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5.1 結 論

本研究依據五支實尺寸試體之實驗結果探討 SRC 柱接鋼梁之梁柱接 頭力學行為,可歸納整理出以下幾點結論:

1. 實驗結果顯示,本研究所採用之新型 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭,在符 合強柱弱梁與足夠之梁柱交會區剪力強度之設計下,可發揮良好的強 度與韌性變形能力。

2. 試驗結果顯示,除了試體 SRC5-VR0.58(交會區剪力強度比為 0.58)

之外,其餘試體之鋼梁都在離開 SRC 柱混凝土面 15 至 20 公分(約 0.3 倍梁深至 0.5 倍梁深)處產生良好的塑性鉸,發揮了充足的韌性,

顯 示 此 種 新 型 SRC 柱 接 鋼 梁 之 梁 柱 接 頭 因 接 頭 區 混 凝 土 之 有 效 圍 束,可使塑性鉸遠離梁柱接頭之銲道。

3. 試 體 SRC1- VR1.38、 SRC2- VR1.15、 SRC3- VR0.98 及 SRC4-

VR0.82,在梁柱交會區考慮鋼骨腹板之標稱剪力強度與該交會區最大 需求剪力強度之比值,即 (Vns)pz/ (Vu)pz 依序為 1.38、1.15、0.98 與 0.82,且梁柱接頭均符合強柱弱梁之設計,其餘相關細則亦均滿足國 內「SRC 構造設計規範」之規定,試體之鋼梁均可產生良好的塑性變 形。試體之最大層間變位角依序為 4.80 %、6.23 %、4.79 %和 5.75

%弧度,且在梁柱接頭區側面之混凝土並無明顯的開裂情形。

4. 試體 SRC5-VR0.58 其 (Vns)pz/ (Vu)pz為 0.58,該試體為所有五支試體 中鋼柱腹板(含疊合板)剪力強度最低者,該試體在鋼梁尚未形成良 好的塑性鉸時,於混凝土圍束區內發生鋼梁翼板拉裂的脆性破壞,初 步研判可能為 SRC 柱中鋼骨腹板之標稱剪力強度較低引致梁柱交會

區應力集中而造成之破壞。

5. 本研究之梁柱接頭型式係採用鋼梁翼板全滲透銲接與腹板填角銲接之 接合方式。實驗結果證明,本研究所使用梁柱接合型式之鋼梁可以在 不需經由任何補強方法或減弱(切削)方式,即能發揮預期之強度與 韌性。鋼梁在 SRC 柱混凝土的圍束下,可以有效的使鋼梁於混凝土面 外發展出充分的塑性轉角。

6. 本研究之 SRC 柱接鋼梁接頭試體,在梁柱接頭區嘗試以鋼骨腹板加銲 疊合板(Doubler Plate)之方式提高其剪力強度,以取代梁柱接頭區 圍束箍筋之配置。本研究採用之 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭,除未配置 接頭區箍筋之外,其梁柱接頭設計細則均參照國內「SRC 構造設計規 範」之規定設計。實驗結果顯示,在梁柱接頭區之鋼柱腹板加銲適當 之 疊 合 板 可 有 效 提 昇 梁 柱 接 頭 剪 力 強 度 減 少 梁 柱 接 頭 區 混 凝 土 之 開 裂。實驗結果發現,藉由在接頭區之鋼柱腹板加銲足夠厚度的疊合板 來取代梁柱接頭區之圍束箍筋是可行的,且可簡化 SRC 柱接鋼梁梁柱 接頭處箍筋施工之複雜性。

7. 試驗結果顯示,除交會區鋼柱腹板標稱剪力強度較弱之試體 SRC5-

VR0.58 外,所有其它四支試體均可達到 4 %弧度以上之層間變位角 能力。因此,本研究所使用之增加柱中鋼骨腹板厚度的方式初步證實 可 有 效 的 提 昇 梁 柱 接 頭 處 之 抗 剪 力 強 度 , 使 接 頭 處 之 混 凝 土 減 少 開 裂,並進一步確保鋼梁發揮彎矩變形能力,提昇接頭的韌性。

8. 以一般純鋼構的梁柱接頭而言,當交會區腹板的剪力強度較弱時,可 以藉由剪力變形的消能機制來消耗梁端傳遞來的能量。但在 SRC 柱中 之鋼柱,因為混凝土的圍束,交會區的腹板較不易如純鋼構般可藉由 大量的剪力變形來消能。實驗結果顯示,試體 SRC5-VR0.58 之交會

區鋼柱腹板的標稱剪力強度與交會區最大需求剪力強度比值為 0.58,

鋼梁在未產生塑性鉸前即發生鋼梁拉裂之情形。

9. 另一方面,試驗結果亦顯示,當接頭區鋼骨腹板厚度較薄時,因其所 能 提 供 之 剪 力 強 度 較 小 , 使 其 接 頭 區 混 凝 土 開 裂 與 剪 力 變 形 皆 較 明 顯。由實驗所得之梁柱交會區剪力分配圖中可發現,當提高 SRC 柱中 鋼骨剪力強度時,將減少梁柱交會區混凝土對剪力強度上之貢獻。

10. 綜合而言,本研究之試驗結果顯示,對於在交會區加銲疊合板而未配 置梁柱接頭圍束箍筋之 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭試體,當交會區鋼柱 腹 板 之 標 稱 剪 力 強 度(Vns)pz 大 於 82 % 的 交 會 區 最 大 需 求 剪 力 (Vu)pz

時,本研究所有的四支試體均表現出大於 4 %弧度以上的層間變位角 能力,顯示此種新型梁柱接頭具有優良的韌性。反之,當 (Vns)pz/ (Vu)pz

降至 58 %時,則可能造成鋼梁與 SRC 柱應力傳遞問題。

5.2 建 議

1. 本研究初步建議 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭型式,當欲取消梁柱接頭區 圍束箍筋之配置時,其交會區鋼柱腹板(含疊合板)的標稱剪力強度 與 該 交 會 區 最 大 需 求 剪 力 強 度 之 比 值 , 即(Vns)pz/ (Vu)pz, 不 宜 小 於 0.85,以確保鋼梁之應力能平順地傳遞至 SRC 柱。

2. 本研究 SRC 柱接鋼梁之梁柱接頭,鋼梁與 SRC 柱中鋼骨之接合型式 採用模擬托梁之接合方式,其主要優點在於梁柱接頭處之銲接可先行 在鋼構廠內完成,有助於減少現地銲接施工可能發生的品質不穩定問 題。

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