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第一節 結論

本研究針對現行由內政部訂定實施之「鋼骨鋼筋混凝土構造設計 規範與解說」中,對於 SRC 柱圍束橫箍筋最小需求過於保守,以及 SRC 柱角落繫筋施工細部不盡合宜的問題,進行實驗驗證與合理性分析。

期望本研究相關之研究成果,可提供內政部營建署與建築師、技師公 會,作為修訂「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」之參考,有助 於合理降低 SRC 柱圍束箍筋之需求量,對於提昇 SRC 柱的施工性與經 濟性。

本研究總計完成 26 支,A、B、AWS、S、SRC-A 與 SRC-B 等 6 個系列大尺寸包覆十字型鋼骨 SRC 柱試體軸壓載重試驗,試體斷面尺 寸計有 670×670 mm、560×560 mm 與 450×450 mm 等三種,依據實驗 結果顯示相關結論如下。

一、規範所列標稱強度之評估公式,對於包覆十字型深鋼骨斷面 SRC 柱而言,與實驗結果呈現不錯的一致性,並且隨著圍束箍筋量的 增加,對於試體軸向耐震韌性行為之提升,非常有幫助。

二、規範所列標稱強度之評估公式,對於傳統包覆十字型鋼骨 SRC 柱 而言,評估公式所計得之強度較為保守,但是隨著試體箍筋量的 增加,對於柱試體強度提升之影響,則並不明顯。

三、本研究實驗結果顯示,鋼骨翼板對其所包覆之混凝土,可提供有 效的圍束作用,圍束混凝土之應力-應變曲線,將不隨鋼骨翼板寬 度之變化,而有明顯之差異,並且鋼骨翼板所圍束混凝土之區域 形狀,應為圓弧形之圍束模式,如圖 6-1所示。

四、本研究之實驗結果顯示,無論是傳統 SRC 柱或深鋼骨斷面 SRC 柱,

包覆十字型深鋼骨斷面鋼骨鋼筋混凝土短柱耐震行為之研究

隨著圍束箍筋量的增加,對於軸向韌性耐震行為之發揮,且大約 呈現線性比例之關係。

五、本研究所探討五種箍筋需求之設計方法中,其中以 AISC(2005)規 範計得之箍筋需求最為保守,且五種方法皆符合實驗韌性比之最 低標準,因此應可將規範對 SRC 柱圍束箍筋之最小需求,放寬至 強度折減法與面積折減法之建議公式。

六、本研究所建議之「修正強度折減設計法」,主要針對「強度折減設 計法」[26]中,將受鋼骨翼板圍束混凝土之額外軸壓強度係數,由 0.2 調整為 0.4,並將包覆十字型鋼骨 SRC 柱核心混凝土之圍束模 式修正為圓弧形之圍束模式,如圖 6-1 所示,此法亦能同時考慮 SRC 柱鋼骨分擔軸力之貢獻,以及鋼骨翼板對混凝土之圍束效應。

七、若將現行「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」所規定之最小 圍束箍筋需求,修訂採用本研究建議之「修正強度折減計算法」,

有關 SRC 柱圍束箍筋之最小需求,約可節省 20.7%之箍筋用量,

可大幅提昇 SRC 柱的施工性與經濟性。

八、在 SRC 柱四個角落配置繫筋,雖然可提供固定主筋之效果,惟此 種角落繫筋一端 90°彎鉤,另一端為 135°彎鉤之型態,在建築工地 難以施工,本研究嘗試將角落繫筋兩端均改為 90°之標準彎鉤,如 圖 6-2所示,試驗結果發現,只要彎鉤長度大於 8 倍箍筋直徑,仍 可提供柱主筋不錯之固定效果,並協助於柱內混凝土之圍束,可 大幅提升工地施工之可行性。

本研究相關結論之使用限制如下:鋼骨斷面皆符合 SRC 構造設計 規範耐震設計斷面,翼板寬厚比須為 10 以下,混凝土材料標稱強度為 27 MPa,鋼板為 A572 Gr.50,鋼筋前強度為 274 至 411 Mpa,未必適 合於材料性質與肢材比例過大之狀況。

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第二節 建議 建議一

建議「修正強度折減設計法」可合理降低 SRC 柱圍束箍筋之需 求:立即可行建議

主辦機關:內政部營建署

協辦機關:內政部建築研究所、建築師公會、結構工程技師公會、

土木技師公會

本研究建議之「修正強度折減設計法」,能同時考慮 SRC 柱鋼骨 分擔軸力之貢獻,以及鋼骨翼板對混凝土之圍束效應,可有效折減 SRC 柱之圍束箍筋用量,經估算約可節省 20.7%之箍筋用量,可大幅提昇 SRC 柱的施工性與經濟性。本文亦已針對國內「鋼骨鋼筋混凝土構造 設計規範與解說」第九章「耐震設計」第 9.7.3 節「柱之設計細則」第 3.條「柱之箍筋」之條文,研提修正之建議。

建議二

建議將 SRC 柱角落繫筋兩端修正為 90°標準彎鉤:立即可行建議 主辦機關:內政部營建署

協辦機關:內政部建築研究所、建築師公會、結構工程技師公會、

土木技師公會

SRC 柱角落繫筋之施作細部,一側為 135°之標準彎鉤,另一 側為 90°彎鉤之設置規定,多數建築工程師反應難以在工地施作。

本研究建議在彎鉤長度必須大於 8 倍箍筋直徑之原則下,則角落繫 筋兩側可修正配置為 90°之標準彎鉤。本研究建議將國內「鋼骨鋼 筋混凝土構造設計規範與解說」第 4.3.5 節「柱之箍筋」對於 SRC 柱角落繫筋之施做細節,可作以上之修正,以提昇施作之可行性。

建議三

包覆十字型深鋼骨斷面鋼骨鋼筋混凝土短柱耐震行為之研究

受鋼骨翼板圍束混凝土形狀為圓弧形圍束模式:立即可行建議 主辦機關:內政部營建署

協辦機關:內政部建築研究所、建築師公會、結構工程技師公會、

土木技師公會

本研究實驗結果顯示,鋼骨翼板對其所包覆之混凝土,可有效提 供圍束作用,並且鋼骨翼板所圍束混凝土之區域形狀,應為圓弧形之 圍束模式。建議配合本研究所提之「修正強度折減設計法」,納入國內

「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」第九章「耐震設計」第 9.7.3 節「柱之設計細則」第 3.條「柱之箍筋」之修正建議。

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高度圍束區(Highly Cofined Area) (鋼骨翼板所圍束之區域)

普通圍束區(Ordinarily Cofined Area) (箍筋所圍束之區域)

未受圍束區(Unconfined Area)

圖 6-1 本研究建議包覆十字型 SRC 柱混凝土受圍束情形 (資料來源:本研究繪製)

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圖 6-2 本研究建議 SRC 柱角落配置繫筋配置之示意圖 (資料來源:本研究繪製)

包覆十字型深鋼骨斷面鋼骨鋼筋混凝土短柱耐震行為之研究

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