
65
66
67
68
圖3.26 S型斷面示意圖（陳正誠與陳建中2001）
（a）D1及D1-T2 （b）D2 圖3.27 D型斷面示意圖（陳正誠與陳建中 2001）
69
Curvature Moment ;
5B
/C
5D
5E
A Mp
My
φy φp
圖 4.1典型SRC梁之彎矩-曲率關係圖（陳正誠與陳建中2001）
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 Curvature (1/m)
0 0.275 0.55
Neutral axis (m)
圖 4.2典型SRC梁中性軸距斷面頂緣距離與彎矩之關係圖
70
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
S1 Analysis Test
圖4.3 試體S1 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
S1-T1 Analysis Test
圖4.4 試體S1-T1實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
71
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
S1-T2 Analysis Test
圖4.5 試體S1-T2實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
S2
Analysis Test
圖4.6 試體S2 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
72
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
S3
Analysis Test
圖4.7 試體S3 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
S4
Analysis Test
圖4.8 試體S4 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
73
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
S5
Analysis Test
圖4.9 試體S5 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
S6
Analysis Test
圖4.10試體S6 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
74
0 0.1 0.2 0.3
Curvature(1/m) 0
400 800 1200
Moment(kN-m)
S7 Analysis Test
圖4.11 試體S7實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
D1 Analysis Test
圖4.12試體 D1實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
75
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
D1-T2
Analysis Test
圖4.13試體D1-T2 實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
D2
Analysis Test
圖4.14試體 D2實驗與分析之彎矩-曲率關係比較圖
76
0 0.04 0.08 0.12 0.16
Curvature (1/m) 0
100 200 300 400
Moment (kN-m)
S1
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange
web
unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.15試體S1 之局部彎矩-曲率分析曲線
0 0.04 0.08 0.12 0.16 Curvature (1/m)
0 40 80 120 160
Moment (kN-m)
S1(Analysis)
upper unconfined concrete side unconfined concrete
圖 4.16試體S1之圍束區混凝土彎矩-曲率關係圖
77
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Curvature (1/m) 0
100 200 300 400
Moment (kN-m)
S1-T1
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange
web
unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.17試體S1-T1之局部彎矩-曲率分析曲線
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Curvature (1/m) 0
100 200 300 400
Moment (kN-m)
S1-T2
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange
web
unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.18試體S1-T2之局部彎矩-曲率分析曲線
78
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Curvature (1/m) 0
Moment (kN-m)
S2
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange
web
unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.19試體S2 之局部彎矩-曲率分析曲線
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Curvature (1/m) 0
Moment (kN-m)
S3
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange
web
unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.20試體S3 之局部彎矩-曲率分析曲線
79
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Curvature (1/m) 0
Moment (kN-m)
S4
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange web
plate on upper flange plate under bottom flange unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
Moment (kN-m)
S5
comp-reinf ten-reinforcement upper flange bottom flange web
plate on upper flange plate under bottom flange unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.22試體S5 之局部彎矩-曲率分析曲線
80
Moment (kN-m)
S6
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange web
plate on upper flange plate under bottom flange unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.23試體S6 之局部彎矩-曲率分析曲線
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Curvature (1/m) 0
Moment (kN-m)
S7
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange
web
unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-reinforcement
圖4.24試體S7 之局部彎矩-曲率分析曲線
81
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Curvature (1/m) 0
40 80 120 160
Moment (kN-m)
D1
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange
web
unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.25試體 D1之局部彎矩-曲率分析曲線
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Curvature (1/m) 0
40 80 120 160
Moment (kN-m)
D1-T2
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange
web
unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.26試體D1-T2 之局部彎矩-曲率分析曲線
82
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2
Curvature (1/m) 0
Moment (kN-m)
D2
comp-reinf ten-reinf upper flange bottom flange web
plate on upper flange plate under bottom flange unconfined concrete partially confined concrete highly confined concrete ten-concrete
圖4.27試體 D2之局部彎矩-曲率分析曲線
0 0.04 0.08 0.12 0.16
Curvature (1/m) 0
200 400 600 800
Moment (kN-m)
S1
83
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 Curvature (1/m)
0 200 400 600 800
Moment (kN-m)
S1-T1 Curvature (1/m)
0 200 400 600 800
Moment (kN-m)
S1-T2
84
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 Curvature (1/m)
0 200 400 600
Moment (kN-m)
S2 Curvature (1/m)
0
Moment (kN-m)
S3
85
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 Curvature (1/m)
0 200 400 600 800
Moment (kN-m)
hhhh h h h h h hh h h h h S4 Curvature (1/m)
0
Moment (kN-m)
S5
86
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 Curvature (1/m)
0 400 800 1200
Moment (kN-m)
S6 Curvature (1/m)
0 200 400 600
Moment (kN-m)
S7
87
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
Curvature (1/m) 0
100 200 300 400
Moment (kN-m)
D1
Curvature (1/m) 0
100 200 300 400
Moment (kN-m)
D1-T2
88
0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 Curvature (1/m)
0 200 400 600 800
Moment (kN-m)
D2
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
Analysis
S1 S1-T1 S1-T2
圖4.40試體S1、S1-T1與 S1-T2分析之彎矩-曲率關係比較圖
89
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
Analysis S5 S6
圖4.41試體S5 與S6分析之彎矩-曲率關係比較圖
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
Analysis
D1 D1-T2
圖4.42試體D1與D1-T2分析之彎矩-率關係比較圖
90
0 0.1 0.2 0.3
Curvature (1/m) 0
400 800 1200
Moment (kN-m)
Analysis S1 S4
圖4.43試體S1 與S4分析之彎矩-曲率關係比較圖