應變諧和纖維元素分析模式

包覆型SRC 構材之斷面由混凝土、鋼筋與鋼骨三種材料所組成，

依據應變諧和之假設，並假設各材料之應力-應變關係，以計算 SRC 構材之軸力與彎矩強度關係，或彎矩-曲率關係。

分析過程依據以下假設：

(1) 平面受彎矩作用後仍保持平面

(2) 將鋼骨視為一般鋼筋

(3) 混凝土應力-應變關係依據 Modified Kent-Park 模式

(4) 不考慮鋼材之應變硬化現象

(5) 斷面以纖維元素法分析

3.1.1 混凝土材料模擬

本研究混凝土模式採用Modified Kent-Park (Park et al. 1982) 之圍 束混凝土應力－應變關係曲線，如圖3.1所示。混凝土藉由箍筋圍繞 可提供核心部份之圍束效應，依圍束作用的程度，可增加混凝土之軸 向強度與韌性。除了箍筋之外，影響圍束效應之因素，有縱向鋼筋分 佈位置與鋼骨斷面型式等。

以下針對此分析模式說明之：

Modified Kent-Park之圍束混凝土應力－應變關係曲線，定義混凝

土受箍筋圍束時，混凝土強度將提高 k 倍，無圍束區之混凝土

k

=1；

圖3.2 及圖 3.3 所示，本研究之分析模式亦將 SRC 構材斷面中混凝土 分為三種不同的區域：一為「高圍束區域」 (Highly confined concrete) (如圖 3.4 中深灰色標示部份)，即受鋼骨所圍束之混凝土；二為「次 圍束區域」 (Partially confined concrete) (如圖 3.4 中灰色標示部份)，

即箍筋內側混凝土所包圍之區域；三為「非圍束區域」 (unconfined concrete) (如圖 3.4 中空白部份)，即箍筋外圍之混凝土部份。非圍束 區域與次圍束區域依據Modified Kent-Park 公式所建議之方式，以箍 筋最外緣之圍束範圍區分；本研究另定義混凝土之高圍束區域以鋼骨 最外緣之圍束範圍界定。

圖3.5 為考慮包覆型 SRC 構材中之混凝土受到圍束作用與非圍束 作用時的應力-應變曲線圖，該應力-應變曲線圖主要係參考 Modified Kent-Park 之混凝土在不同圍束情形下的應力-應變關係。當 SRC 構 材中之混凝土完全未受到圍束作用時，混凝土應力達極限強度後即迅 速遞減；若混凝土受到良好的圍束作用，則其極限應力可相對增加。

根據式 (3-4) 之

Z 值，其為控制應力於達到極限狀態後下降之斜

_m 率。本研究定義次圍束區混凝土之圍束作用來自於箍筋，假設箍筋間 距為 s ，可定義次圍束區之

Z

_m,p值。高圍束區域混凝土之圍束作用除 箍筋外尚有鋼骨提供之圍束，因此假設

ε

_50h =∞，

Z

_m,h =0；所以混凝 土之應力於達到極限狀態後不隨應變的增加而遞減。

3.1.2 鋼筋與鋼骨材料模擬

關於鋼筋與鋼骨之應力-應變關係，一般皆以彈-塑性材料來模 擬，而分析模式對於鋼筋與鋼骨之應力-應變模式則以兩段直線模 擬，如圖 3.6 所示，第一段直線斜率為鋼材之彈性階段，第二段直線 為鋼材之降服平台且應變硬化之狀況並不予考慮。

3.1.3 纖維梁柱元素

各材料之總彎矩值為

( ) _∑

代入Modified Kent-Park 公式，以求得其應力，進而求得軸力與彎矩 值。

在文檔中 鋼骨鋼筋混凝土梁柱構材極限強度與韌性行為 (頁 40-44)