第一章 緒論
1.2 文獻回顧
為了瞭解挫屈束制消能支撐構件之力學行為、側撐圍束構件的材料與整
體構件的幾何形狀等,過去有相當多學者提出相關的研究,因此,以下將 針對數篇挫屈束制消能支撐相關之研究作一介紹:
1. Zheng-Cheng Chen (2000)
Chen (2000)提出一系列韌性斜撐,如 圖 1. 1(a)所示,其中主受力元件 斷面為平板或十字形斷面,側撐元件可採用鋼筋混凝土版、方形鋼筋混凝 土斷面、鋼管混凝土斷面或純鋼構斷面,並比較四種側撐元件之優劣性。
試驗結果顯示韌性斜撐皆有良好之遲滯行為與高韌性之特性,其中以純鋼 構側撐元件不論施工性、品質控制性及構材行為皆屬最佳,鋼管混凝土側 撐元件則次之。
2. Cameron Black、Nicos Makris 和 Ian Aiken (2004)
Black、Makris和Aiken (2004)提出一系列共 5 組之挫屈束制消能支撐,
如 圖 1. 1(b)所示,其中核心單元斷面為平板或十字形斷面,圍束單元為鋼 套管內部填充圍束構材(Mortar),試體滑動單元採用脫層材料為滑動機制,
並提出確保其遲滯行為穩定之設計公式,包含整體挫屈、局部挫屈及核心 轉換段塑性扭轉破壞。試驗結果顯示5 組試體在不同的加載歷時下均有良 好之遲滯消能行為,其中有2 組於疲勞加載時發生核心斷裂展現良好之韌 性容量,並由其他3 組試驗結果提出若核心單元為平板時,核心轉換段加 勁板之寬厚比(b/t)需小於 5,以確保核心轉換段不會產生破壞。
3. Mamoru Iwata 和 Masatoshi Murai (2006)
Iwata和Murai (2006
)
提出一系列共 13 組之挫屈束制消能支撐,,如 圖 1. 1(c)所示其中核心單元斷面為平板,圍束單元為兩獨立之圍束構件焊接組 合而成,任一組圍束構件為 形鋼構件內填充圍束構材(Mortar)所組成,試 體滑動單元採用脫層材料為滑動機制,並探討圍束單元彈性挫屈力與核心單元降伏力之關係及核心單元寬厚比(b/t)對消能行為之影響。試驗結果顯示 顯示13 組試體在標準加載歷時下均有良好之遲滯消能行為,其中有 1 組於 疲勞加載時發生核心斷裂展現良好之韌性容量,3 組於標準加載時產生弱 軸整體挫屈現象,8 組於標準加載時產生弱軸局部挫屈現象,1 組於標準加 載時產生強軸整體挫屈現象,而發生強軸整體挫屈現象為試體設計不當所 致,從試驗結果顯示試體之圍束單元彈性挫屈力與核心單元降伏力比值大 於1.0 即可產生良好之遲滯消能行為,且在不同的核心寬厚比下消能行為 未有顯著差異,並依據試驗結果提出挫屈束制消能支撐之設計步驟。
4. Yuji Koetaka、Yasuki Byakuno 和 Kazuo Inoue (2006)
Koetaka、Byakuno和
Inoue
(2006)提出一系列共 5 組之挫屈束制隅撐,如 圖 1. 1(d)所示,其中核心單元為平板,圍束單元為兩獨立之平板利用螺 栓栓接而成,試體滑動單元採用預留壓縮空間為滑動機制,並提出確保其 遲滯消能行為穩定之設計公式,包含整體挫屈、局部挫屈及螺栓強度設計。
試驗結果顯示5 組中,有 4 組設計最大軸向壓力大於核心單元降伏力即產 生良好之消能行為,而另1 組則因設計最大軸向壓力小於核心單元降伏 力,因此試體未產生消能行為,並利用試驗結果顯示之破壞模式來驗證設 計公式之可靠性。
5. Keh-Chyuan Tsai 和 Chih-Yu Wei (2006)
Tsai和Wei (2006)提出一系列共 3 組之可拆型預鑄式挫屈束制消能支 撐,如 圖1. 1(e)所示,其中核心單元斷面為平板,圍束單元為兩獨立之圍 束構件利用螺栓栓接而成,任一組圍束構件為開槽側撐元件(例如ㄈ形、V 形、弧形或U形)內填充混凝土所組成,試體滑動單元採用預留壓縮空間為 滑動機制,並提出圍束構材混凝土強度需求設計公式。試驗結果顯示3 組
試體在標準加載歷時下均有良好之遲滯消能行為,而3 組於標準加載時均 產生局部挫屈現象,並利用試驗現象驗證設計公式之可靠性。