Ag 柱全斷面積
Aj 接頭之有效受剪面積
As 非接頭區SRC 柱中之鋼骨斷面積 Asj 接頭區SRC 柱中之鋼骨斷面積 bcf 鋼柱翼板寬度
db 鋼梁之深度 dc 鋼柱之深度 D SRC 柱之深度 Es 鋼梁之彈性模數
f ′ c 混凝土之抗壓強度
Fy 柱腹板與疊合板之標稱降伏強度 Fyb 梁鋼材之標稱降伏強度
Fyc 柱鋼材之標稱降伏強度
Hc 梁柱接頭處上下樓層之平均高度 Is 鋼梁之強軸慣性矩
k 梁彎矩與梁柱接頭總轉角關係曲線圖形線性階段之彈性勁度 Lb 鋼梁之長度
MB 梁柱接頭處各梁在接頭交接面之標稱彎矩強度 Mc 梁柱接頭處各柱在接頭中心之設計撓曲強度 MC 梁柱接頭處各柱在接頭交接面之標稱彎矩強度 Mg 梁柱接頭處各梁在接頭中心之設計撓曲強度 Mpb 鋼梁之塑性彎矩
Mp,test 梁最大彎矩實驗值
(Mns)b 梁柱接合處梁中鋼骨部分之標稱彎矩強度
(Mns)c 梁柱接合處柱中鋼骨部分之標稱彎矩強度 (Mnrc)b 梁柱接合處梁中鋼骨部分之標稱彎矩強度 (Mnrc)c 梁柱接合處柱中鋼骨部分之標稱彎矩強度 (MnSRC)c SRC 柱之標稱彎矩強度
Mu,test 梁端之最大彎矩實驗值
(Pn)SRC SRC 柱之標稱抗壓強度 Puc 柱之需要軸向受壓強度
Pu,test 梁端之最大載重實驗值
Py 懸臂鋼梁之固定端達到起始降伏彎矩時所對應之載重
rCMA 梁柱接合處柱中RC 部分之全斷面彎矩強度
rBMA 梁柱接合處梁中RC 部分之全斷面彎矩強度
sCMA 梁柱接合處柱中鋼骨部分之全斷面彎矩強度
sBMA 梁柱接合處梁中鋼骨部分之全斷面彎矩強度 tbf 鋼梁翼板之厚度
tcf 鋼柱翼板厚度
tp 梁柱接頭區鋼柱腹板總厚度(包括箱型鋼柱或 H 型鋼柱含腹部 疊合板時之總厚度)
Vcol 柱剪力
Vcol,test 柱剪力實驗值
Vn 梁柱腹板交會區剪力強度
(Vu)j 梁柱接頭區之最大需求剪力強度理論值
(Vu)j,test 梁柱接頭區之最大需求剪力強度實驗值
(Vns)pz 梁柱接頭區之柱鋼骨腹板之標稱剪力強度 Vnrc 鋼筋混凝土之標稱剪力強度
(Vn)j 梁柱接頭區之標稱剪力強度(包括柱鋼骨腹板及鋼筋混凝土之標稱
Zb 鋼梁斷面塑性模數 Zc 鋼柱斷面塑性模數
δ1 LVDT 量測之變形量(伸長為正、縮短為負)
δ2 LVDT 量測之變形量(伸長為正、縮短為負)
δ3 π gauge 量測之變形量(伸長為正、縮短為負)
δ4 π gauge 量測之變形量(伸長為正、縮短為負)
δbt 梁總變形分量
δcf 柱撓曲變形所引致的梁端變形分量
δct 柱總變形分量(包含柱撓曲變形、梁柱交會區剪力變形量)
δpz 梁柱交會區剪力變形所引致的梁端變形分量
δtotal 梁端總位移(包含柱、梁本身變形量)
y
△ 鋼梁固定端開始降伏時梁端之位移量 θbe 梁彈性轉角
θbt 梁總轉角 θbp 梁塑性轉角
θcf 柱撓曲變形所引致的梁端變形角分量
θct 柱總變形轉角(包含柱撓曲、梁柱交會區剪力變形角量)
θpz 梁柱交會區剪力變形所引致的梁端變形角分量 θt 梁柱接頭總轉角(包含柱、梁本身變形角量)
θtp 梁柱接頭總塑性轉角
(θt)u 最大層間變位角(即為梁柱接頭極限總轉角)
(θt)y 梁柱接頭起始降伏轉角 γ 梁柱交會區剪應變剪應變 µ 梁柱接頭韌性比
表3.1 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭試體編號與型式
試體編號 試體型式 研究重點
SRC1-MR2.24
SRC2-MR1.26
SRC3-MR1.04 梁柱接頭區斷面圖
註解:(1) 試體編號SRC1 ~ SRC3 後面的 MR(Moment Strength Ratio)表示 SRC 柱中之鋼柱與鋼梁之標稱彎矩強度比,即Σ(Mns)c/(Mns)b。
(2) 試體編號SRC1 ~ SRC3 之箍筋間距均為 150 mm,且梁柱接合處之箍筋 型式均採用本研究建議4 支 90+135 度繫筋共同組合而成之型式。
1.探討 SRC 柱中鋼 柱 與 鋼 梁 之 彎 矩 強 度 比 值 對 接 頭 行為的影響 2. 探 討 接 頭 區 圍 束
箍 筋 之 配 置 方 式 對韌性之影響 3. 探 討 此 種 接 頭 之
強度、勁度、韌性 與破壞模式
表3.2 SRC 梁柱接頭試體之斷面尺寸與參數
Panel Zone 疊合板厚度
(mm)
SRC1-MR2.24 350×350×19×28 8.3 8.3 28 19 0
SRC2-MR1.26 350×350×10×15 4.5 5.5 15 10 9
SRC3-MR1.04
488×300×11×18 550×550
350×350×06×09 2.7 4.3 9 6 13 註解:(1) As代表非接頭區SRC 柱中之鋼骨斷面積;Ag代表SRC 柱全斷面積。
(2) Asj代表接頭區SRC 柱中之鋼骨斷面積;Ag代表SRC 柱全斷面積。
(3) SRC1~SRC3 之鋼梁長度均為 2.03m,SRC 柱長度為 3m。
(4) SRC1~SRC3 之梁柱接頭區腹板總厚度均為 19mm。
g
表3.3 SRC 梁柱接頭試體之材料強度
SRC1-MR2.24 417 539 427 538 SRC2-MR1.26 418 543 431 546
427 584 501 716 35.6
SRC3-MR1.04 407 524 313 432 423 595 509 703 33.9 註解:(1) 所有試體的鋼柱材質均為 A572 Gr.50。
表4.1 SRC 梁柱接頭試體轉角分析表:試體梁端達最大位移時所對應之各轉角
表4.2 SRC 梁柱接頭試體破壞情形與最大層間變位角
表4.4 SRC 梁柱接頭試體接頭區標稱剪力強度與最大需求剪力強度理論值及實驗值之比較
表4.5 SRC 梁柱接頭試驗參數及試驗結果
表4.6 SRC 梁柱接頭試體之韌性比 梁柱接頭起始
降伏轉角 鋼梁塑性轉角 最大層間變位角 韌性比(µ) (θt)y
(% rad)
θbp
( % rad )
(θt)u
(% rad) t y u t
) (θ
) 試體編號 (θ
(1) (2) (3) (4) SRC1-MR2.24 1.47 4.14 5.24 3.56
SRC2-MR1.26 1.41 4.01 5.23 3.71 SRC3-MR1.04 1.26 5.38 6.22 4.94 註解:(1) (θt)y 為當鋼梁固定端達起始降伏時,SRC 梁柱接頭試體於接頭處所產生
之總轉角。
(2) θbp為鋼梁之塑性轉角,鋼梁總轉角減去鋼梁彈性轉角。
(3) (θt)u為SRC 梁柱接頭之最大層間變位角,係指當梁端達最大位移時所對 應之梁柱接頭總轉角,亦即為梁柱接頭極限總轉角。
(4) µ 為梁柱接頭試體之韌性比。µ = (θt)u /(θt)y,其中(θt)u = (δt)u/(Lb+D/2),
(θt)y = (δt)y/(Lb+D/2),(δt)u為試體之梁端最大位移,(δt)y為試體達起 始降伏時之梁端位移(參閱本文圖4.32)。
(a)
(b)
圖3.1 SMF 受地震力作用變形及外部梁柱接頭 SRC 柱中鋼骨之受力情形
外部梁柱接頭
V V
反曲點
Vcol
Mcol
Vcol
Mcol
VBeam
MBeam
接頭區鋼柱腹板 SRC 柱
鋼梁 鋼柱
圖3.2 本研究 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭試體立體示意圖
鋼梁 SRC 柱內鋼骨
SRC 柱 SRC 柱主筋
SRC 柱箍筋
本研究之試體除試體SRC1 外,試體 SRC2 及試體 SRC3 均在此區之鋼柱腹板上加銲 疊合板。
圖3.3 SRC 柱斷面配筋圖
( 箍筋間距 150 mm ) 圖 3.4 SRC 柱箍筋配置圖
# 3@150×3
# 3@150×10 # 3@150×10
150
SRC 柱中鋼骨 圍束箍筋
100 mm
#3 箍筋
#6 主筋
550 mm
550 mm
45 mm 50 mm
非 接頭區 之閉 合箍筋
圖 3.5 SRC 柱之箍筋型式示意圖 ( 非接頭區 )
500 mm
500 mm 60 mm
(a) 接頭區採用四支 90+135 度繫筋共同組合而成之箍筋:組裝前
(b) 接頭區採用四支 90+135 度繫筋共同組合而成之箍筋:組裝後
圖3.6 SRC 柱之箍筋型式示意圖 ( 接頭區 )
db
>6db 45 ゚
>6db
90 ゚
135 ゚ 60 mm
500 mm
500 mm 60 mm
圖3.7 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭之接頭區圍束箍筋型式示意圖(單邊接梁)
圖3.8 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭之接頭區圍束箍筋型式示意圖(雙邊接梁)
SRC 柱
鋼梁
鋼梁
SRC 柱
圖3.9 包覆型 SRC 梁柱試體之鋼骨銲接示意圖
疊合板(Doubler Plate)
Typ
鋼梁H488×300×11×18
單 位:mm 箍筋孔
圖3.10(續) SRC 梁柱接頭試驗配置圖
圖3.11 位移計( LVDT )位置示意圖
圖3.12 πgage 位置示意圖
L V D T L
V D T
πgage
圖3.13 SRC 梁柱試體之鋼梁應變計配置示意圖
100100 44
100
鋼梁
SRC 柱
100 100
單位: mm
:應變計
50
鋼梁
100
SRC 柱
50 100
圖3.14 SRC 梁柱試體 SRC 柱之應變計配置示意圖
圖3.15 反復載重之位移控制歷時圖 迴圈數
Δ/Δy
-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
150 mm 鋼柱
SRC 柱
鋼梁
圍束箍筋 主筋
應變計
圖4.1 試體 SRC1 反復載重與位移遲滯迴圈圖
Beam Momen t (kN-m)
-6 -4 -2 0 2 4 6