第四章 分析模型之驗証與比較
4.2 分析模型之驗証
4.2.1 整體行為
藉由實驗試體與分析模型之整體軸力-應變行為，對分析模型進行 驗證，且與各常用規範之相關設計規定進行比較，在此將把 ACI 與
AISC-LRFD 兩規範極限強度設計法中之強度折減係數ψ假設為 1，
並將日本AIJ 規範中扣除安全係數之影響，當中之Squash Load 是假
設混凝土破裂且鋼骨以及主筋也達到降伏之情況下計算所得，其極限 強度計算公式為:
r yr s ys c
cA F A F A
f
P= 850. ′ + + (4.1)
還有利用Eurocode 4 之規範公式計算比較。並且經由軸力-載重之
受力行為利用指標來探討圍束效應與剩餘強度之影響。
軸力-應變行為
八組由分析模型、實驗試體獲得與各規範所計算出之極限承載力 如表4.1，實驗值與各規範之比值如表4.2，而各組分析與實驗之軸力 -應變曲線比較如圖4.1.1 至圖4.1.8。由表中可以觀察到由分析所得到 之極限載重與實驗所獲得之值差距皆十分微小，只有在SRC7 中相差 之值略大些。利用各規範所計算出之極限強度皆較為保守，其中以
Eurocode 4規範公式所計算出之極限強度最為接近實驗值，日本 AIJ
規範與Squash Load 所獲得之強度次之，再者為利用ACI規範所計算
之值，而 AISC-LRFD規範在此最為保守。在 SRC1 至 SRC8 各組之
軸力-應變曲線比較中可以觀察到，分析模型在達極限載重前之勁 度、極限載重後承載力由最大值快速下降且載重下降速率逐漸驅於平 緩之曲線皆與實驗試體相當吻合，由此可以証明分析模型能夠有效模 擬SRC柱之整體受力行為。
圍束效應
依柱內不同之鋼骨形狀對實驗試體與分析模型進行比較觀察，探 討不同箍筋間距以及鋼骨含量對於圍束效應之影響，在此定義一個R 值作為圍束效應之指標，即對於圍束區域混凝土強度值之於非圍束區 混凝土強度值之提升程度。先假設各試體在達極限載重時，箍筋外非 圍束區之混凝土強度為0.85 f ′c，並且鋼骨與主筋皆已經降伏，接著將 極限載重扣除未圍束混凝土、鋼骨以及主筋所貢獻之承載力，剩下即 為圍束區混凝土之承載力，將此力量除上圍束區混凝土面積便是圍束 區混凝土之強度，將圍束區混凝土之強度除上非圍束區混凝土強度 0.85 f ′c便是所定義之 R值。
由八組分析模型與實驗試體所計算出之 R 值如表 4.3，探討箍筋 間距對於圍束效應之影響。觀察表中之結果，不論是分析模型或是實 驗試體均可以明確顯示出，較小之箍筋間距可以有效提升圍束區混凝 土之強度，實驗試體中當箍筋間距由140 mm 縮小至75 mm所能提升 之強度比起箍筋間距由75 mm 縮小至35 mm 提升之強度要大；但是 分析模型中就沒有此種現象，也許是因為分析模型中無法完全模擬箍 筋被拉斷或是混凝土碎裂等實際會發生之情況，因此造成箍筋間距由
140 mm縮小至75 mm時提升之強度並沒有如同實驗試體一般明顯地
大於箍筋間距由75 mm 縮小至35 mm提升之強度。
接著探討鋼骨含量對於圍束效應之影響，如表 4.4。H 型鋼骨之 斷面面積佔全斷面 4.99%；十字型鋼骨斷面佔 5.67%；I 型鋼骨則佔
2.21%，可知十字型鋼骨之含量最大；其次為 H 型鋼骨；I 型鋼骨之
含量最小。由表中之結果顯示，實驗試體中，SRC1 至 SRC6 因為其 鋼骨含量差距不大，因此 R 值較無明顯之差異，而鋼骨含量較小之 SRC7 與 SRC8，其 R 值有顯著較大之現象，此為鋼骨含量減少相對 而言混凝土面積較大，受箍筋圍束效應影響之混凝土面積也較大，所 增加之強度也較大。而分析模型中鋼骨含量較小之 SRC7 與 SRC8， 其 R 值與並沒有顯著較大之現象，表示箍筋之模擬在分析中還有不 完美之處，無法完全模擬出與實際情形相同之效應。
剩餘強度
SRC柱之承載力達極限後，無法承受更大之軸壓力，但隨著持續 不斷加載，應變不斷增加，柱所能承受之載重不斷降低，而每根SRC 柱因參數設定而有不同之力學行為，強度之損失速率也不盡相同，在 極限載重後每一應變值所對應之強度值即稱為該應變之「剩餘強 度」。為了探討各試體與模型之間剩餘強度之關係，取受極限載重時 之應變εu以及 2εu和 3εu作為比較，相對應之承載力為 、 、
Pεu
P2εu
P3εu，分別計算出實驗試體與分析模型 / 和 / 之值作為 指標，計算之結果詳見表4.6 與表4.7。
P2εu
Pεu
P3εu
u
Pεu
表中可以觀察柱內鋼骨斷面形狀對剩餘強度之影響，當柱內為十 字型鋼骨時，不論是實驗試體或是分析模型達極限載重後，強度剩餘 效果最好；其次為柱內為 H 型鋼骨之試體；而柱內為 I 型鋼骨時，
在極限載重後之剩餘強度之行為表現並不理想。
表中亦可以觀察出箍筋間距以及鋼骨含量對剩餘強度之影響，先 探討箍筋間距之影響，實驗試體與分析模型無論柱中鋼骨形狀為何，
當箍筋間距為35 mm時之剩餘強度皆大於箍筋間距為 75 mm和140 mm之剩餘強度，由此可知較小之箍筋間距的確可以有效地提高剩餘 強度。接著討論鋼骨含量之影響，不論應變是2ε 或是 3εu，鋼骨含 量之增加能夠能夠提高剩餘強度，而 H 型鋼骨與十字型鋼骨面積相 差較小，所以剩餘強度增加之幅度並不明顯，但為 I型鋼骨時面積與 H 型與十字型鋼骨相差較多，因此可以明顯看出使用 H 型與十字型 鋼骨對剩餘強度之維持能力比起I型鋼骨而言較為良好。