無加勁分析

無加勁下，接合板的挫屈模態如圖3.20所示，第一模態為接合板整體 面外挫屈呈 Fixed-Free 形式，第二模態則為由長端發生局部挫屈。不施加 初始面外變位直接分析及施以第一模態之初始面外變位在接合板端部邊 0.06 mm、0.6 mm 及3 mm之軸力與軸位移與軸力與面外位移圖形。分析結 果如表 3.2所示，其中以 MG16I06L1 為例，MG為加大尺寸之接合板，其 後數字16 表示接合板厚16 mm，S0為加勁板厚 0 mm，I06為初始面外變 位0.6 mm，L1 代表接合區深度與原尺寸之接合板相同，接合區都在彎折線 裡面。接合板軸力與軸位移與軸力及面外位移之關係如圖3.21所示。接合

板在三種初始面外變位（0.06 mm、0.6 mm及3 mm）下，強度依序為794 kN、782kN及 750kN[圖3.21(a)]，其中MG16I06L1之接合板應力及變形則 如圖3.22(a)及(b)所示，接合板之降伏集中在接合區端部與梁附近之接合板 區域，其挫屈模式為Fixed-Free，與第一模態之挫屈形式相同。不施以初始 面外變位直接施力分析下，接合板則以第二模態之模式變形在長端產生局 部挫屈，軸力與軸位移曲線則在軸力達3530 kN 後降伏並呈雙線性緩慢增 加[圖 3.22(c)及(d)]，直到接合板出現如圖 3.22(e)及(f)所示的長端局部挫屈 產生，強度方下降，挫屈強度為4366 KN。

比較 3.3 節所分析的原尺寸接合板在不加勁下挫屈強度與軸位移及面 外位移之關係（圖3.23），原尺寸接合板為 826 kN；加大尺寸但仍保持原本 接合區深度下，強度為 782 kN，較原尺寸低 5%，而挫屈模式均為第一模 態之 Fixed-Free 模式，顯示增加接合板尺寸下，接合板強度將微幅減小。

在不施加面外變位下，兩種接合板尺寸均達降伏後產生長端局部挫屈，原 尺寸接合板極限強度為 3200 kN 大於 AISC-LRFD 公式計算的 P_cr=1987 kN，而加大尺寸後接合板挫屈強度4366 kN卻小於P_cr=4484 kN。

3.4.2 加勁板對強度的影響

大尺寸接合板之加勁板為加勁板長度為0.9 倍及0.6 倍接合板自由端邊 長與原尺寸之接合板相同，搭配 5、10、15、20t_g 四種不同的加勁板寬度 b_s，加勁板厚則採用 0.5、0.75、1、及 1.5倍接合板厚。測試接合板在8 mm、 16 mm、25 mm三種厚度下的強度及行為。總共進行 96組接合板補強分析，

各加勁板之規格及強度如表 3.4 所示，MG8S6A1L1 為接合板厚 8 mm

（MG8）、S6 為加勁板厚6 mm，A 代表加勁板長0.9 倍接合板自由端邊長；

B代表加勁板長 0.6倍接合板自由端邊長，其後的數字1-4代表加勁板寬各 為5、10、15、20倍接合板厚。

圖 3.24-3.26 所示，為三種厚度的接合板在加勁後的軸力與軸位移及軸 力與面外位移的關係，其中加勁板厚度均與接合板相同，且初始面外位移 均為0.6 mm。以圖 3.25所示的16 mm厚接合板，加勁後接合板破壞情形 可分為兩種，接合板之挫屈強度若低於3400 kN，試體 MG16S16A1L1 其軸 力與軸位移曲線在到達挫屈後即下降[圖 3.27(a)及(b)]為降伏應力分布則與 未加勁之接合板（MG16I06L1）相近[圖 3.27(c)及(d)]，破壞模式為 Fixed-Free 式面外挫屈，降伏區域在接合板端部與梁端間。若挫屈強度大於 3400 kN， 以 MG16S16A2 為例，在軸力超過 2400 kN 後，強度以雙線性形式緩慢上 升至挫屈破壞[圖 3.27(e)及(f)]，接合板降伏區域發生在接合區端部附近。

同樣的情況亦發生在板厚8 mm與25 mm 之接合板上，開始產生雙線性時 軸力分別為1700 kN與 5200 kN，此行為強度與先前不施加面外變位直接分 析所得到在強度超過3530 kN 後呈雙線性緩慢上升後達最大強度挫屈有同 樣趨勢[圖3.21(a)]。

上一節定義接合板軸力與軸位移行為在產生雙線性下，轉折點為降伏力 P_y，以同樣的概念定義接合板在加大尺寸在三種厚度下之降伏力 P_y分別為 1700 kN、3400 kN、5200kN，挫屈強度小於P_y者為彈性挫屈，挫屈強度大 於Py者為非彈性挫屈。比較Py與經由Whitmore Section 所算出來的降伏強 度P_w（三種厚度下P_w分別為2259 kN、4518 kN、7059 kN）及與Thornton

（1984）的方法所計算出來的降伏強度 PT（三種厚度下PT分別為 1675 kN、 3350 kN、5200 kN），可發現Py仍與 PT接近，但與 Pw則相差甚多。因此，

接合板加大尺寸後，若接合板加勁使其能達到降伏後非彈性挫屈，降伏力 以Thornton 法計算出來的降伏強度PT，較接近實際的降伏強度。

3.5 接合板接合區長度在接合板彎折線上

本節之分析則將接合板保持原尺寸，但將接合板與T型鋼的接合長度

（SL）縮短一顆的距離使其接合處端部正好位在彎折線（Bending Line）上。

螺栓則由原本的五排變成四排螺栓，接合板接合區長度也由370 mm 變成 300 mm，如圖3.28所示。本節分析未加勁下接合板施加初始面外變位後的 強度及行為，並與前面相同的條件加勁接合板並觀察強度及行為。

3.5.1 無加勁分析

無加勁下，接合板的挫屈模態如圖3.29所示，第一模態為接合板整體 面外挫屈呈 Fixed-Free 形式，第二模態則為由長端發生局部挫屈。表 3.2 為分別對接合板板厚8 mm、16 mm、25 mm 施以0.6 mm 之初始面外變位 後進行壓力試驗所得的結果，以G16I0S06L2為例，接合板厚16 mm（G16）， 無使用加勁板（S0），初始面外變位0.6 mm（I06），且接合板接合區長度為 300 mm（L2）；圖3.30為接合板軸力與軸位移及軸力與面外位移曲線（其 中L1 代表原尺寸接合板，L2代表接合板接合區在彎折線上，L3 則代表接 合板接合區短於其彎折線），在 L2 中三種厚度下接合板強度各為 143 kN

（G8I06L2）、663 kN（G16I06L2）、2082kN（G25I06L2）。三種厚度之接合 板挫屈強度均較原接合區長度之情況（L1）小，顯示使用短的接合板區域 導致較低的挫屈軸力。而G16I06L2 之挫屈模式為Fixed-Free[圖 3.3]。

3.5.2 加勁板對強度的影響

加勁方式與原尺寸之接合板相同，加勁板長度 L_s加勁板長度為 0.9 倍 及0.6 倍接合板自由端邊長，搭配5、10、15、20t_g四種不同的加勁板寬度 b_S，加勁板厚則採用 0.5、0.75、1、及 1.5 倍板厚。測試接合板在8 mm、 16 mm、25 mm三種厚度下的強度及行為。總共進行 96組接合板補強分析，

各加勁板之規格及強度如表 3.5 所示，G16S16A1L2 為接合板厚 16 mm

（G16）、加勁板厚16 mm（S16），A代表加勁板長度L_s = 0.9L_g；B代表

L_s = 0.6L_g，其後的數字 1-4為加勁板寬各為5、10、15、20倍接合板厚，

L2 則為接合板接合區長度300 mm，其接合區在接合板之彎折線上。

軸力與軸位移及軸力與面外位移圖形如圖3.32-圖3.34所示，其中並將 其結果（L2：接合區長度在接合板彎折線上）與原尺寸（L1）及接合板接 合區長度短於其彎折線（L2），與前兩節的研究一樣，接合板加勁後可分彈 性挫屈與非彈性挫屈兩種情形。其中 G8S8A1L2、G16S16A1L2 為彈性挫 屈，軸力與軸位移曲線在達最大強度後直接下降；而非彈性挫屈例子為 G8S8A2L2、G16S16A2L2、G25S25A1L2、G25S25A2L2。圖 3.35(a) 及圖 3.35(b) 為G16S16A1L2在彈性挫屈下應力及變形圖，接合板降伏區域集中 在接合區端部與梁附近，其挫屈形式為 Fixed-Free 模式；若加勁足以使接 合板到達降伏力，則接合板在Section A-A 降伏時之應力圖如圖3.3(c)及(d) 所示，圖3.35(e)及(f)為 G16S16A2L2達最大力時之應力及變形曲線，顯示 加勁後因提供足夠的面外挫屈束制，固此挫屈時無明顯的面外變形，只有 在接合區端部附近出現降伏區域，由軸力與面外位移之關係可發現達最大 力之後面外位移才開始明顯增加[圖 3.33(b)]。GL2 之接合板在相同的條件 加勁下，強度較GL1 小。

三種厚度接合板（G8S8A2L2、G16S16A2L2、G25S25A2L2）在軸力 與軸位移圖形上所得到之降伏力P_y分別為1084 kN、2163 kN、3581kN。 比較 Py與經由 Whitmore Section 所算出來的降伏強度 Pw（920 kN、1840 kN、2875 kN，相對於接合板厚tg為8 mm、16 mm及 25 mm）相差甚多，

但與Thornton（1984）法所計算出來的降伏強度 PT（1070 kN、2140 kN、 3481 kN，相對於接合板厚tg為8 mm、16 mm及25 mm）接近，Pw與PT

之結果如表 3.5 所示。因此，接合板接合長度在其彎折線上，若接合板有 效加勁使其能達到降伏後非彈性挫屈，降伏力以 Thornton（1984）法計算 出來的降伏強度PT，較接近實際的降伏強度。

3.6 接合板接合區長度小於接合板彎折線

本節之分析則將接合板保持原尺寸，但將接合板與T型鋼的接合長度

（SL）縮短兩顆的距離，使其接合處長度小於接合板彎折線。螺栓則由原 本的五排便成三排螺栓，接合板接合區長度（SL）也由 370 mm變成230 mm，如圖 3.36所示。本節分析未加勁下施加初始面外變位後的強度及行 為，並以與前三節相同的條件加勁接合板並觀察其強度及行為。

3.6.1 無加勁分析

無加勁下，接合板的挫屈模態如圖3.37所示，第一模態為接合板整體 面外挫屈呈 Fixed-Free 形式，第二模態則為由長端發生局部挫屈。表 3.1 為對板厚8 mm、16 mm、25 mm 直接施以0.6 mm 之第一模態初始面外變 位，G16I0S06L3為接合板厚 16 mm，無使用加勁板（S0），初始最大面外 變位0.6 mm（I06）、接合區長度 230 mm（L3）。如圖3.30所示，為三種 厚度下之軸力與軸位移及軸力與面外位移之關係，接合板強度各為 111 kN、560 kN、1815 kN，其接合板挫屈強度較原尺寸（GL1）及接合長度在 彎折線上（GL2）小。應力及變形如圖 3.38所示，挫屈模式Fixed-Free，挫 屈時降伏區域集中在接合區端部與梁之間。

3.6.2 加勁板對強度之影響

加勁方式與原尺寸之接合板相同，加勁板長度Ls為 0.9倍及0.6 倍接合 板自由端長度，撘配 5、10、15、20tg四種不同的加勁板寬度bS，加勁板厚 則採用0.5、0.75、1、及 1.5倍板厚。測試接合板在8 mm、16 mm、25 mm 三種厚度下的強度及行為。總共進行96 組接合板補強分析，各加勁板之規 格及強度如表 3.6 所示，G16S16A1L3接合板厚 16 mm（G16）、加勁板厚 16 mm（S16），A 代表加勁板長度Ls為 0.9倍接合板長度；B代表Ls為 0.6 倍接合板長度，其後數字1-4 為加勁板寬各為5、10、15、20 倍接合板厚，

而L3 則為接合板接合區長度230 mm。

軸力與軸位移及軸力與面外位移曲線如圖3.32-圖3.34所示，接合板加 勁 後 同 樣 可 分 彈 性 挫 屈 與 非 彈 性 挫 屈 兩 種 情 形 。 其 中 G8S8A1L3、 G16S16A1L3、G25S25A1L3為彈性挫屈；而非彈性挫屈例子為 G8S8A4L3、 G16S16A2L3、G25S25A2L3。以G165S16A1為例，接合板彈性挫屈下，應 力及變形如圖3.39(a)及(b)所示，接合板降伏區域集中在接合區端部與梁附 近，其挫屈形式為 Fixed-Free 模式；若加勁足以使接合板到達降伏後之非 彈性挫屈，則出現如圖3.38(c)及(d)，則接合板在Section A-A降伏。圖3.39(e) 及(f)為接合板達最大力挫屈時應力及變形圖，顯示加勁後因提供足夠的面 外挫屈束制，固此挫屈時無明顯的面外變形，只有在接合區端部附近出現 降伏區域，由軸力與面外位移之關係可發現達最大力之後面外位移才開始 明顯增加[圖 3.39(b)]。接合板在相同的條件加勁下，強度較 L1 及 L2 之情 形小，顯示接合區之長度仍對接合板強度有所影響。

軸力與軸位移及軸力與面外位移曲線如圖3.32-圖3.34所示，接合板加 勁 後 同 樣 可 分 彈 性 挫 屈 與 非 彈 性 挫 屈 兩 種 情 形 。 其 中 G8S8A1L3、 G16S16A1L3、G25S25A1L3為彈性挫屈；而非彈性挫屈例子為 G8S8A4L3、 G16S16A2L3、G25S25A2L3。以G165S16A1為例，接合板彈性挫屈下，應 力及變形如圖3.39(a)及(b)所示，接合板降伏區域集中在接合區端部與梁附 近，其挫屈形式為 Fixed-Free 模式；若加勁足以使接合板到達降伏後之非 彈性挫屈，則出現如圖3.38(c)及(d)，則接合板在Section A-A降伏。圖3.39(e) 及(f)為接合板達最大力挫屈時應力及變形圖，顯示加勁後因提供足夠的面 外挫屈束制，固此挫屈時無明顯的面外變形，只有在接合區端部附近出現 降伏區域，由軸力與面外位移之關係可發現達最大力之後面外位移才開始 明顯增加[圖 3.39(b)]。接合板在相同的條件加勁下，強度較 L1 及 L2 之情 形小，顯示接合區之長度仍對接合板強度有所影響。