斜撐構架行為

Ghanaat (1980) 以震動台試驗探討三層樓 X 型斜撐構架的耐震行為，

發現圓形鋼管與雙角鋼對減少構架的側向變位非常有效，在試驗過程中對 角斜撐有相當程度的受壓挫屈與受拉降伏的現象。Ghanaat 亦提出斜撐的解 析模式以預測構架行為，分析結果準確的預測試驗的結果。

Khatib 等人 (1988) 研究雪佛蘭斜撐構架 (倒 V 斜撐) 的行為，提出以 雙層樓 X 型斜撐以改善倒 V 斜撐構架易形成弱層的缺點；另一改善方式 為於倒V 斜撐中點加一垂直連桿，而形成拉鍊式的斜撐構架 (Zipper-braced

frame) ，並以解析證明可有效的避免弱層的形成。

蔡青宜 (2008) 參與華盛頓大學於國家地震工程研究中心所進行測試 之二層樓 X 型斜撐構架之試驗，如圖 2.8 所示，並利用泛用型有限元素分 析軟體 ABAQUS 進行構架模擬分析。二層樓 X 型斜撐構架共進行 3 次試 驗，採用二種斜撐斷面，各為 H-型與中空方型鋼管斷面，於接合板之面外 凹折需求採用 2 倍線性偏差與橢圓形偏差，試驗採反覆載重試驗。經試驗 後發現，X 型斜撐構架系統具有良好之消能能力，最大頂層層間位角達 3%；因採 X 型的方式設置斜撐，使得 2 個樓層之斜撐產生挫屈會相互牽 動，形成一雙曲之挫屈型式，所有斜撐皆產生挫屈行為，且無弱層現象產 生。由於非線性行為集中於斜撐與接合板，斜撐之面外變形可達400 mm，

於梁與柱構件上並無明顯之破壞產生，實為一優良抗側力之斜撐構架系 統。採有限元素分析之結果，發現其可準確模擬構架行為，且於接合板面 外變形、斜撐構材與接合板等挫屈行為亦可有效模擬。

華盛頓大學學者Yoo 等人 2009 年執行一系列之多層樓 X 型斜撐構架之 有限元素模型分析。其於2007 年與國家地震工程研究中心合作製作與測試 2 層樓 X 型斜撐構架之實尺寸試驗，並於實驗中發現了中間層之接合板 (Midspan Gusset Plates) 皆採了垂直加勁板加勁才足以傳遞力量；就目前之 研究成果裡中間層接合板與構架系統的行為，於實務中使用是有限的。因 此，其抗震性能和接合設計於構架性能之影響並沒有被充分的了解。基於 此，其利用 ANSYS 有限元素分析軟體進行中間層接合板之一系列分析，參 數包括：(1) 提供於斜撐端部旋轉之偏移；(2) 構架桿件之尺寸影響；(3) 鋼 梁加上樓板之複合梁，即樓版之效應；(4) 斜撐構材與接合板之接合銲接長 度；(5) 接合板之加勁；(6) 邊板 (Edge Plate) 之使用；(7) 構架之幾何；(8) 載重之模式。分析模型如圖 2.9 斜撐構架之分析模型 (Yoo et al. 2009)所 示。分析結果顯示，中間層板之設計與其細節有著於構架抗震性能之重大 影響。接合板之 8tp 橢圓形偏移模式的設計建議，其強度和勁度並與斜撐構 材之挫屈與拉力降伏強度達至平衡，提供了最好的延展性和變形能力。此 外，結果亦顯示，樓板、接合板加勁板和構架桿件大小於構架性能之影響，

於分析和設計系統時必須予以考慮。

圖2.8 二層樓 X 型斜撐構架圖

圖2.9 斜撐構架之分析模型 (Yoo et al. 2009)