3 SRC-B 系列短柱試體近照

（資料來源：本研究拍攝）

第四章 實驗結果與討論

第一節 實驗過程

本研究預先於試體內部之鋼筋與鋼骨4，埋設應變計，並藉由資料 擷取器經由MTS 3000 噸萬能試驗機之控制器，讀取實驗系統之軸力與 變位之數據，並於試體中央量測區之柱面，架設6 支衝程為 100mm 之 LVDT，於試體全長之兩面，架設 2 支 200mm 衝程之 LVDT，參見圖 4-1、圖 4-2 與照片 4-1。

本 研 究 試 驗 程 序 採 位 移 歷 時 控 制 ， 其 中 軸 向 位 移 速 率 為 0.01ε/min，並預計於實驗中試體發生荷載能力下降至最大荷載之 70﹪

之情形，即停止實驗。

第二節 材料試驗

有關本研究混凝土抗壓強度、鋼筋與鋼骨抗拉強度之實驗結果如 下：

1.混凝土圓柱試體抗壓試驗

本研究混凝土圓柱試體抗壓實驗之試驗方法，係依據CNS 1232 混 凝土抗壓強度檢驗法，以 200 噸抗壓試驗機進行測試。試體設計強度 為280 kgf/cm²，TAF 實驗室提供混凝土圓柱試體抗壓強度，測試結果 為平均295 kgf/cm²。在試體澆製之時，設定A 車次灌注於 SRC-A 系列 之五支試體，B 車次灌注於 SRC-B 系列之五支試體，C 次車則灌注於 SC 系列之十二支試體，每車次澆置 12 支圓柱試體，分別在 28 天與 52 天進行混凝土抗壓試驗，混凝土圓柱抗壓強度如表4-1 所示。

2.鋼筋抗拉試驗：

本研究柱試體之主筋，為 D25(＃8)SD420 之竹節鋼筋，箍筋分別 為 D10(＃3)SD280W、D10(＃3)SD420、D13(＃4)SD280 與 D13(＃

4)SD420 之可銲鋼筋，均為向東和鋼鐵企業股份有限公司所購買，其出 廠證明所提供鋼筋抗拉試驗之結果，列表於表4-2 所示，符合現行國家 標準CNS 560 之要求，並於 100 噸萬能材料試驗機上進行測試，結果 顯示如表4-2。

3.鋼板抗拉試驗：

試體鋼板為中鋼公司所生產 A572 Gr.50。鋼板抗拉試驗依 CNS 2111 規定將鋼板製做拉力試片與 CNS 2112 規定進行試驗，於 100 噸萬 能材料試驗機上測試，實驗結果顯示如表4-3。

第三節 柱軸載重位移曲線與破壞模式

SRC-A 系列與 SRC-B 系列試體於全長之載重位移曲線，如圖 4-3 至圖4-11 所示，其最大試驗載重紀錄之整理，如表 4-4 與表 4-5 所示。

由試驗觀察於測試區位移計之量測紀錄中，當試體強度超過極限強度 Pmax時，大部份連接測位移計之牙條桿，因試保護層之開裂與脫離，而 開始產生旋轉之現象，使得試體過極限強度後，就無法合理量測，因 此本文對於試體強度與延展性的分析，將暫採試體全長位移計之量測 值。各系列試體之載重位移曲線變化情形及破壞模式，分述如下：

1. SRC-A 系列：

(1)SRC-1A-HP3-28：試驗於達到 P_max之前，疑為因試體端板於銲接 組裝產生之變形，再加上試體未確實以石膏蓋平等因素，因此當 試驗加載至約 1200 噸時，位於試體外側面上端板下方之保護層混 凝土，已開始出現數條水平向之細微裂縫；當試驗加載至約 1300 噸時，試體外側面保護層之混凝土，開始出現垂直向之細小裂縫；

當試驗加載至約1500 噸時，試體外側面混凝土垂直向裂縫慢慢加

(2)SRC-1A-HP3-42：試驗於達到 P_max之前，當試驗加載至約1100 噸 時，位於試體外側面上端板下方保護層混凝土之上角隅與下部非 相似，SRC-1A-HP3-42 極限強度比 SRC-1A-HP3-28 較為高，其強 度衰減的程度比SRC-1A-HP3-28 略為緩和，試體破壞主要集中於

整個測試區與測試區上部，測試區主筋嚴重挫屈，鋼骨發生明顯 之翼板局部挫屈與整體扭轉挫屈之行為，D10 橫箍筋有被拉降伏 的現象，但是並無斷裂。試體載重位移曲線（試體全長之量測），

如圖4-4，試體最後之破壞模式與破壞情形，如照片 4-4 及照片 4-5。

(3)SRC-1A-HP4-28：試驗於達到 Pmax之前，當試驗加載至約1700 噸 時，位於試體外側面上端板下方保護層混凝土之角隅、上部非量 SRC-1A-HP3-42 較為高，強度衰減的程度比 SRC-1A-HP3-28、

SRC-1A-HP3-42 為緩和，試體破壞主要集中於整個測試區，測試 區主筋嚴重挫屈，鋼骨發生明顯之翼板局部挫屈與整體扭轉挫屈 之行為，且均較 SRC-1A-HP3-28、SRC-1A-HP3-42 為嚴重，D10 橫箍筋於試驗加載下降至約1246 噸時，有一處因鋼骨翼板挫屈嚴 重，而頂到橫箍筋發生斷裂之情形。試體載重位移曲線（試體全 長之量測），如圖 4-5，試體最後之破壞模式與破壞情形，如照片 4-6 及照片 4-7。

(4)SRC-1A-HP4-42：試驗於達到 P_max之前，當試驗加載至約 900 噸 時，位於試體外側面上端板下方保護層混凝土之上角隅處，開始 出現 45 度之細微裂縫；當試驗加載至約 1000 噸時，位於試體外 側面上端板下方保護層之混凝土，開始出現數條水平向之細微裂

縫；當試驗加載至約1500 噸時，試體外側面保護層之混凝土，開 SRC-1A-HP4-42 極限強度略低於 SRC-1A-HP4-28，其強度衰減的 程度比SRC-1A-HP3-28、SRC-1A-HP3-42 與 SRC-1A-HP4-28 略為 緩和，試體破壞主要集中於整個測試區與測試區上下區域，測試

(5)SRC-3A-HP4-42：試驗於達到 P_max之前，當試驗加載至約1400 噸 時，試體外側面保護層之混凝土，開始出現垂直向之微小裂縫；

壞主要集中於整個測試區與測試區上區域，測試區主筋嚴重挫 屈，鋼骨發生明顯之翼板局部挫屈與整體扭轉挫屈之行為；D13 橫箍筋有四處因鋼骨翼板挫屈嚴重，而頂到橫箍筋發生斷裂之情 形，分別為當試驗加載下降至約 1850、1520、1320 與 1210 噸之 時。試體載重位移曲線（試體全長之量測），如圖 4-7，試體最後 之破壞模式與破壞情形，如照片4-10 至照片 4-12。

2. SRC-B 系列：

(1)SRC-1B-HP3-28：試驗於達到 P_max之前，當試驗加載至約1700 噸 時，位於試體上端板下方保護層之混凝土，開始出現數條水平向 土剝落之情形相似，與SRC-A 系列試體不同的是 SRC-1B-HP3-28 試體測試區外圍混凝土剝落之情形，裂縫會延伸到柱核心鋼骨翼 SRC-A 系列試體快許多，亦為同系列最快者。SRC-1B-HP3-28 試 體之載重位移曲線（試體全長之量測），如圖 4-9，試體最後之破 壞模式與破壞情形，如照片4-13 及照片 4-14。

(2)SRC-1B-HP3-42：試驗於達到 Pmax之前，當試驗加載至約2100 噸 SRC-1B-HP3-28 相似，強度衰減的程度比 SRC-1A-HP3-28 略為緩 和，但是SRC-1A-HP3-42 之極限強度，比 SRC-1A-HP3-28 稍低，

試體破壞主要集中於整個測試區與測試區周邊；測試區主筋挫 屈，鋼骨翼板亦有局部挫屈之行為，D13 橫箍筋於試驗加載下降 至約 1520 噸時，有一處橫箍筋發生拉斷之情形。試體載重位移曲 線（試體全長之量測），如圖 4-10，試體最後之破壞模式與破壞情 形，如照片4-15 及照片 4-16。

(3)SRC-1B-HP4-28：試驗於達到 Pmax之前，當試驗加載至約2200 噸 時，位於試體外側角隅、上部非量測區與量測區之交會處，分別 SRC-1B-HP3-28 與 SRC-1B-HP3-42 試體不同的是 SRC-1B-HP4-28 試體測試區外圍混凝土剝落之情形，未見裂縫會延伸到柱核心鋼 骨翼板之外側，亦即外圍混凝土的剝落，未超過保護層之厚度；

SRC-1B-HP4-28 極限強度比 SRC-1B-HP3-28、SRC-1B-HP3-42 較

為高，強度衰減的程度比 SRC-1B-HP3-28、SRC-1BA-HP3-42 稍

(4)SRC-1B-HP4-42：試驗於達到 Pmax之前，當試驗加載至約2000 噸 時，位於試體外側角隅、上部非量測區與量測區之交會處，分別 上與SRC-1B-HP3-28、SRC-1B-HP3-42 與 SRC-1B-HP4-28 相似，

實驗結果顯示 SRC-1B-HP4-42 極限強度為 SRC-1A 系列試體之最 低者，其強度衰減的程度比 SRC-1B-HP3-28、SRC-1B-HP3-42 與 SRC-1B-HP4-28 為緩和，試體破壞主要集中於整個測試區與測試 區上部，測試區主筋嚴重挫屈，鋼骨發生明顯翼板局部挫屈之行 為，D13 橫箍筋於試驗加載下降至約 1585 噸時，有一處橫箍筋發 生拉斷之情形。試體載重位移曲線（試體全長之量測），如圖4-12，

試體最後之破壞模式與破壞情形，如照片4-19 及照片 4-20。

(5)SRC-3B-HP4-42：試驗於達到 P_max之前，當試驗加載至約2520 噸 時，試體位於量測區保護層之混凝土，開始出現垂直向之微小裂 縫；試體極限強度為 2526.9 噸，此時試體強度開始衰減，試體外

側面混凝土裂縫加大；當試驗加載下降至約 2300 噸時，試體量測 區外側混凝土垂直與水平向裂縫慢慢加大，角隅處保護層因垂直 向裂縫加大而開始有小區域之剝落；當試驗加載下降至約2300 噸 時，測試區保護層之混凝土，產生較多斜、垂直向裂縫，而於角 隅處開始有較大區塊之剝落；當試驗強度衰減至 70%以下時停止 試驗。試體外圍混凝土剝落的情形，大致上與 SRC-1B 系列者相 似，由於配置主筋較 SRC-1B 系列為多，所以試體極限強度高於 SRC-1B 系列者，試體破壞主要集中於整個測試區，測試區主筋嚴 重挫屈，鋼骨發生翼板局部挫屈之行為；D13 橫箍筋有被拉降伏 的現象，但是並無斷裂。試體載重位移曲線（試體全長之量測），

如圖4-13，試體最後之破壞模式與破壞情形，如照片 4-21 及照片 4-22。

第四節 柱試體強度與韌性之探討 1.柱試體強度之探討

(1) SRC-A 系列試體：

有關SRC-A 系列試體之實驗極限強度與標稱強度之整理，如表 4-4 所示，依實驗結果顯示除 SRC-1A-HP3-28 試體外，無論是依材 料之標稱強度或實際實驗強度，SRC-A 系列試體之實驗極限強度 值，皆大於試體之標稱強度，試體實驗極限強度與試體標稱強度之 比值，約介於1.04 至 1.11 之間，此表示試體標稱強度之評估公式如 式(4.1)，對 SRC-A 系列試體強度之評估而言，有不錯的一致性，且 試體實驗極限強度與箍筋量的增加，約呈正比例之關係，亦可顯示 SRC-A 系列試體箍筋量的增加，對於 SRC-A 系列試體極限強度之提 升，的確有所助益；但試體若於箍筋量較低之情況，有關式(4.1)有 可能會高估試體之標稱強度。

Pno(Pn)=0.85fc'Ac+FysAs+FyrA_r (4.1)

(2) SRC-B 系列試體：

有關SRC-B 系列試體之實驗極限強度與標稱強度之整理，如表 4-5 所示，依實驗結果顯無論是依材料之標稱強度或實際實驗強度，

SRC-B 系列試體之實驗極限強度值，皆大於試體之標稱強度，試體 實驗極限強度與試體標稱強度之比值，約介於 1.12 至 1.21 之間，此 表示試體標稱強度之評估公式如式(4.1)，對 SRC-B 系列試體強度之 評估而言，有不錯的一致性且偏保守，但是SRC-B 系列試體實驗極

SRC-B 系列試體之實驗極限強度值，皆大於試體之標稱強度，試體 實驗極限強度與試體標稱強度之比值，約介於 1.12 至 1.21 之間，此 表示試體標稱強度之評估公式如式(4.1)，對 SRC-B 系列試體強度之 評估而言，有不錯的一致性且偏保守，但是SRC-B 系列試體實驗極