文獻回顧

預力技術運用在建築結構系統上的研究，國內外仍然處於研究階 段，因此文獻並不多，本節將針對部分文獻簡要概述，並且對國內學 者於耐震間柱文獻簡要解說。

1.4.1 預力梁柱接頭之研究

近年來國內外文獻（Cheok and Kunnath 1998；Christopoulos et al.

2002a；Chou et al. 2004；Englekirk 1996；Garlock et al. 2005；Holden et al. 2003；Priestly and Tao 1993； Ricles et al. 2005；黃崇豪 2003）

顯示預力系統運用在建築系統上的發展性，陸續的針對預力建築系統 作一連串的測試研究，用不同的消能構件裝置於預力構架上來達到消 能效果，保持預力建築系統特有的自我復位能力，降低梁柱構件的破 壞。

Englekirk (2002)設計建造了一座目前最高的預力預鑄混凝土結 構，梁柱接合的方式採用預力接合，其特有的接頭名稱為Dywidag 韌性接頭系統(Dywidag Ductile Connector (DDC) System)。並且針對設 計的接頭形式進行試驗，結果顯示有良好的消能效果，顯示預力建築 系統可運用在實務上。

Ricles et al. (2002)思考 1994 年北嶺地震所帶來鋼結構破壞的教

訓，避開傳統將梁柱銲接的方式，改採用預力將梁柱接合，除了可以 不要產生殘留變形，更可以有效的控制不要讓梁柱受到破壞。Ricles 等人規劃出多組的CFT 柱接鋼梁以及鋼柱接鋼梁的十字形子構架，

如圖1.3 所示，利用鋼絞線穿越梁柱在梁的兩端施加預力給予接合，

並且在十字形接頭的梁翼板處安裝角鋼作為消散元件，結果顯示預力 構架在消散能量後有自我復位的能力，並且保持梁柱在彈性範圍；且 試體行為是可以經過設計預測的，並藉由不同角鋼的尺寸來改變消能 的效果。

Christopoulos et al. (2002b)利用高強度鋼棒穿越鋼柱與鋼梁施加 預力並且將消能鋼棒放置於鋼梁內側翼板中參與消能，且在消能鋼棒 外圍套上鋼管防止消能鋼棒再受壓時產生挫屈。Christopoulos 等人將 消能鋼棒運用在鋼結構構造上，利用高強度預力鋼棒在梁端施拉預力 將鋼梁鋼柱接合，並且將消能鋼棒穿越鋼柱在接合在梁翼板內側，如 圖 1.4 所示，消能效果良好，並且提出預力系統的行為模型可以由鋼 絞線行為模型與消能鋼棒的雙線性行為模型疊加而成。

黃崇豪 (2005)以鋼鉸線接合 CFT 柱與 H 型鋼梁，施加預力於鋼 鉸線並且固定在梁端，且在接頭處將鋼棒穿越 CFT 柱固定在梁翼板 兩端靠近柱面處，並配合鋼管以防止鋼棒挫屈，如圖1.5 所示。計畫 進行了六組實尺寸預力梁柱接頭，研究有無消能鋼棒的試體行為、消 能鋼棒直徑之影響其消能效果，初始預力大小影響了鋼棒參與消能的 契機、鋼鉸線的股數關係到勁度的發展、力學模型的建立以建立一套 設計流程。結果顯示在適當的設計下因為接頭自我復位能力使接頭沒 有殘留變形發生、消能鋼棒若是直徑越大所提供的消能效果越佳、增 加初始勁度可使遲滯迴圈向上移動藉此控制鋼棒直徑增加時可能發

生的殘留變形、經由理論推導出來的公式可有效的模擬接頭行為。

1.4.2 耐震間柱構架之研究

國內耐震間柱的文獻(王宏遠 2000；魏國忠 1994；蕭科育 1994) 均以利用不同型態的消能間柱，配置在抗彎構架中提升整體的側向勁 度，強調受到地震力作用時消能間柱可以適時的發揮功用，讓塑性鉸 產生在消能間柱上避免產生在梁柱，提供快速又簡便的施工方式。

魏國忠 (1994)由傳統的抗彎構架與偏心斜撐之連桿的觀念衍生 而來，利用傳統抗彎構架為基礎放置間柱，藉由間柱之彎矩或剪力降 伏，使間柱提供構架的側向勁度與強度，也可以提供降伏消能，如圖 1.6 所示。試驗結果顯示間柱在平面構架內確實可以穩定的消能，達 到提供側向勁度與消能的目的。另外間柱以垂直滑動接頭讓間柱無軸 力的問題，使得間柱強度可以充分發揮。為驅使間柱能產生變形與消 能，應避免在梁內產生結點區降伏之狀況，因此梁腹加疊合板是必須 的；考慮到間柱的可換性，可考慮採用端板型之間柱與梁接合。

王宏遠 (2000)將子結構擬動態試驗的技術應用在耐震間柱上，試 驗設計了中間段以低降伏強度鋼材 LYS100 為腹板，高強度鋼為翼 板，上下段皆以高強度鋼材製成之三段式剪力降伏型耐震間柱，分別 以銲接和螺栓兩種方式接合試體，如圖 1.7 所示。結果顯示 LYS100 材料的等向硬化效應明顯，間柱中間段的破壞模式與剪力連桿相似，

因此細節部分可參考規範對連桿的規定，並且研究提出了層間變位角 與中間段變形轉角之間有γP＝ψ×θP×（H/h）的關係存在，其中ψ 值的實驗結果接近 1.0，設計者可以參考此關係式，估計變形需求。

動力分析結果顯示，在構架中加入耐震間柱的確可以降低結構的位移

量、減少塑鉸的發生，發揮保護梁柱構件的功能。接合方式採用銲接 與螺栓執行反覆載重試驗，由於並未發生接合破壞，兩種試體行為接 近，皆為可行之方案。