第一章 緒論
1.2 研究目的
第 第
統(Eccentrically Braced Frames，簡稱 EBF)。而同心斜撐構架系統在抵抗中、弱
關於偏心斜撐(EBF，Eccentrically Braced Frames)之研究報告起於 1978 年首 先由 Roeder 與 Popov 提出【10】，在 1978～1990 年間，EBF 相關的應用與研究 均有具足之成長 Popov and Engelhardt【11】。之後相關研究大部分著重於剪力連 桿(Shear-Link)在地震反應上，同時模擬整個結構的全尺寸實驗也同時進行並提 出了研究成果【12】。在 1991 年 NEHRP(National Earthquake Hazard Reduction Program)將 EBF 正式納入新的建築耐震規範 ICBO【13】【14】。
根據建築物耐震設計規範及解說探討【15】中表示，韌性設計之基本原理為
一種剪力連桿之型式。在斜撐桿頂端與構架接觸點加入一加勁阻尼裝置，以期在 地震作用力下可使加勁阻尼產生大量變形而不傷害構架本體。而根據彭生富【17】
之研究表示剪力連桿相對長度較小者具有較佳的勁度、韌性及單位載重消能。而 連桿最合適的相對長度(=e/(Mp/Vp))介於 0.8～1.2 之間。剪力連桿在合適的相對 長度下時，可減少處力連桿外端梁段內軸力與彎矩互制作用時之困難【18】。根 據以上偏心斜撐之特點，本研究將針對偏心斜撐應用於鋼筋混凝土構架上來進行 研究。
第 第 第
預力，三處接合點共施預力 150tof，而試體與強力地板間之摩擦力為 30.0tof，以 100mm*100mm*6mm*8mm，若需更小尺寸之 H 型鋼，須另行訂做。而訂做之 H 型鋼因尺寸過小，故須由手工焊製，若採訂做之手工焊接 H 型鋼，其施工精度
實驗的安全性。
3.2 試體製作過程 試體製作過程 試體製作過程 試體製作過程
3.2.1 實驗場地 實驗場地 實驗場地 實驗場地
本實驗因學校場地有限，故特請國家地震中心居中協調高雄第一科技大學之 實驗場地，所幸在各方幫助下順利取得實驗場地，以利後續實驗。
3.2.2 試體設計 試體設計 試體設計 試體設計
本實驗試體分為兩類，第一類為梁柱構架之 RC 構造物，第二類為梁柱 RC 構造，但底下有 30cm 之矮牆，以模擬短柱效應。另在一種類的 RC 構架中加入 偏心斜撐，詳細配筋與偏心斜撐施工圖如附件 4。
3.2.3 試體製作 試體製作 試體製作 試體製作
試體先於高雄第一科技大學(以下簡稱第一科大)憲章館實驗室前空地進行 模板與鋼筋組立之工作(見照片 3.2.1)，因欲配合偏心斜撐之安裝，所以模板組立 時各部尺寸誤差不得超過 5mm(見照片 3.2.2、3.2.3)，以利後續偏心斜撐之安裝。
3.2.4 混凝土澆置 混凝土澆置 混凝土澆置 混凝土澆置
試體混凝土澆置前，須以清水沖洗模版，以防木屑或其他雜物殘留於模版內 (見照片 3.2.4)。在混凝土澆置時則做取樣的工作，根據試體實驗時間的不同，總 共取 7 組試體(見照片 3.2.5、3.2.6)，分別為 7 天、14 天以及各階段實驗時所需 的試體抗壓強度如表 3.1。
本實驗混凝土採 fc’=280kg/cm2之混凝土。混凝土坍度為 20cm，最大粒徑為
進行確認，由拌合廠直接送達第一科大，並由品管人員對其混凝土品質做完整的 掌握，澆置時以人工搗實以避免試體產生蜂窩(見照片 3.2.7、3.2.8)
3.2.5 偏心斜撐安裝 偏心斜撐安裝 偏心斜撐安裝 偏心斜撐安裝
本次實驗試體之偏心斜撐安裝於試體 F02BR 上，試體製作時於上梁處預埋 M16 F10T 螺栓共 16 根，下方固定底做預埋 M24 F10T 螺栓共 6 根，在混凝土澆 置完成 7 天後，進場安裝偏心斜撐(如照片 3.2.9、3.2.10、3.2.11)。
3.3 試驗儀器 試驗儀器 試驗儀器 試驗儀器
本實驗中所需的設備如下：
3.3.1 強力地版 強力地版 強力地版 強力地版
為防止時驗過程中，試體因 MTS 的作用而產生滑動及轉動，故以 3 根 32mm 之高拉力螺栓貫穿試體並與強力地版)，且並施以 50ton 之預力，使試體與強力 地版緊密結合避免產生滑動與轉動。
3.3.2 反力牆 反力牆 反力牆 反力牆
當 MTS 作用時，會產生一反方向的作用力，此時則須要有一座反力牆來做 抵抗，故需將 MTS 固定於反力牆上(如照片 3.3.1)，並在固定的螺栓上施以 25ton 之預力(如照片 3.3.2)，以避免 MTS 反覆作用時，MTS 與反力牆中間產生一間隙，
而影響實驗結果。
3.3.3 小型油壓千斤頂 小型油壓千斤頂 小型油壓千斤頂 小型油壓千斤頂
3.3.4 施力系統 施力系統 施力系統 施力系統
本文中，試體編號分別為 F01P、FW01P 、F02BR，試體編號中，F=Frame、
P=Pure、W=Wall、B=Brace、R=Retrofi。依先前規劃之實驗排程，實驗順序分別 為 F02BR、F01P、FW01P。
本節依試體編號詳細說明各試體實驗過程與結果。內容主要為針對試體在實 驗過程中開裂、降伏與破壞等階段情形加以說明，並將各加載階段之正、反向載 重及位移一一列出。
本實驗採多週期位移控制反覆循環加載，其加載位移以傾斜率 0.25%為起始 值，除 F02BR 試體外，其餘試體加載傾斜率百分比為 0.25%、0.375%、0.50%、
0.75%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%(如圖 3.3)，加載直至試 體最大負載下降至最大負載 80%，或是體產生明顯且過大之破壞時，實驗即可宣 告終止。
F02BR 試體為偏心斜撐補強之試體，而偏心斜撐與構架接和為預埋螺栓，
因考慮鋼結構勁度過大，若加載位移增量過大，易造成試體突然破壞而損及實驗 儀器，故 F02BR 加載時在傾斜率增量為 0.25%、0.375%、0.50%、0.75%、1.0%、
1.25%、1.5%、1.75%、2.0%、2.25%、2.5%、2.75%、3.0%、3.25%、3.50%、3.75%
及 4.00%(如圖 3.4)。
3.4.1 F01P 試體 試體 試體 試體
1
、、實驗過程及結果、、實驗過程及結果實驗過程及結果 實驗過程及結果(1)實驗開始階段～開裂階段
實驗開始前照片如照片 3.4.1 當試體在在第二週期(0.375%，位移 3.75mm) 反向加載時，再試體之右上角處，產生一裂縫，長度約為 6.0cm，寬度約為 1mm，並由 6 點鐘方向朝 9 點鐘方向往上開始延伸，如照片 3.4.2。
(2)開裂階段～降伏階段
由降伏階段後持續加載至第四週期(0.75%，位移 11.25mm)正向加載時，
試體產生降伏並開始軟化且裂縫開始變大且變寬如照片 3.4.3。
(3)降伏階段～破壞階段
第二週期(傾斜率 0.375%，5.62mm)，開裂階段 正向力：22.99KN， 正向位移：5.46mm 反向力：-24.942KN， 反向位移：-5.84mm
第三週期(傾斜率 0.50%，7.50mm) 正向力：29.55KN， 正向位移：7.53mm 反向力：-29.994KN， 反向位移：-7.96mm
第四週期(傾斜率 0.75%，11.25mm)，降伏階段 正向力：40.961KN， 正向位移：11.187mm 反向力：-39.134KN， 反向位移：-11.546mm
第五週期(傾斜率 1.00%，15.00mm)
正向力：49.752KN， 正向位移：14.694mm 反向力：-46.831KN， 反向位移：-15.119mm
第六週期(傾斜率 1.50%，22.5mm)
正向力：61.833KN， 正向位移：22.228mm 反向力：-58.360KN， 反向位移：-27.02mm
第七週期(傾斜率 2.00%，30.00mm)
正向力：65.632KN， 正向位移：29.958mm 反向力：-60.893KN， 反向位移：-30.187mm
第八週期(傾斜率 2.50%，37.50mm)
正向力：64.268KN， 正向位移：37.261mm 反向力：-60.893KN， 反向位移：-37.689mm
第九週期(傾斜率 3.00%，45.00mm)
正向力：61.898KN， 正向位移：44.75mm 反向力：-58.263KN， 反向位移：-45.483mm
第十週期(傾斜率 3.50%，52.50mm)
正向力：57.384KN， 正向位移：51.967mm 反向力：-54.138KN， 反向位移：-52.807mm
3.4.2 FW01P
第四週期(0.75%，11.25mm) (見照片 3.4.11)時，試體達到降伏並開始軟化，而在試體的正面，梁柱接頭及柱牆接頭處，均開始產生明顯的裂縫。
2
、、各週期位移與載重資料數據整理、、各週期位移與載重資料數據整理各週期位移與載重資料數據整理 各週期位移與載重資料數據整理本試體實驗後之遲滯迴圈圖見圖 3.6，各週期數據如表 3.2，而各週期所整理 之數據資料如下：
第一週期(傾斜率 0.25%，3.75mm)
正向力：30.917KN， 正向位移：3.34mm 反向力：-27.867KN， 反向位移：-4.21mm
第二週期(傾斜率 0.375%，5.26mm)，開裂階段 正向力：41.049KN， 正向位移：5.273mm 反向力：-36.016KN， 反向位移：-5.85mm
第三週期(傾斜率 0.50%，7.50mm)
正向力：49.590KN， 正向位移：7.156mm 反向力：-42.608KN， 反向位移：-7.994mm
第四週期(傾斜率 0.75%，11.25mm) ，降伏階段 正向力：62.970KN， 正向位移：11.037mm 反向力：-53.942KN， 反向位移：-11.534mm
第五週期(傾斜率 1.00%，15.0mm)
正向力：71.511KN， 正向位移：14.869mm 反向力：-68.459KN， 反向位移：-15.057mm
第六週期(傾斜率 1.50%，22.50mm)
正向力：80.540KN， 正向位移：22.16mm 反向力：-68.459KN， 反向位移：-22.705mm
第七週期(傾斜率 2.0%，30.00mm)
正向力：78.007KN， 正向位移：30.019mm 反向力：-68.394KN， 反向位移：-30.029mm
第八週期(傾斜率 2.50%，37.50mm)
正向力：73.038KN， 正向位移：37.229mm 反向力：-66.348KN， 反向位移：-37.855mm
第九週期(傾斜率 3.00%，45.00mm)
正向力：66.445KN， 正向位移：44.536mm 反向力：-62.581KN， 反向位移：-45.146mm
3.4.3 F02BR
F02BR 試體由於是偏心斜撐補強於鋼筋混凝土構架，根據試驗後資料分析，
發現此試體降伏時，鋼筋混凝土構架與剪力連桿(Shear-link)同時產生降伏。
1
、、實驗過程及結果、、實驗過程及結果實驗過程及結果 實驗過程及結果(1)實驗開始～開裂階段
F02BR 試體實驗前照片如照片 3.4.18，本試體第一道裂縫出現在第二週 期(0.375%，5.62mm) (見照片 3.4.19)，在試體正面左側，梁柱接頭處，由 6 點鐘方向向 10 點鐘方向延伸，長度約為 3.0cm，此時正向力為 56.347KN。
(2)開裂階段～降伏階段
在第四週期(0.75%，11.25mm)時，試體達降伏，在此階段時剪力連桿向 上位移約 1.0cm(見照片 3.4.20)，此階段正向力為 98.663KN，而裂縫繼續往 10 點鐘方向延伸，且裂縫寬度變大(見照片 3.4.21)。
(3)降伏階段～破壞階段
到達第 8 週期(1.75%，26.25mm)時，試體裂縫延伸約長度約為 12cm，
此時試體正向力為 135.718KN，而反向力達到-151.4KN。當試體到達第 9 週 期(2.0%，30.0mm)時，得到最大正向力 135.783KN，最大反向力為-152.764，
在第九週期的第 1 循環反向作用時(見照片 3.4.22)，在新裂縫由試體左側梁 柱接頭處由 6 點鐘方向往 3 點鐘反向發展 (以下簡稱第 2 裂縫)。
而在第 2 循環時，第二裂縫開始變大變寬(見照片 3.4.23)且迅速往上發 展。第十週期時(2.25%，33.75mm)時，正向力為 131.496KN 時，舊有裂縫明 顯寬大，裂縫長度約為 18cm，寬度最寬處約為 1.0cm(見照片 3.4.24)。在反 向力作用時，第二裂縫迅速貫穿梁，使梁產生破壞(見照片 3.4.25)，此時反 向力為-117.885，實驗後照片如 3.4.26、3.4.27。
2
、、各週期位移與載重資料數據整理、、各週期位移與載重資料數據整理各週期位移與載重資料數據整理 各週期位移與載重資料數據整理本試體實驗後之遲滯迴圈圖詳圖 3.7，而各週期所整理之數據(表 3.3)資料如 下：
第一週期(傾斜率 0.250%，3.75mm)
正向力：30.529KN， 正向位移：3.732mm 反向力：-49.426KN， 反向位移：-4.387mm
第二週期(傾斜率 0.375%，5.625mm)，開裂階段 正向力：56.347KN， 正向位移：5.388mm 反向力：-64.008KN， 反向位移：-6.001mm
第三週期(傾斜率 0.500%，7.5mm)
正向力：77.002KN， 正向位移：7.84mm 反向力：-83.169KN， 反向位移：-8.121mm
第四週期(傾斜率 0.75%，11.25mm)，降伏階段 正向力：98.663KN， 正向位移：10.682mm 反向力：-108.045KN， 反向位移：-11.905mm
第五週期(傾斜率 1.00%，15.0mm)
正向力：109.185KN， 正向位移：14.238mm 反向力：-123.926KN， 反向位移：-15.493mm
第六週期(傾斜率 1.25%，18.75mm)
正向力：122.533KN， 正向位移：17.729mm 反向力：-120.321KN， 反向位移：-19.098mm
第七週期(傾斜率 1.50%，22.50mm)
正向力：128.763KN， 正向位移：22.130mm 反向力：-145.814KN， 反向位移：-22.199mm
第八週期(傾斜率 1.75%，26.25mm)
正向力：135.718KN， 正向位移：26.303mm 反向力：-151.400KN， 反向位移：-26.409mm
第九週期(傾斜率 2.00%，30.00mm)
正向力：135.783KN， 正向位移：30.232mm 反向力：-152.764KN， 反向位移：-30.465mm
第十週期(傾斜率 2.25%，33.75mm)
正向力：131.496KN， 正向位移：33.399mm 反向力：-117.185KN， 反向位移：-34.427mm
第 第
第 第四 四 四章 四 章 章 章、 、 、 、實驗結果與分析 實驗結果與分析 實驗結果與分析 實驗結果與分析
本章共分為兩部分來做說明，第一部分為各試體依實驗所得數據，針對勁度 衰減率、遲滯圈破壞包絡線、單位能量消散、韌性比與探討理論強度與實驗強度 之差異，依試體編號 F01P、FW01P 與 F02BR 之順序依序說明，第二部分以各試 體間的差異作總體比較說明。
4.1 實驗結果 實驗結果 實驗結果 實驗結果
4.1.1 F01P 分析 分析 分析 分析
1
、、勁度衰減率、、勁度衰減率勁度衰減率 勁度衰減率由圖 4.1 可知，F01P 之勁度衰減率較為和緩，傾斜率 1.5%時，勁度衰減率 達最大為 0.1349，將勁度衰減曲線作線性分析之後，可得 F01P 勁度衰減率曲線 之斜率，其斜率為 y=-22.84+0.956。
由 F01P 的勁度衰減值中可觀察發現，在傾斜率 0.375%與 1.5%時其勁度衰 減率別為 0.1319 與 0.1349，對照實驗數據與實驗照片可發現，傾斜率 0.375%時 為試體開裂狀態，而勁度衰減值為 0.1319。而當傾斜達 1.5%時勁度衰減值為 0.1349，此時試體出現了明顯裂縫，且裂縫寬度與長度也相對變大。
由 F01P 的勁度衰減值中可觀察發現，在傾斜率 0.375%與 1.5%時其勁度衰 減率別為 0.1319 與 0.1349，對照實驗數據與實驗照片可發現，傾斜率 0.375%時 為試體開裂狀態，而勁度衰減值為 0.1319。而當傾斜達 1.5%時勁度衰減值為 0.1349，此時試體出現了明顯裂縫，且裂縫寬度與長度也相對變大。