第四章 結論與建議
第一節 結論
填 充 型箱 型 柱 ( Concrete-Filled Box Column, 簡 稱 CFBC) 在 內 政 部 訂頒「 鋼 構 造 建 築 物 鋼結 構 設 計 技 術 規 範 」係 定 義 為 鋼 管 與 結構 混 凝 土共 同 作 用 之 合 成 柱 ,即 所謂 之「 合 成 構 材 」;在「 鋼 骨 鋼 筋 混 凝 土 構造 設 計 規 範 」係 歸 類為 填 充 型 之「 鋼 管 混凝 土 柱 」。但 是,無 論 是 合成 柱 或 是 鋼 管 混 凝 土 柱,對 於 柱 塑 性 鉸 耐震 性 能 之 確 保,目前 除 了 對 柱 耐 震 設 計 於 鋼 骨 斷 面 肢 材 寬 厚 比 (b/t)訂 有 限 制 規 定 外 , 對 於 填 充 混 凝 土 箱 型 鋼 柱 斷 面 之 長 寬 比 (H/B), 以 及 柱 斷 面 承 受 之 軸 力 比 (Pexp/Pno)卻 仍沒 有 任 何 的 設 計 限 制。由內 政 部 建 築 研 究所 針 對「 填 充 混 凝 土箱 型 鋼 柱 」所 進 行 的實 驗 研 究 結 果 顯 示,很 遺 憾 的 我 們 透 過實 驗 發 現 , 在 低 軸 力 比 的 實 驗 加 載 條 件 下 , 採 用 一 般 強 度 混 凝 土 及 SN490B(或 A572 Gr.50)鋼 板 之 填 充 混 凝 土 箱 型 鋼 柱,當 其 斷 面 長 寬 比 大 於 1.4 時 , 位 於 柱 兩 端 塑鉸 區 之 耐 震 韌 性 , 將不 符 合 規 範 規 定 之耐 震 需 求,然 而 在 實 際 工 程 實務 上,發 生 填 充 混 凝土 箱 型 鋼 柱 斷 面 長寬 比 大於 1.4 之 建 築 設 計,卻 比比 皆 是,這 個 議 題 的確 是 亟 需 被 重 視 的,
亦 必 須於 柱 塑 鉸 區 採 取 韌 性( 耐 震 性 能 ) 的 強 化措 施 。
另 外,由 既 有鋼 筋 混 凝 土( RC)柱的 文 獻 顯 見,柱 斷 面「 軸 力 比 」 是 影 響 柱 兩 端 塑 鉸 區 之 耐 震 韌 性 發 揮 的 重 要 參 數 , 「 軸 力 比 」 愈 大 , 柱 兩 端塑 鉸 區 之 耐 震 韌 性 愈差,同 樣 的 在 內 政 部建 築 研 究 所 對「 填充 混 凝 土箱 型 鋼 柱 」的 實 驗 結果,亦 顯 示 當 柱 軸 力比 大 於 20%之 時,柱 塑 鉸 區採 取 韌 性( 耐 震 性 能)的 強化 措 施,亦 是 必 要 的,這 亦 是 我 們 以 往 所不 清 楚 的 。
表 4.1 填 充 型 鋼 管 混 凝 土 柱 之 鋼 骨 斷 面 肢 材 寬 厚 比 限 制
(資 料 來 源 : 鋼 骨 鋼 筋 混 凝 土 構 造 設 計 規 範 )
本 研 究原 預 計 透 過 完 成 R 與 F 等 2 個 系 列,合 計 8 組 大 尺 寸填 充 混 凝 土矩 形 箱 型 柱 試 體 於 高軸 力 實 驗 加 載 條 件 下之 撓 曲 試 驗,其 斷面 鋼 板 材質 為 SN490B( 標 稱強 度 3.3tf/cm2) , 混凝 土 標 稱 抗 壓 強 度 為 420 kgf/cm2( 6,000 psi) ,箱 型 鋼 柱 斷 面 長 寬 比 (H/B)為 1.5 與 2.0 等 2 種,填 充 混 凝 土 箱 型 鋼 柱 鋼 骨 斷 面 肢 材 寬 厚 比 為 24、28、32 與 40,
柱 斷 面軸 力 比 為 40%,藉 由 理論 分 析 及 實 驗 驗 證,並 結 合 內 政 部 建 築 研 究 所在「 填 充 混 凝 土 箱 型鋼 柱 」既 有 的 實 驗 結果,探 討 降 低 柱 斷面 長 寬 比 、 限 制 鋼 柱 鋼 骨 斷 面 肢 材 寬 厚 比 , 以 及 設 置 「 耐 震 圍 束 繫 桿 」 等 之 柱塑 鉸 區 韌 性 強 化 措 施,以 驗 證 於 高 軸 力 下對 提 升 填 充 混 凝 土箱 型 鋼 柱耐 震 性 能 之 有 效 性,確 保 填 充 混 凝 土 箱 型鋼 柱 的 基 本 耐 震 性 能,
保 障 居住 建 築 物 的 結 構 安 全。在 此 併 同 先 前 研 究試 體 之 實 驗 結 果,歸 納 相 關提 升 填 充 箱 型 鋼 柱 耐震 性 能 策 略 之 實 驗 結論 , 如 下 所 示 : 一 、 設置 「 耐 震 圍 束 繫 桿 」:
B