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第一章 緒論

第四節 文獻蒐集與分析

日本 1988 年起針對高強度鋼筋混凝土實施許多如單柱試體實 驗、混凝土梁柱接頭試驗等之相關實驗,日本各相關研究單位亦根據 混凝土實驗與施工經驗制定適用於 New RC 的規範與指針,其相關規 範於日本已行之有年,許多學者亦針對規範與指針進行相關的實驗驗 證與探討並提出對於梁、柱、梁柱接頭等不同構件之力學行為計算。

本節對於 New RC 文獻蒐集與分析,將參考日本、台灣研究單位所制 定之相關規範指針與各學者對於 New RC 所撰寫之相關書籍,進行探 討與分析。

一. 日本相關文獻

日本研究單位於 1980 年代開始對於 New RC 之發展投入相當多 的心血,由各研究學者對於 New RC 之相關課題如高強度混凝土組成 律、高強度鋼筋強度之提升、構件剪力行為、New RC 防火性能、耐 久性等進行許多實驗與分析。

1980 年日本京都大學教授六車 熙(Muguruma et al.,1980)等人,

已對於高強度混凝土施作一連串試驗如梁、柱試驗、梁柱接頭試驗、

抗壓試驗等混凝土相關試驗,其研究均以高強度混凝土與高強度鋼筋 為主來探討高強度鋼筋混凝土之力學行為,並根據試驗結果提出適用 於高強度混凝土之組成律如圖 1-3所示,並陸續修正混凝土組成律,

經實驗證實可有效的模擬高強度混凝土之力學行為,如圖 1-4、圖 1-5 所示。

圖 1-3 六車熙高強度混凝土組成律示意圖

【資料來源:參考書目 2】

圖 1-4 六車熙高強度混凝土組成律與圓形柱抗壓試驗比對

【資料來源:參考書目 2】

圖 1-5 六車熙高強度混凝土組成律與矩形柱抗壓試驗比對

【資料來源:參考書目 2】

1993 年,崎野 健治(Sakino Kenji)、孫玉平(Sun Yuping)教授,根 據大尺寸斷面縮尺實驗試體進行中心受壓試驗,根據修正 Kent-Park

(Kent-Park,1982)組成律進行應力-應變關係模型如圖 1-6 之驗證

(Kenji et al.,1993),雖整體上變成有過大的評價,但全體的遲滯特 性則顯示崎野-孫式有較近似的良好結果。但其組成律亦有所相關限 制,當混凝土圍束效應較差且混凝土強度大於 100MPa 時,應力-應 變關係將變成不連續的函數,應該注意此將無法適用。

圖 1-6 崎野-孫高強度混凝土組成律示意圖

【資料來源:參考書目 18】

圖 1-7 崎野-孫高強度混凝土組成律與抗壓試驗比較

【資料來源:參考書目 4】

1999 年,日本建築學會出版之「鉄筋コンクリート造建物の靭性 保証型耐震設計指針・同解説(日本建築學會,1999),該書係將相關 研究學者所發表之成果如構件剪力行為、構件撓曲行為、梁柱接頭、

剪力牆等相關研究,並考慮其適用性以提供給各單位所使用。

2000 年和泉 信之(Izumi Nobuyuki)等人(Izumi et al.,2000),施作 一連串高強度鋼筋混凝土單柱試體之實驗如圖 1-8,其實驗均以高強 度混凝土與高強度鋼筋做為實驗之依據,並區分為斷面

柱高 與斷面 柱高 兩種不同型式之單柱試

體,並探討其單柱行為之發展情況。

mm mm 300 300 × mm

900 400 mm 400 × mm 1200 mm

圖 1-8 和泉 信之等人施作之高強度鋼筋混凝土試體圖

【資料來源:參考書目 20】

2001 年,青山博之(Hiroyuki Aoyama)教授撰寫的「超高層鋼混凝 土造建築之設計」(Design of Modern Highrise Reinforced Concrere Structures)( Aoyama,2001),其內容包含日本對於高強度鋼筋混凝土 相關規定,如構件剪力行為、彎矩行為以及相關實驗資料等,並介紹 相關案例之分析。

2002 年,熊谷 仁志(Kumagai Hitoshi)等人(Kumagai et al.,2002),

探討高強度鋼筋混凝土之撓曲行為與剪力行為,施作一連串相關單柱 試體,該系列單柱試體所使用之混凝土強度為 120MPa,其柱高分為

與 ,斷面分為

mm

900 1000 mm 360 mm 360 × mm

250 mm 250 × mm

,亦考量有 無繫筋之差別,並根據實驗結果顯示其單柱試體有剪力破壞之情況發 生。

2002 年,小室努(Komuro Tsutomu)等人(Komuro et al.,2002),其 實驗將使用混凝土強度高達 150MPa,採用六車 熙高強度混凝土組成 律配合高強度鋼筋,其高強度鋼筋已完全彈塑性行為模擬進行實驗與 分析之比對,其分析結果與實驗資料比較得知六車 熙組成律可有效 的模擬其構件非線性行為。

圖 1-9 小室 努等人施作試體所採用之材料應力-應變關係

【資料來源:參考書目 16】

圖 1-10 小室 努等人所施作之試體實驗結果與分析比對

【資料來源:參考書目 16】

2004 年,日本建築學會新編撰之「鉄筋コンクリート造建物の耐 震性能評価指針(案)・同解説」(日本建築學會,2004)亦參考前撰「鉄 筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針・同解説」之內容,

更新鋼筋混凝土相關研究資料,並介紹如何以側推分析結果來模擬各 樓層之非線性行為。

二. 台灣相關文獻

1996 年,內政部所編定之建築物耐震設計規範及解說(內政部,

1996),第二章提供台灣所有地區之震區週期與一秒週期之設計水平 譜加速度係數與最大考量水平譜加速度係數。其地震作用力主要係依 設計水平譜加速度係數或最大考量水平譜加速度係數透過相關參數 之計算而得之,並依各層質量分布地震作用力。第三章之動力分析方 法規定輸入地震要求:至少三個與設計反應譜相符之水平地震紀錄,

其應能確切反映工址設計地震(或最大考量地震)之地震規模、斷層距 離與震源效應。針對任一個水平地震紀錄,計算其 阻尼之反應譜。

同時,調整地震紀錄使得位於 至 週期範圍內任一點之譜加速

% 5 T

2 .

0 1 . 5 T

度值不得低於設計譜加速度值之 及於此週期範圍內之平均值不 一本土化預測式(CCL),該預測式主要採用 ACI363R-22 中所規定之 混凝土彈性模數預測經驗公式為依據,加入一折減因子α

= 0 . 9

,用以

高強度爐石粉混凝土時,則需要一個合理的折減係數。其回歸公式如 下:

) / ( 57743

8990 f

'

kgf cm

2

E

c

=

c

+

其中,

E

c:各齡期彈性模數 (

kgf

/

cm

2) :各齡期抗壓強度

f

c' (

kgf

/

cm

2)

1999 年,內政部建築研究所研究報告「超高強度鋼筋混凝土建築 設計施工指針之研擬」(內政部建築研究所,2009),國內目前已有產 業界與學界實質進行 New RC 之相關研發與類似預鑄構材積層工法 之應用。為進一步促成國內產官學研能早日使用超高強度之混凝土與 鋼筋於高層建築,該研究乃著重於其設計與施工指針(或稱基準)之研 訂,此處所謂指針並非一種能定義所有技術細節的類型,而是僅於實 際設計和施工上給予基本原理的想法。這種軟性類型指針偏向全世界 傾向發展的性能設計。希望各界在此領域發展與應用時可資遵循參 考。

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