• 沒有找到結果。

5.1 結論

本研究共試驗了四組削切蓋板梁柱接頭試體,所使用的柱為鋼管混凝 土柱(350

×

350

×

9),鋼梁尺寸為

W

450

×

200

×

9

×

14,削切蓋板則設置在鋼梁上 下側,與梁採用螺栓接合(試體 1、試體 4)、螺栓配合填角焊接合(試體 2) 或採用填角焊接合(試體 3),削切蓋板與鋼管混凝土柱採用全滲透焊接合 (試體 1、試體 2)或利用削切蓋板與另一底板形成 T 形裝置並與柱採螺栓接 合,四組試體的破壞型式皆為削切蓋板產生挫屈破壞,由試體整體行為來 說,削切蓋板梁柱接頭可確保塑性變形發生在削切蓋板上而非梁上,進而 避免梁的挫屈發生,且四組試體在反覆載重作用下皆可達到位移角

θ

= 0.05

弧度而無明顯的強度遞減。本研究針對試體 2、無加勁板之試體 2 及蓋板 梁柱接頭進行有限元素分析,並對削切蓋板進行有限元素分析之參數研 究,探討削切蓋板形狀與尺寸對板抗壓強度的影響

根據本研究試驗結果與有限元素分析,可以歸納出以下幾點結論:

1. 藉由試驗結果與有限元素分析之力量位移關係,將削切蓋板梁柱接頭的 彈性勁度與傳統蓋板梁柱接頭的彈性勁度比較,試體 1 試驗之彈性勁度 48515 kN-m、試體 2 試驗之彈性勁度 48499 kN-m(有限元素分析為 44124 kN-m)、試體 3 試驗之彈性勁度 55079 kN-m、試體 4 試驗之彈性 勁度 48142 kN-m,而蓋板梁柱接頭有限元素分析所得之彈性勁度 45717 kN-m。由上述的比較可以發現削切蓋板梁柱接頭為傳統蓋板梁柱接頭 的彈性勁度 0.97 倍,同時由各組試體的比較分析可以發現,在削切蓋 板上加置加勁板後,並沒有增加試體之彈性勁度,而增加削切蓋板的厚 度,可以提昇削切蓋板梁柱接頭的彈性勁度。

2. 由各組試體試驗之力量位移關係圖中可以發現,試體 1 至試體 4 降伏時

之柱面彎矩強度為 0.61 Mnp、0.8 Mnp、0.8 Mnp及 0.65 Mnp。由上述的比 較可以發現削切蓋板與梁翼板間若採用焊接,降伏時彎矩強度約為梁的 標稱強度 Mnp的 0.8 倍,而試體削切蓋板與梁翼板採用螺栓接合,降伏 時彎矩強度約為梁的標稱強度 Mnp的 0.6 倍。各組試體之削切蓋板所能 發揮之彎矩強度 MRFP、柱面彎矩強度 MRFPF、柱面彎矩強度與梁標稱彎 矩強度之比值 MRFPF /Mnp 及柱面彎矩強度與實際當位於削切蓋板端部 之梁翼板發生降伏時柱面彎矩強度 Myf之比值 MRFPF /Myf列於表 3.3,

由表中各數值的比較可以發現試體 1、試體 3 之最大彎矩強度皆小於實 際 Myf,約為實際 Myf的 0.97 倍,符合第 2.4.1 節所述之試體設計要求;

試體 2 之彎矩強度較試體 1 高,約為實際 Myf的 1.01 倍,顯示在削切蓋 板上加置三角形加勁板能提昇試體彎矩強度約 4 % (表 3.3),而試體 4 之彎矩強度約為實際 Myf的 1.12 倍,原因為試體 4 在上下側削切蓋板各 加置一 T 型防挫屈加勁板,目的為利用此加勁板來防止削切蓋板挫屈,

並藉由 T 型加勁板與削切蓋板開設的長槽型螺栓孔,使得 T 型加勁板 與削切蓋板、梁翼板接合之直徑 16 mm 螺栓能夠滑動,以避免 T 型加 勁板參與削切蓋板的消能行為,但由試驗結果顯示,因在梁翼板上之螺 栓孔並沒有如同 T 型加勁板、削切蓋板一樣開設長槽孔,而限制住接合 螺栓的滑動,造成有一部份力量由 T 型加勁板傳遞,故試體 4 柱面彎 矩強度較當初設計值(0.83 Myf)大。若計算接合 T 型加勁板之螺栓受剪 所造成的柱面彎矩強度,其值約為 147 kN-m,將原本柱面彎矩強度扣 除這部份彎矩強度,則為實際削切蓋板所能發揮之柱面彎矩強度,經計 算約為 0.93 Myf

3. 由各組試體梁端位移分量可知,各組試體主要梁端位移由梁因削切蓋板 塑性變形所致之梁端位移分量所提供,柱、梁柱交會區及梁彈性變形所 提供的比例較小。另外,若削切蓋板採用 T 型裝置與柱接合,梁柱交

會區之剪力變形所造成的梁端位移分量明顯較削切蓋板與柱採焊接接 合小。

4. 由試驗後各組試體梁翼板軸向應變分析可知,各組試體梁翼板最大應變 皆產生於削切蓋板端部之梁翼板,削切蓋板內部之梁翼板軸向應變都很 小,在位移角 5 % 時,各組試體梁翼板之最大應變約等於降伏應變。

若以第 2.3.4 節所述之梁翼板軸向應變來預估,結果顯示在削切蓋板外 部之梁翼板應變正方向上準確,負方向則有差異,削切蓋板內部之梁翼 板應變則與估計值接近。

5. 由試驗結果中各組試體梁腹板剪力分析可知,由蓋板內部之梁腹板剪力 約為油壓致動器之力量的 0.8~0.9 倍,亦即有 0.1~0.2 倍油壓制動器力 量由削切蓋板承受。

6. 藉由試體 2 分析模型、無加勁板之試體 2 分析模型及傳統蓋板梁柱接頭 分析模型有限元素分析,比較發現蓋板梁柱接頭分析模型在三者中有最 大彎矩強度,而無加勁板試體 2 分析模型則小於試體 2 分析模型,顯示 在削切蓋板上設置加勁板對試體強度有影響,與試驗結果相同,分析中 顯示無加勁板之試體 2 分析模型削切蓋板較早挫屈(圖 4.38)。

7. 削切蓋板參數研究中顯示採圓弧型削切之削切蓋板其降伏力量不能以 最窄處面積乘以降伏強度(Py)預估,在參數研究中發現圓弧型削切之削 切蓋板的降伏力量與削切半徑 R 有關(圖 4.61),分析中顯示削切半徑 愈小,削切蓋板的降伏力量與 Py比值愈大。

8. 由參數研究之迴歸分析中顯示削切半徑 R 對削切蓋板挫屈力與降伏力 之比值

P

cr,R

P

yc,R 相關性較低,在非線性迴歸公式中可被忽略。另外,細 長比效應

λ

c

b

R

b

對削切蓋板挫屈力與降伏力之比值

P

cr,R

P

yc,R 有較大 相關性,分析中顯示細長比

λ

c

b

R

b

愈小,

P

cr,R

P

yc,R就愈大。

9. 以非線性迴歸模型預測四組試體削切蓋板的挫屈力量與以 ABAQUS 分

析各試體單一削切蓋板所得之挫屈力量比較如圖 4.77 所示,圖中顯示 非線性迴歸公式預估削切蓋板之挫屈力量與實驗各組試體削切蓋板之 挫屈力量接近,試體 1 誤差為 4 %,試體 2 誤差為 1 %,試體 3 誤差為 4 %,試體 4 誤差為 10 %,試體 4 誤差較大。

5.2 建議

對於日後在削切蓋板梁柱接頭之耐震行為研究,提出下面三點建議:

1. 削切蓋板與梁翼板之接合設計應盡量使用焊接接合或焊接配合摩阻型 螺栓接合,若單一採用摩阻型螺栓設計會造成試體有螺栓滑動的問題,

導致試體初期強度不易升高。

2. 梁腹板與柱剪力板之螺栓接合設計應採用較多的螺栓來傳遞剪力,且剪 力板的設計應更為保守,採用較厚的剪力板,以避免剪力板發生降伏。

3. 在削切蓋板上加置 T 型防挫屈加勁板應在梁翼板上開長槽孔,以利連接 T 型防挫屈加勁板之螺栓滑動,而避免螺栓參與削切蓋板的消能機制,

因而受到削切蓋板傳遞過來的剪力而被剪斷。