第三章 構架子結構模擬
3.4 模擬結果與比較
為了確定子結構模擬分析之正確性，必須與實驗結果作比較，如 子結構模擬分析結果能和實驗結果吻合，再將子結構模型放入實尺寸 構架模擬分析。
實驗過程採用位移控制進行往覆載重試驗，經由量測儀器得到試 體於反覆載重之梁端力量-梁端位移遲滯迴圈與其他實驗數據。為了 探討實驗與分析之遲滯迴圈之差異性，將三種梁柱接頭各取一支試體 進行往覆載重分析，並將結果與實驗作一比較。由圖3.33 可以看出，
三種梁柱接頭之分析結果均十分相近，於初始彈性段之勁度模擬十分 不錯，前幾個迴圈之強度均有模擬到，卸載段勁度也與實驗十分接 近；但在後面幾個迴圈中，實驗強度下降，但於分析之迴圈強度卻繼 續上升。由此可知實驗可能會產生局部破壞，如鋼梁挫屈而導致強度 降低，或交會區混凝土產生剪力裂縫使得試體勁度衰減，亦或試體遲 滯迴圈產生束縮現象；但DRAIN-2DX 程式並未考慮鋼材料挫屈之行 為，且未對混凝土有合理假設其複雜之力學以及破壞模式，使得程式 無法模擬出上述因往覆載重而產生影響遲滯迴圈曲線之行為。故於本 章採用梁端力量-位移強度包絡曲線，取每一迴圈最大位移時之力量 與位移與實驗結果進行比較，並僅採用強度尚未降低時之遲滯迴圈位 移與力量。
(一) 交會區為剛性接頭
將交會區視為剛性接頭，即交會區使用剛節點表示。圖3.34 為 T 字型全梁貫穿式梁柱接頭模擬與實驗結果比較，圖 3.35 與圖 3.36 為
外橫隔板式梁柱接頭模擬與實驗結果比較，圖 3.37 至圖 3.41 為十字 型 雙 向 螺 栓 式 梁 柱 接 頭 西 側 模 擬 與 實 驗 結 果 比 較 。 可 以 觀 察 出 DRAIN-2DX 程式模擬結果尚稱精準，模擬之整體初始勁度皆與實驗 之初始勁度十分接近，初始勁度之誤差約在5%~10%。而進入非彈性 階段後，DRAIN-2DX 分析結果與實驗有所差異，但整體而言，模擬 結果準確性仍甚佳。
於圖中可觀察出在分析之強度包絡線進入非彈性段之模擬與實 驗結果之誤差較為明顯，可能原因為由於 DRAIN-2DX 之程式限制，
結構元件之力與變形關係為雙線性，與實際之力與變形關係為多線性 或為圓滑曲線有所出入，導致分析結果在彈性段之模擬準確性高，但 在剛進入非彈性段時與實驗結果差異較為明顯。
(二) 交會區為半剛性接接頭
雖然將交會區視為剛性接頭之子結構模型之模擬結果良好，但為 了更進一步瞭解交會區對整體行為之影響，採用 3.3.3 節之理論，將 交會區視為半剛性接頭，在 DRAIN-2DX 以旋轉彈簧代表並進行分 析。
將全梁貫入式接頭實驗之H4BT 為模擬對象，並以 (1) 3.3.4 節所 推導之交會區理論； (2) 實驗量測之交會區剪力-剪力變形關係曲 線，依據 3.3.3 節所提之理論轉換成交會區旋轉彈簧之彎矩-旋轉角 後，放入至子結構模型並進行分析。
由圖 3.42 與圖 3.43 可以看出，交會區以半剛性接頭代替之後使 整體結構勁度降低甚少，交會區力學模型計算出來之半剛性接頭子結 構模型整體行為和實驗非常類似，勁度相差約 5%；而實驗計算出來
之半剛性接頭子結構模型更幾乎和交會區視為剛性接接頭結果一 樣，勁度相差不到1%。原因可能為試體設計並非設計由交會區消能，
交會區勁度高。由圖 3.44 得知，直至鋼梁挫屈，整體強度降低停止 實驗為止，交會區剪力變形量甚小，影響梁端變位甚少。故除非子結 構梁柱接頭試體以交會區消能為設計目的，否則假設梁柱交會區為剛 節點為合理的假設。