第二章 文獻回顧
2.1 前言
近年來國內外進行了許多振動台崩塌試驗，給予我們相當多寶貴的參考資料，
使得我們在實驗設計及規劃部分，有了更多的思考空間。以下是近年來國內外振 動台鋼筋混凝土構架崩塌實驗文獻回顧。
2.2 振動台實驗
2.2.1 Elwood 單層雙跨構架振動台實驗
2002 年，加拿大卑詩大學（University of British Columbia,UBC）副教授 Elwood 在其博士論文進行了兩座二分之一縮尺鋼筋混凝土構架之振動台實驗[2, 3]。在當時重力倒塌實驗仍相當少見，因此 Elwood 進行兩座鋼筋混凝土構架振動 台實驗，提供更多的崩塌實驗的資訊。
此試驗目的主要有四，第一為獲得柱受剪破壞後，其動態之抗剪遲滯行為數 據；第二為觀察剪力破壞後柱之軸向承載能力可能喪失之情形；第三為觀察構架 中柱由於剪力破壞和軸力破壞而引致之載重重分配之情況；第四則是探討柱初始 軸力對上述現象之影響等。
實驗部分規劃兩座完全相同的試體，試體尺寸如圖 2-1 所示。試體由三根柱 組成，柱子底端的基礎連接振動台，三根柱子頂端再利用橫梁連接起來。中間的 橫箍柱為主要測試柱，柱配筋為非韌性配筋，不符合耐震配筋之細部設計，因此 容易在達到撓曲強度後發生剪力破壞，接著再發生軸力破壞。實驗過程中，一旦 中間柱發生破壞，剪力與軸力可藉由上端之橫梁分配至兩支外側柱。兩側的螺箍 柱為韌性配筋，能夠在中間柱發生破壞後，仍然保有變形與承載能力並可支撐整 個橫梁與配重塊，使其不會發生倒塌。
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由於振動台大小不足以提供實尺寸試體使用，試體為二分之一縮尺，而兩座 試體主要之差異為中間柱軸力之大小，第一座試體的軸力為，第二座試體的軸力 為0.24A f 。試體安裝在振動台上並利用側撐鋼架固定後，接著進行地震記錄輸入 來模擬試體在實際地震作用下之反應。
Elwood 之振動台試驗完整記錄了柱受力情況隨時間與位移變化之情況，並且 明確指出柱之初始軸力對柱之動態受力行為，包括對剪力、軸力隨位移之變化，
有顯著的影響。此實驗提供後續國內外之振動台倒塌試驗諸多之參考與設計之理 念。
2.2.2 吳俊霖單層單跨構架振動台實驗
2004 年，吳俊霖在台灣國家地震工程研究中心（National Center for Research on Earthquake Engineering, NCREE）進行兩座二分之一縮尺鋼筋混凝土構架之 振動台實驗[4]。試體為單層單跨之鋼筋混凝土構架，試體設計如圖 2-2 所示。試 體的設計理念為將兩根配筋完全相同的非韌性柱在柱頂用一根橫梁連結，而各個 柱底則配置一基礎與振動台連接。由於試體為雙柱設計，若其中一個柱發生倒塌，
再加上試體所受地震力之慣性力，就會帶動整個構架一起倒塌，故此試驗可探究 整體構架倒塌之行為，這是與 Elwood [2, 3]實驗差異最大之處。
測試目的主要分為兩部份，第一部份主要是著重在探討鋼筋混凝土桿件在強 度後破壞的機制，以提供數值模型發展；第二部份為探究符合台灣早期老舊之非 韌性配筋柱，其整體之受力位移曲線，特別是在強度後最終倒塌行為。
在載重重分配的部分，本實驗規劃並沒有像 Elwood [2, 3]之試體有載重重分 配的能力，並且個別柱會受到整個系統之影響，使得此構架近似桿件單獨行為之 測試，當桿件發生倒塌，整個系統也隨即跟著倒塌。試體測試佈置如圖 2-3 所示，
由於本實驗在最終過程試體會發生倒塌，為了保護振動台之安全，故在試體之下 方安置一防落鋼梁，也使得整個測試過程之難度提高。
試驗結果顯示，無論在配筋或是材料尺寸等完全相同之情況下，兩個試體仍
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發生不同類型之破壞模式，因而除了柱體本身之設計外，試驗過程中載重之歷程 也會對破壞模式產生影響[4]。
2.2.3 郭武威單層三跨構架振動台實驗
2005 年，郭武威在 NCREE 進行了四座三分之一縮尺鋼筋混凝土構架之振動台 實驗[5]。本研究針對非韌性配筋之構架進行單向地震力之振動台實驗，此動太倒 塌實驗將包含局部桿件破壞、整體構架破壞以及實驗過程中伴隨之垂直載重重分 配現象。
本實驗四座試體擁有四根柱，試體細部如圖 2-4。每座試體均由兩根韌性柱與 兩跟非韌性柱組成，設計參數包括柱主筋搭接與否、非韌性柱旁是否採用翼牆補 強。本實驗配置如圖 2-5 所示，試體上端配置一橫梁，橫梁尺寸並非成比例，目 的為配置鉛塊載重，使得柱可以承受足夠側向慣性力，進而發生柱破壞，最終發 生整個試體倒塌。
本實驗重點為觀察柱剪力、軸力位移之變化與最大強度後的負勁度行為。除 了對桿件甚至是整個系統的動態行為有更進一步的認識外，對於校正既有預測倒 塌的數值分析模型也有一定的貢獻。
2.2.4 Ghannoun 三層三跨構架振動台實驗
2006 年，Ghannoun 進行了一座三分之一縮尺鋼筋混凝土構架之振動台實驗[6, 7]。此構架為三層三跨之鋼筋混凝土構架，測試目的係希望能夠更加了解與模擬 非韌性配筋之鋼筋混凝土構架其系統之倒塌行為。
此構架以典型 1960 至 1970 年代之美國加州之辦公室建築進行梁、柱之設計，
試體之配筋圖與測試佈置分別如圖 2-6 所示。由設計圖可看到，試體左側之兩根 韌性柱採用 ACI 318-05 規範[8]進行設計，符合耐震配筋之細部設計；試體右側
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之兩根柱則為非韌性柱，其設計理念與 Elwood 之試體[2, 3]中間柱相仿。採用不 同韌性柱之配置可觀察試驗過程中構架中不同柱子之間相互影響行為，且韌性比 較好的柱在構架倒塌的過程中，可以有較大的能力來承擔可能發生之載重重分配 現象。
在接頭的部分，非韌性柱的梁柱接頭初期規劃是不配置任何接頭箍筋的，而 韌性柱之梁柱接頭則根據 ACI- ASCE Committee 352[9]配置緊密箍筋，因此接頭 不同的配筋也與柱之配筋特性互相呼應。在非韌性柱的梁柱接頭最終設計中，其 箍筋之配置與韌性柱的梁柱接頭相同[6]，及為配置緊密箍筋。
在試驗的過程中，配置鉛塊安裝在梁上以模擬柱之軸向載重，內側柱軸力約 為0.15A f ，而外側的柱軸力約為內側柱之一半，即為0.075A f 。故此試驗可觀察 不同軸力加載作用下對試體倒塌行為之影響。由於振動台大小不足以提供實尺寸 試體使用，為了進行三跨試體之配置，故試體為三分之一縮尺。梁、柱的尺寸很 小使得施工過程必須非常謹慎，克服施工上的困難。圖 2-7 為 Ghannoun[6, 7]實 驗試體倒塌圖。
Ghannoun[6, 7]之試體設計與 Elwood[2, 3]之設計最大差異處在，Ghannoun[6, 7]之試體梁符合一般實務所建造之梁尺寸，因而其內力再分配之能力較接近實際 構架之狀況；Elwood[2, 3]之設計為了讓大量之配重鉛塊能夠安裝在試體梁上，
因此其梁之寬度與強度均比一般常見之梁要強壯許多，也因此後者實驗在內力再 分配的部份，與前者差異甚大。
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