第一章 緒論
第二節 文獻回顧
有 關 本研 究 收 集 之 相 關 文 獻資 料 說 明 如 下 ：
1. 方 形 加 勁 鋼 管 混 凝 土 柱 受 軸 壓 行 為 之 探 討 (黃 炯 憲 等 ， 1999) 此 研 究旨 在 探 討 寬 厚 比 70 以 上 之 薄 鋼 管 填 充 混凝 土 柱 ， 使 用不 同 加 勁方 式 之 短 柱 行 為，並提 出 八 角 形 箍 筋 的 加勁 方 式。此 研 究 之實 驗 分 二次 進 行，第 一 次 實 驗為 18 支 鋼 管 混 凝 土柱 試 體，2 支 純 混 凝土 柱，探 討 主 要參 數 為：鋼 管 寬 厚 比（ 分 別 為 70、100、150）、加 勁 方 式（ 分別 為 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 次 實 驗 為 9 支鋼 管 混 凝 土 柱 試 體，特 別 針 對 柱 寬 厚 比為 70 且 為 八 角 形 加 勁 之 方 形 斷 面 進 行 研 究，探 討 參 數 為：箍 筋 間 距 與 箍 筋 斷 面。
實 驗 結 果 顯 示 ： （ 1） 利 用 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 ； （ 2） 八 角 形 加 勁 對 韌 性 與 極 限 強
2. 加 勁 鋼 管 混 凝 土 柱 受 軸 壓 與 彎 矩 之 行 為 研 究 (孫 維 隆 ， 2000) 本 案 係 以 試 驗 方 式 討 論 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，有關 二 者 強 度、勁 度 及韌 性 之 行 為。此 試驗 共 製作 21 支 試 體 ， 探 討 試驗 參 數 為 加 勁 箍 筋 間距 ， 對 照 組 為 未 加勁 之 方 形及 圓 形 斷 面。試 驗 可分 為 偏 心 單 軸 加 力 試驗 與 固 定 軸 力、四點 彎 矩 試驗 。
試 驗 結果 顯 示 在 軸 壓 強 度 方面，八 角 形 加 勁 方 式，能 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，對 極 限 軸 壓 強 度及 韌 性 方面 有 顯 著 的 提 升。另在 不 同 軸 力 下 承 受 彎矩 方 面，八 角 形 加勁 方 式 對極 限 彎 矩 強 度 及 韌 性上 均 有 良 好 幫 助，且效 果 隨 著 加 勁 箍 筋間 距 越 密越 佳，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 。
3. 鋼 管 混 凝 土 構 材 研 究 之 回 顧 (黃 炯 憲 等 ， 1998)
此 研 究所 蒐 集 之 論 文 大 多 出自 英 文 期 刊 及 國 際 研討 會，依 論 文性 質 大 致 分 幾 類 ： （ 1） 一 般 性 論 述 ； （ 2） 構 材 各 種 試 驗 ； （ 3） 構 材 行 為 模型 ； （ 4） 構 材 設 計； （ 5） 接 頭 ； （6） 其 他。 分 述 如 次 ：
（ 1） 一 般 性 論 述 ： 主 要 是 針 對 「 鋼 骨 鋼 筋 混 凝 土 」 與 「 鋼 管 混 凝 土 柱 」 構件 之 一 般 行 為 做 論 述。
（2）構 材 之 各種 試 驗：在此 研 究 中，共 收 集了 20 多篇 以 構 材 試 驗為 主 之 論 文 ， 由 於 鋼 管 混 凝 土 主 要 應 用 於 柱 的 構 築 ， 故 大 多 之 試 驗 均 考 慮 軸 力 之 影 響 ， 且 鋼 管 混 凝 土 是 由 鋼 管 及 混 凝 土 構 成 ， 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 。
共計 13 篇，依 其 模 擬 方 法或 對 象，可 概 略 歸 納為：a.以 FEM 分 析 構 材之 力 學 特 性；b.探 討構 材 斷 面 的 力 學 行 為；c.構材 中 混 凝 土 的 特性 模 擬；d.根 據 材 料力 學 理 論 分 析 構 材 力學 特 性；e.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 鋼 管 混 凝 土 柱 構 件 設 計 規 範 之 相 關 文 章 大 略 可 分 為 二 類 ， 一 類 為 各 國 鋼 管 混 凝 土 柱 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 銲 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 。
4. 高 強 度 鋼 管 混 凝 土 柱 強 度 之 實 驗 探 討 (丁 英 哲 ， 2004)
AISC-LRFD 3rd 規 範 針 對 鋼 管 混 凝 土 (CFT)柱 的 設 計 之 作 法 ， 係 使 用 轉換 係 數，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， 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，本 研 究 利 用 純 軸 壓 試 驗 探 討 高 強 度 鋼 管 混 凝 土 柱 (8
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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(8
f
c
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 。5. Behavior of Centrally Loaded Concrete -Filled Steel-Tube Short Columns(Sakino, K., et. al., 2004)
此 研 究計 畫 主 要 為 探 討 混 凝土 填 充 鋼 管 柱 的 行 為研 究，釐 清 瞭解 鋼 管 和填 充 的 混 凝 土 兩 者 之間 的 諧 和 相 互 作 用，並 研討 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 此 文 獻 中 ， 亦 有 根 據 試 驗 結 果 而 建 立 一 套 可 以 評 估 圓 形 與 矩形 CFT 柱 的 軸 向 極 限 抗 壓承 載 能 力 的 設 計 公 式。
6. Cyclic Analysis and Capacity Prediction of Concrete -Filled Steel Box Columns (Susantha, K. A. S., et. al., 2002)
近 年 來 ， 內 灌 混 凝 土 之 填 充 型 箱 型 柱 於 建 築 結 構 已 經 廣 為 使 用 。 此 研 究 係 探 討 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 柱之 極 限 狀態 之 解 析 流 程。本 研究 使 用 新 的 破 壞 準 則來 決 定 強 度 以 及 韌性 之 預 測，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。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。
根 據 國內 SRC 構 造 設 計 規範 之 規 定 ， 當 混 凝 土之 抗 壓 強 度 大於 560 kgf/cm2，須 依 公 認 合 理之 試 驗 證 明 其 可 行 性及 可 靠 度。本 研 究 係 以 實 驗方 式 探 討 含 高 強 度 混凝 土 箱 型 鋼 柱 受 軸 向受 力 之 行 為 研 究。此 試 驗 總共 製 作 27 支 試 體，其 中 18 支 柱 試 體 寬度 500mm、9 支 柱 試體 寬 度 410 mm， 並 考 量 乾 縮、 剪 力 釘 、 圍 束 繫 桿， 探 討 參 數 為 混 凝土 之 抗 壓 強 度 、 寬 厚 比 ， 進 行 填 充 混 凝 土 箱 型 鋼 柱 之 軸 向 受 力 行 為 研 究 。
實 驗 結果 顯 示：（ 1）對 於 混凝 土 強 度為 6000psi 之 CFBC 短 柱 構 件 ， 規 範 之 強 度 公 式
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0.85A
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可 合 理 估 計 強 度 ； 對 於 混 凝 土 強 度 為 10000psi 之 CFBC 短 柱 構 件 ， 計 算 強 度 公 式 建 議 改 採P
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0.8 ，方能 合 理 預 估 強 度。（ 2）乾縮 時 確 實 可 能 會降 低 其 強 度 ， 但 強 度 不 一 定 隨 乾 縮 量 之 增 加 而 降 低 ，B 對 乾 縮 的 忍 受 程 度 t
有 明 顯的 影 響，B 愈 小，忍 受 程 度 愈 高（ 3）剪 力 釘 確 實 會 稍 微 提 高 t
有 乾縮 CFBC 短 柱 之 強 度，但對 於 韌 性 則 不 一 定有 幫 助（ 4）B 為 48 t
之 情 況下 ， 混 凝 土 強 度 為 6000psi 之 CFBC 短 柱 構 件 使 用圍 束 繫 桿 ， 於S B
不 大於 0.4 時，可 以 有 效發 展 出 良 好 之 韌 性（ 5）B 為 48 之 情 t
況 下，混 凝 土強 度 為 10000psi 之 CFBC 短 柱 構 件使 用 圍 束 繫 桿，於S B
不 大於 0.2 時 ， 亦 可 有 效 發展 出 良 好 之 韌 性 。8. 混 凝 土 箱 型 柱 之 撓 曲 韌 性 行 為 研 究 (陳 正 誠 ， 2009)
根 據 國內 SRC 結 構 設 計 規範 ， 使 用 3.5 tf/cm2等 級 之鋼 材 時 ， 柱 板 之 寬 厚 比 （ b/t） 不 得 大 於 42； 且 工 程 師 基 於 強 柱 弱 梁 之 考 量 ， 採 用 結 實斷 面 寬 厚 比 限 制 (b/t 為 61)，使 得 箱 型 柱 板厚 度 太 薄 無 法 使 用電 熱 熔 渣銲 銲 接 柱 內 橫 隔 板。本 研 究 係 以 實 驗 方 式探 討 填 充 型 箱 型 柱之
製 作 20 支試 體 ， 其 中 7 支 含 圍 束 繫桿 ， 內 橫 隔板 銲 接 方 式 不 同 之 試 體 有 3 支 。 試驗 主 要 參 數 有柱 鋼 板 寬 厚 比 (32、 40、 48、 60)、 內 橫 隔 板 銲 接方 式 、 剪 力 釘 及 圍 束繫 桿 所 提 供 的 圍 束 應力 。
實 驗 結果 顯 示：(1)新 的 箱 型柱 內 橫 隔 板 銲 接 細 節及 製 作 方 式 尚可 以 符 合耐 震 需 求。(2)箱 型 柱柱 板 寬 厚 比 介 於 40~60 之 間 之 試 體，其塑 性 層 間轉 角 皆 能 符 合 規 範 規定 之 3%。 (3)剪 力 釘可 以 增 加 彎 矩 強 度及 撓 曲 韌性 容 量，但 增 量 有 限。(4)圍 束 繫桿 可 以 提升 混 凝 土 的 圍 束 效 果，
且 對 箱型 柱 柱 板 抵 抗 局 部 挫屈 有 幫 助 。
9. 填 充 高 強 度 混 凝 土 箱 型 鋼 柱 之 撓 曲 韌 性 行 為 研 究 (陳 正 誠 ， 2010) 該 研 究探 討 柱 板 寬 厚 比 放 寬至 結 實 斷 面 寬 厚 比 限制（ 等 於 61），
對 構 件撓 曲 韌 性 之 影 響 ， 規劃 10 支試 體 ， 寬 厚比 範 圍 介於 32 至 60 之 間 的 箱 型 柱 。 進 行 撓 曲 行 為 試 驗 。 且 工 程 界 已 使 用 填 充 型 箱 型 柱 ， 其 在 施工 時 必 須 加 上 繫 桿，避 免 箱 型 柱 因 混 凝 土壓 力 向 外 變 形，可以 將 繫 桿作 為 結 構 用 途 ， 應 可降 低 柱 板 厚 度 需 求 。
實 驗 結果 顯 示 ： (1)寬 厚 比 為 60 之 試 體 ， 於 實 驗中 提 早 產 生 局部 挫 屈 ，導 致 無 法 發 揮 預 期 之理 論 彎 矩 強 度 。 (2)寬厚 比 為 48 之 試 體，
若 圍 束繫 桿 所 提 供 的 圍 束 應力 達 66.2 kgf/cm2，且 繫 桿 之 間 寬 比 為 0.33，
則 有 良好 的 韌 性 行 為 。 (3)寬厚 比 為 60 之 試 體 ，若 使 用 單 排 圍 束 繫桿 所 提 供的 圍 束 應 力 達 135 kgf/cm2 以 上 ， 或 雙排 圍 束 繫 桿 所 提 供 的 圍 束 應 力達 86 kgf/cm2以 上，且 繫 桿 之 間 寬 比為 0.33，則 有 良 好 的 撓 曲 韌 性 容量 行 為 。
10. 在 不 同 軸 力 下 填 充 混 凝 土 箱 型 鋼 柱 之 撓 曲 行 為 研 究 (陶 其 駿、蔡 煒 銘 ， 2010)
介 於 0~50%軸 向 標 稱 強 度 之軸 力 。 鋼 材 標 稱 降 伏強 度 為 3.5 tf/cm2， 混 凝 土標 稱 抗 壓 強 度 為 280 kgf/cm2，皆 符 合 規 範建 議。考 量 到 試 驗機 容 量 限制 ， 其 中 1 支 填 充 型箱 型 柱 柱寬 38 cm， 另 外 5 支 填充 型 箱 型 柱 柱 寬為 31 cm，使其能達到預定的軸力比（軸力除以軸向標稱強度），
若 要 求塑 性 轉 角 容 量 至 少 3% rad， 可 藉 著 塑 性轉 角 容 量 -軸 力 分 佈圖 回 歸 出所 能 容 許 的 軸 力 比 上限 。 根 據 試 驗 結 果 ，得 到 寬 厚 比 32 的試 體 在 軸力 比 大 於 31%時，塑 性 轉 角 容量 無 法 達到 3% rad，但 是 從 國 內 SRC 規 範 對 填 充 型 箱 型 柱 柱 板 寬 厚 比 的 規 定 無 法 合 理 預 測 此 結 果 。
11. 含 繫 桿 填 充 型 箱 型 柱 高 軸 力 下 之 撓 曲 行 為 與 設 計 (陳 正 誠、黃 國 倫，
2011)
該 研 究共 完 成 9 支 填 充 型 箱型 鋼 柱 之 反 覆 載 重 撓曲 試 驗，其 中一 支 承受 20%軸向 標 稱 強 度 之軸 力，其 餘 皆 承受 40%軸 向標 稱 強 度 之 軸
該 研 究共 完 成 9 支 填 充 型 箱型 鋼 柱 之 反 覆 載 重 撓曲 試 驗，其 中一 支 承受 20%軸向 標 稱 強 度 之軸 力，其 餘 皆 承受 40%軸 向標 稱 強 度 之 軸