等值應力分佈 - 梯形接合板與斜撐之應力與應變分佈 - 高性能金屬斜撐結構系統之耐震性能研究---子計畫：特殊同心斜撐構架之斜撐構材耐震性能研究(II)

5.3 梯形接合板與斜撐之應力與應變分佈

5.3.1 等值應力分佈

斜撐構材

根據 2 組試體之數值模型分析結果，於斜撐構材受壓力作用之行為，

如圖 5.13與圖 5.14 所示。可發現於 0.25% 弧度 IDA 下，斜撐中央處翼板外緣等值應力已達斜撐翼板之降伏應力值，隨著層間變位增加下中央處翼板之等值應力分佈在試體 TGP1 是呈現左側受拉右側受壓之現象，於試體 TGP2 則是呈現左側受壓右側受拉，而此現象由擷取斜撐構材中央處翼板之縱向應變分佈中可發現之，本實驗於此區域亦有黏貼單軸向應變計，並將分析結果與實驗所量測得之軸向應變做一比較，如圖 5.15與圖 5.16所示。

圖中縱軸為採正規化之應變表示，定義壓應變為正值，受拉之應變則以負值表示，橫軸為以斜撐構材一半寬度為中心線之量測距離，由圖之分析曲線可發現此區域兩側之縱向應變於 0.50% 弧度 IDA (即斜撐產生整體挫屈) 後隨之大量增長，中心線處之縱向應變則上受壓方向偏移；由軸向應變計所測得之值亦有與分析結果相似之趨勢，亦說明所建立之數值模型有著較佳可靠度。圖 5.17 為於斜撐 1/4 長度下之縱向應變分佈圖，其趨勢亦如中央區域之分佈情形，但於應變計之分佈則不像分析結果於 3.00% 弧度IDA 後有著持續增長之現象。

梯形接合板

圖 5.18與圖 5.19各為試體 TGP1與試體 TGP2 梯形接合板數值分析之等值應力分佈，由圖顯示出於0.25% 弧度IDA 時，斜撐構材受力後由其接

合端部傳入梯形接合板內，其力量擴散角度大約為 30°；於斜撐構材產生初始挫屈時 (即 0.50% 弧度 IDA) ，梯形接合板於與梁桿件之接合處於此階段有著最大等值應力產生，亦指出於斜撐構材產生初始挫屈時會造成此處應力集中現象，而此現象亦可由實驗過程中發現之，於所設定偏移長度為 2t 之偏移區域內則有降伏現象產生。隨層間變位增加，偏移區域內之等值應力趨於穩定並均勻分佈其中，並跟隨斜撐構材巨大面外變形而提供斜撐端部之面外凹折。圖 5.18之試體TGP1 在3.00% 弧度IDA 時梯形接合板於斜撐端部則出現較大之應力集中現象，於 4.00% 弧度IDA時此處應力集中現象則向梁、柱桿件之接合銲道方向延伸；圖 5.19 之試體 TGP2 為接合板

寬度為 1.25倍Whitmore有效寬度，在寬度擴展下接合板於斜撐構材端部並

無較大應力產生，偏移區域內之等值應力分佈至 5.00% 弧度IDA 時皆呈穩定與均勻分佈現象，可說明梯形接合板於寬度增大則有助於斜撐端部之接合板不會有較大應力集中於此，可均勻且穩定提供凹折變形行為。

Compression

0.25% 0.50% 0.75% 1.00%

1.50% 2.00% 3.00% 4.00%

圖5.13 試體 TGP1之數值模型斜撐構材等值應力分佈