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本 研 究 將 相 關 法 規 與 規 範 收 錄 在 附 錄 二。以 下 就 本 研 究 收 集 之 文 獻 說 明 如 下 :

一 、 方 形 加 勁 鋼 管 混 凝 土 柱 受 軸 壓 行 為 ( 黃 炯 獻 等 , 1 9 9 9 )

此 研 究 旨 在 探 討 薄 鋼 管 填 充 混 凝 土 柱 ( 寬 厚 比 70 以上)採用不 同 加 勁 方 式 之 短 柱 行 為,並 首 次 提 出 八 角 形 箍 筋 的 加 勁 方 式。此 試驗 共 分 二 批 進 行 , 第 一 批 試 驗 為 18 支鋼管混凝土試體,2 支純混凝土 柱, 試 驗 主 要 參 數 為: 鋼 管 寬 厚 比(70、100、150)與加勁方式(縱 向 平 行 管 壁 加 勁 板,縱 向 垂 直 管 壁 加 勁 板,八 角 形 箍 筋 加 勁 )。第二 批 試 驗 為 9 支鋼管混凝土柱試體,並針對寬厚比為 70 且為八角形加 勁 之 方 形 斷 面 進 行 研 究 , 試 驗 參 數 為 : 箍 筋 間 距 與 箍 筋 斷 面 。

對 提 高 鋼 板 挫 曲 強 度 與 勁 度 有 相 當 增 益 , (3) 八 角 形 加 勁 對 韌 性 與 極 限 強 度 有 良 好 增 益 , (4) 配 合 有 效 圍 束 與 分 區 圍 束 觀 念 可 得 到 八 角 形 加 勁 強 度 與 韌 性 之 指 標 性 參 數 。

二 、 加 勁 鋼 管 混 凝 土 柱 受 軸 壓 與 彎 矩 之 行 為 ( 孫 維 隆 , 2 0 0 0 )

此 研 究 係 以 實 驗 方 式 探 討 加 勁 與 未 加 勁 鋼 管 填 充 混 凝 土 柱 在 同 時 承 受 軸 力 與 彎 矩 作 用 下,其 強 度、勁 度 及 韌 性 之 行 為。此 試 驗 共 製 作 21 支試體,以加勁箍筋間距作為主要的試驗參數,並製作未加勁 之 方 形 及 圓 形 斷 面 與 之 比 較。試 驗 可 分 為 偏 心 單 軸 加 力 試 驗 與 固 定 軸 力 、 四 點 彎 矩 試 驗 。

實 驗 結 果 顯 示 在 軸 壓 強 度 方 面,八 角 形 加 勁 方 式 可 明 顯 提 升 方 形 鋼 管 對 核 心 混 凝 土 的 圍 束 作 用,延 緩 鋼 板 挫 屈 的 發 生,對 極 限 軸 壓 強 度 及 韌 性 方 面 有 顯 著 的 提 升 。 至 於 在 不 同 軸 力 下 之 受 彎 矩 表 現 方 面 , 八 角 形 加 勁 方 式 對 極 限 彎 矩 強 度 及 韌 性 上 均 有 良 好 增 益,並 隨 著 加 勁 箍 筋 間 距 越 密 效 果 越 顯 著。試 驗 結 果 與 各 規 範 比 較 顯 示,各 規 範 之 極 限 彎 矩 強 度 值 均 趨 於 保 守 。

三 、 鋼 管 混 凝 土 構 材 研 究 ( 黃 炯 獻 等 , 1 9 9 8 )

此 報 告 所 蒐 集 之 論 文 大 多 出 自 英 文 期 刊 及 國 際 研 討 會,依 論 文 所 述 概 分 幾 類 : (1) 一 般 性 之 論 述 , ( 2) 構 材 之 各 種 試 驗 , ( 3) 構 材 之 行 為 模 型 , (4) 構 材 之 設 計 , ( 5) 接 頭 , ( 6) 其 他 。 分 述 如 下 :

(1) 一 般 性 論 述 : 主 要 是 針 對 「 鋼 骨 鋼 筋 混 凝 土 」 與 「 填 充 混 凝 土 鋼 柱 」 構 件 之 一 般 行 為 做 討 論 。

均 考 慮 軸 力 之 影 響,亦 有 少 數 論 文 考 慮 梁、斜 撐 和 樁 之 行 為。且 鋼 管 混 凝 土 是 由 鋼 管 及 混 凝 土 構 成,探 討 兩 者 之 間 的 接 合 應 力 亦 為 少 數 論 文 之 重 點。試 驗 主 要 之 設 計 參 數 主 要 為 構 材 斷 面 形 狀、寬 厚 比、鋼 管 及 混 凝 土 強 度 比 、 加 勁 與 否 、 混 凝 土 填 充 高 度 等 等 。

(3) 構 材 之 行 為 模 型 : 與 鋼 管 混 凝 土 構 材 行 為 模 型 之 相 關 研 究 論 文 共 計 13 篇,依其模擬方法或對象,可概略歸納為:一.以 FEM 分 析 構 材 之 力 學 特 性 ; 二.探 討 構 材 斷 面 的 力 學 行 為 ; 三 .構 材 中 混 凝 土 的 特 性 模 擬 ; 四.根 據 材 料 力 學 理 論 分 析 構 材 力 學 特 性 ; 五 .根 據 實 驗 數 據 迴 歸 構 材 的 特 性 曲 線 。

(4)構材之設計:收錄有關 CFT 構件設計規範之相關文章大略 可 分 為 二 類,一 類 為 各 國 CFT 構件設計規範現況之介紹,另一類則多 為 研 究 者 經 由 實 驗 或 數 值 分 析 之 結 果,對 構 件 之 某 些 行 為 的 設 計 公 式

( 如 : 挫 屈 強 度 公 式 ) 提 出 修 正 與 建 議 。

(5) 接 頭 : 在 現 行 之 研 究 中 , 鋼 管 混 凝 土 柱 與 鋼 梁 之 接 合 方 式 可 概 分 成 兩 大 類,一 為 外 壁 接 合 型,鋼 梁 直 接 或 透 過 橫 隔 板 接 合 在鋼 管 混 凝 土 柱 之 外 壁。另 一 為 穿 透 埋 入 型,鋼 梁 之 接 合 端 焊 接 鋼 筋 或 剪 力 釘,並 使 之 埋 入 混 凝 土 中 或 鋼 梁 之 翼 板、腹 版 或 整 個 斷 面 穿 透 鋼管 混 凝 土 。

(6)其他:收錄有關填充混凝土柱之抗火性能研究,及外包 FRP 加 勁 纖 維 複 合 材 料 之 混 凝 土 柱 的 力 學 行 為 。

四 、 高 強 度 鋼 管 混 凝 土 柱 強 度 之 實 驗 探 討 ( 丁 英 哲 , 2 0 0 4 )

轉 換 係 數 來 將 混 凝 土 轉 換 成 等 值 之 鋼 骨,再 利 用 一 般 鋼 柱 的 挫 屈 強 度 設 計 公 式 來 計 算 鋼 管 混 凝 土 柱 之 設 計 挫 屈 載 重 ,惟 LRFD 3rd 規範規 定 常 重 混 凝 土 之 抗 壓 強 度 必 須 介 於 3 ksi (21 MPa) 至 8 ksi (55 MPa) 之 間。但 隨 科 技 進 步,混 凝 土 抗 壓 強 度 已 有 顯 著 提 升,故 希 望 藉 由純 軸 壓 試 驗 探 討 高 強 度 鋼 管 混 凝 土 柱(8≤ fc′≤12 ksi) 是 否 仍 然 適 用 於 LRFD 3rd 規範。此試驗總共製作 22 支 CFT 試體,其混凝土強度分 別 為 f ′ = 4、9、10、12 ksi。 c

試 驗 結 果 顯 示LRFD 之 CFT 公式不僅適用於高強度鋼管混凝土柱 (8≤ fc′≤12 ksi),且 LRFD 之 CFT 設計公式在估計 CFT 柱之軸壓強度 是 偏 向 保 守 的。此 外,由 此 研 究 之 分 析 可 知,當 應 變(ε )在εf ′c之 前(包 含ε 在εf ′c),使用筆者之強度線性疊加模型去預估實際 CFT 柱的軸壓 強 度 發 展 大 致 上 是 合 理 可 行 的,當ε 在εf ′c之 後,因 CFT 柱本身之鋼管 壁 對 其 內 部 混 凝 土 產 生 圍 束 作 用 , 使 得 柱 的 軸 壓 強 度 有 著 顯 著 的 增 加 。

五 、 B e h a v i o r o f C e n t r a l l y L o a d e d C o n c r e t e - F i l l e d

St e e l - Tu b e S h o r t C o l u m n s ( S a k i n o , K . , e t . a l . , 2 0 0 4 )

此 研 究 計 畫 主 要 之 探 討 目 標 為 混 凝 土 填 充 鋼 管 柱 的 行 為 研 究。此 試 驗 宗 旨 將 釐 清 鋼 管 和 填 充 的 混 凝 土 兩 者 之 間 的 諧 和 相 互 作 用 並 獲 得 描 繪 CFT 柱之載重變形關係的方法。總共製造與測試了 114 支試 體,其 中 包 含 了 比 對 填 充 型 鋼 管 混 凝 土 柱 的 空 心 鋼 管 柱。主 要 的 設 計 參 數 為:鋼 管 斷 面 形 狀、鋼 管 抗 拉 強 度、鋼 管 斷 面 寬 厚 比、及 混 凝土 抗 壓 強 度。在 決 定 分 析 係 數 的 範 圍 時,將 重 點 放 在 如 何 獲 得 一 些 範 圍 較 大 的 測 試 數 據,而 這 些 數 據 則 是 可 用 來 建 立 一 個 適 用 於 CFT 構件系 統 的 設 計 與 分 析 方 法。在 此 文 獻 中,亦 有 根 據 試 驗 結 果 而 建 立 一 套 可

六 、 E x p e r i m e n t a l B e h a v i o r o f H i g h St r e n g t h S q u a r e C o n c r e t e - F i l l e d St e e l Tu b e B e a m - C o l u m n s ( Va r m a , A . H . , e t . a l . , 2 0 0 2 )

此 研 究 用 試 驗 的 方 式 來 探 討 高 強 度 方 形 填 充 混 凝 土 鋼 管 梁 柱 構 件 的 受 撓 曲 作 用 之 後 的 力 量 與 變 形 行 為,主 要 的 研 究 參 數 為:斷 面鋼 管 的 寬 厚 比、鋼 管 的 降 伏 應 力、及 軸 向 載 重 程 度,這 批 CFT 試體其斷 面 為 305 mm 的正方形柱,隨不同的鋼板厚度而有著不同的標稱寬厚 比(b t=32 或 48),並選擇常見的普通強度(A500 Gr.B)與高強度 鋼 材(A500 Gr.80),其內填滿高強度的混凝土( fc′=110MPa),利 用 固 定 的 軸 力 下 , 持 續 增 加 單 向 彎 矩 力 量 之 方 式 測 試 8 支梁柱試體。

試 驗 結 果 顯 示,當 鋼 管 局 部 挫 屈 及 混 凝 土 擠 碎 等 的 非 線 性 行 為 發 生 時 , 可 達 到 CFT 梁柱構件試體的彎矩容量,利用現行美國 ACI 規 範 對 於 複 合 構 材 的 設 計 條 款,可 合 理 的 預 估 出 高 強 度 方 形 CFT 梁柱構 件 的 彎 矩 容 量。高 強 度 方 形 CFT 梁柱構件的曲率韌性隨著軸向載重程 度 或 斷 面 鋼 管 寬 厚 比 的 增 加 而 相 對 降 低,試 驗 結 果 亦 顯 示 鋼 管 的 降 伏 強 度 對 於 曲 率 韌 性 似 乎 沒 有 明 顯 的 影 響 。

七 、 C y c l i c A n a l y s i s a n d C a p a c i t y P r e d i c t i o n o f

C o n c r e t e - F i l l e d St e e l B o x C o l u m n s ( S u s a n t h a , K . A . S . , e t . a l . , 2 0 0 2 )

近 年 來 內 填 充 混 凝 土 鋼 柱 在 各 世 界 土 木 及 建 築 結 構 以 廣 為 使 用。此 研 究 係 關 於 加 勁 的 厚 壁 及 薄 壁 箱 型 鋼 管 混 凝 土 柱 之 反 覆 載 重 彈 塑 性 分 析 及 容 量 預 測,並 提 供 以 纖 維 分 析 方 法 決 定 內 填 充 混 凝 土 鋼 柱

性 之 預 測 , 此 準 則 係 基 於 臨 界 區 域 內 之 混 凝 土 及 鋼 的 平 均 破 壞 應 變 。 為 使 用 於 有 加 勁 的 薄 壁 及 厚 壁 柱,本 研 究 修 正 最 近 發 展 的 圍 束 混 凝土 單 調 應 力-應 變 關 係 。 為 使 用 反 覆 載 重 分 析 , 本 研 究 使 用 一 個 簡 單 的 反 覆 載 重 準 則 。 鋼 的 材 料 非 線 性 係 使 用 Nagoya 大學發展的修正兩面 模 型 來 描 述 。 跟 既 有 實 驗 結 果 比 較 , 發 現 這 些 預 測 結 果 非 常 令 人 滿 意 。 這 些 比 較 包 含 縮 尺 以 及 大 尺 寸 的 柱 。

八 、 St r e n g t h A n a l y s i s o f C o n c r e t e - F i l l e d T h i n - Wa l l e d St e e l B o x C o l u m n s ( G e , H . B . , U s a m i , T. , 1 9 9 4 )

本 文 分 析 細 長 矩 形 鋼 管 混 凝 土 簡 支 梁 在 受 偏 心 軸 壓 之 下,短 期 與 長 期 的 側 向 變 位,並 藉 此 建 立 近 似 的 設 計 強 度 估 算 公 式。本 文 呈 現 薄 壁 鋼 管 混 凝 土 柱 之 彈 塑 性 有 限 位 移 分 析。短 期 反 應 假 設 線 性 彈 性、鋼 管 與 混 凝 土 間 沒 有 滑 移 以 及 平 面 保 持 平 面,並 計 入 梁 中 點 變 位 引 起 之 二 次 彎 矩。長 期 反 應 則 考 慮 混 凝 土 乾 縮 與 潛 變,使 應 力 重 分 配,其效 應 可 視 為 混 凝 土 彈 性 模 數 之 折 減。由 短 期 與 長 期 反 應 可 看 出 P-M 曲線 上 設 計 強 度 的 偏 移。本 文 提 供 之 分 析 方 法 可 估 計 二 次 彎 矩 的 效 應 及 短 期 與 長 期 的 反 應 。

九 、 F l e x u r a l B e h a v i o r o f C o n c r e t e F i l l e d

N o n - U n i - T h i c k n e s s Wa l l e d R e c t a n g u l a r St e e l Tu b e ( L u , F. W. , e t . a l . , 2 0 0 7 )

本 文 以 實 驗 研 究 呈 現 受 純 彎 矩 的 非 單 一 厚 度 矩 型 鋼 管 混 凝 土 梁 力 學 行 為 。 共 有 三 個 試 體 用 來 調 查 此 複 合 梁 彎 矩 及 變 形 的 關 係 。 首 先,本 文 比 較 非 單 一 厚 度 鋼 管 混 凝 土 梁 的 極 限 撓 曲 強 度,及 由 現 行 設 計 法 規 計 算 而 得 的 單 一 厚 度 鋼 管 混 凝 土 梁 的 極 限 撓 曲 強 度,接 著 發展 一 非 線 性 有 限 元 素 模 型 並 以 實 驗 結 果 驗 證 之。此 有 限 元 素 模 型 被 用 來

鋼 管 混 凝 土 梁 更 優 越 。

十 、 E f f e c t s o f H e a t i n g a n d L o a d i n g H i s t o r i e s o n P o s t - F i r e C o o l i n g B e h a v i o u r o f C o n c r e t e - F i l l e d St e e l Tu b u l a r C o l u m n s ( Ya n g , H . , e t . a l . , 2 0 0 8 )

本 文 發 展 並 使 用 一 有 限 元 素 軟 體 來 分 析 整 個 火 害 過 程 中,鋼 管 混 凝 土 柱 的 行 為,包 含 周 遭 溫 度、昇 溫、降 溫 時 載 重 以 及 火 害 後 加 載至 破 壞 的 情 況。本 文 著 重 在 冷 確 實 及 火 害 後 光 管 混 凝 土 柱 之 行 為,因 為 這 些 行 為 受 到 載 重 歷 程 及 加 熱 歷 程 的 影 響,但 之 前 未 被 研 究 過。本 文 呈 現 不 同 載 重 及 加 熱 階 段 下 的 力 學 性 質 模 型,並 使 用 包 含 防 火、軸 向 變 形 及 極 限 強 度 的 鋼 管 混 凝 土 柱 實 驗 資 料 來 驗 證 有 限 元 素 軟 體,發現 以 此 有 限 元 素 軟 體 來 預 測 測 試 結 果 有 很 好 的 準 確 度。本 文 使 用 此 有限 元 素 軟 體 來 調 查 周 遭 溫 度 載 重 及 加 熱 歷 程 對 降 溫 及 火 害 後 鋼 管 混 凝 土 柱 的 行 為,載 重 比、上 昇 溫 度 時 間 比 等 參 數 嚴 重 地 影 響 鋼 管 混 凝 土 柱 的 殘 餘 應 力。最 後 本 文 提 供 一 系 列 公 式 以 供 預 測 受 過 整 個 火 害 暴 露 過 程 的 鋼 管 混 凝 土 柱 殘 餘 應 力 。

十 一 、 A n A n a l y t i c a l M o d e l f o r T h i n - Wa l l e d St e e l B o x C o l u m n s w i t h C o n c r e t e I n - F i l l ( S h a n m u g a m , N . E . , e t . a l . , 2 0 0 2 )

內 填 充 混 凝 土 箱 型 鋼 柱 已 被 廣 泛 地 使 用 在 高 層 建 築 中 當 成 主 要 結 構 元 件,因 其 在 抵 抗 軸 壓 上 有 優 良 的 結 構 表 現。箱 型 柱 之 鋼 板 在長 細 比 很 大 時,局 部 挫 屈 是 造 成 破 壞 的 原 因。本 文 提 供 一 使 用 有 效 寬 度

滾 接,並 承 受 雙 向 載 重,其 試 驗 結 果 與 本 文 提 供 之 方 法 以 及 Eurocode

滾 接,並 承 受 雙 向 載 重,其 試 驗 結 果 與 本 文 提 供 之 方 法 以 及 Eurocode

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