第五章 結論與建議
第一節 結論
本 研 究 利 用 二 次 專 家 座 談 會 廣 納 專 家 意 見 ， 歸 納 出 以 下 結 論 ： 1. 此 案 提 出 之 圍 束 繫 桿 設 計 方 法 能 使 工 程 師 簡 易 且 快 速 的
設 計 圍 束 繫 桿 。
2. 有 些 建 案 在 一 樓 的 柱 子 會 承 受 很 大 的 軸 力 ， 有 些 案 子 一 樓 柱 之 軸 力 有 可 能 達 到 軸 向 標 稱 強 度 的 40~50%，此研究 案 在 實 務 上 將 有 所 助 益 。
3. 填 充 型 箱 型 柱 可 配 合 高 強 度 鋼 板 ， 應 可 有 效 減 少 材 料 使 用 量 ， 建 議 此 課 題 於 未 來 可 另 案 研 究 探 討 之 。
4. 防 爆 拉 桿 設 計 所 需 考 慮 的 因 素 與 圍 束 繫 桿 不 同 ， 建 議 另 案 研 究 探 討 之 。
5. 剪 力 釘 對 於 填 充 型 箱 型 柱 的 必 要 性 不 在 本 案 研 究 範 圍 內 ， 過 去 已 有 研 究 發 現 其 實 不 需 配 置 剪 力 釘 即 可 有 不 錯 的 合 成 效 果 ， 建 議 另 案 深 入 探 討 之 。
6. 建 議 另 案 深 入 研 究 「 高 軸 力 作 用 下 填 充 型 箱 型 柱 柱 板 寬 厚 比 對 塑 性 轉 角 容 量 之 影 響 」 。
另 外，基 於 箱 型 柱 鋼 板 之 標 稱 降 伏 強 度 3.5tf cm2、420kgf cm2標 稱 抗 壓 強 度 混 凝 土 、 箱 型 柱 以 全 滲 透 銲 接 製 作 以 及 高 軸 力 作 用(承 受 軸 力 約 為 軸 向 強 度 40%)之條件下，由實驗結果可歸納出以下結論：
1. 不含繫桿、寬厚比為 40 及 48 之填充型箱型柱試體，在高 軸 力 作 用 下 ， 其 彎 矩 強 度 比 （ 實 驗 彎 矩 強 度 除 以 理 論 彎 矩
3% rad，寬厚比 32 的試體在軸力比大於 35%時，塑性 轉 角 容 量 無 法 達 到 3% rad，但是從國內 SRC 規範對填充型 箱 型 柱 柱 板 寬 厚 比 的 規 定 無 法 合 理 預 測 此 結 果 。
4. 建議在軸力比介於 25~35%時，寬厚比上限修正為 32，而 在 軸 力 比 大 於 35%時，需要更多研究來確認寬厚比上限。
整 體 來 說 ， 軸 力 對 填 充 型 箱 型 柱 撓 曲 韌 性 之 影 響 ， 需 要 另 案 進 行 一 系 列 實 驗 或 合 理 的 有 限 元 素 分 析 研 究 ， 以 使 SRC 規 範 對 填 充 型 箱 型 柱 寬 厚 比 規 定 之 修 訂 有 較 為 明 確 的 依 據 。
5. 含繫桿、寬厚比為 40 及 48 之填充型箱型柱試體，在高軸 力 作 用 下，其 彎 矩 強 度 比 相 較 於 未 加 繫 桿 時，提 升 約 15%，
因 其 增 幅 不 大 ， 且 為 求 保 守 ， 建 議 計 算 其 彎 矩 強 度 時 ， 不 必 考 慮 繫 桿 對 混 凝 土 提 供 之 圍 束 效 果 。
6. 寬厚比為 48 之填充型箱型柱試體加上繫桿後，在高軸力作 用 下 ， 其 塑 性 轉 角 容 量 提 升 約 48%。若圍束繫桿能對混凝
58kgf cm 以 上，且 繫 桿 之 間 寬 比 為 0.33，則其塑性轉角容 量 應 該 能 達 到 3% rad。
8. 依 據 本 研 究 結 果 ， 在 軸 力 比 介 於 25~35%時 且 寬 厚 比 介 於 40~48 之 間 時 ， 或 而 在 軸 力 比 大 於 35%時 且 寬 厚 比 介 於 32~48 之間時，可以設計配置足夠的圍束繫桿來提升其撓曲 韌 性 容 量 。
協 辦 機 關 ： 中 華 民 國 結 構 工 程 學 會
依 照 2010 年陶其駿及蔡煒銘之研究報告顯示軸力愈大會使填 充 型 箱 型 柱 之 撓 曲 韌 性 愈 差 ， 當 柱 板 寬 厚 比 為 32 時，軸力與軸向 強 度 的 比 值(簡 稱 軸 力 比)愈 大 ， 塑 性 轉 角 容 量 愈 小 ， 亦 即 撓 曲 韌 性 容 量 愈 差 ； 當 軸 力 比 為 35%時，塑性轉角容量約為 3%；當軸力比 為 50%時，塑性轉角容量僅剩不到 2%；所以即使柱板寬厚比低於 規 範 限 制，當 軸 力 很 大 時，填 充 型 箱 型 柱 的 撓 曲 韌 性 容 量 仍 然 會 略 顯 不 足 ； 本 研 究 又 證 實 當 柱 板 寬 厚 比 為 40 時，塑性轉角容量隨著 軸 力 比 增 加 而 降 低 ， 且 比 柱 板 寬 厚 比 為 32 時更明顯，另外，當柱 板 寬 厚 比 為 48 時，塑性轉角容量隨著軸力比增加而降低的幅度反 而 比 柱 板 寬 厚 比 為 32 及 40 時不明顯，所以有可能可以分成二類型 或 更 多 類 型 ， 此 部 分 需 要 更 多 實 驗 或 是 有 限 元 素 分 析 研 究 來 探 討 之 。
建 議 二
若 要 確 保 良 好 之 撓 曲 韌 性 ， 又 要 使 用 超 過 規 範 規 定 之 柱 板 寬 厚 比
（ 對 3.5tf cm2 鋼 板 為 42），建議以本文計算螺桿圍束應力之計算 方 式 ， 可 使 用 能 提 供 的 圍 束 應 力 達 36kgf cm2 以 上 之 圍 束 繫 桿 ， 應 能 將 柱 板 寬 厚 比 放 寬 到 結 實 斷 面 寬 厚 比（ 對 3.5tf cm2 鋼 板 為 61）。
至 今 尚 未 有 使 用 高 軸 力 高 強 度 混 凝 土 之 填 充 型 箱 型 柱 撓 曲 行 為 研 究 ， 建 議 再 增 加 圍 束 繫 桿 之 後 續 研 究 以 提 出 合 理 之 耐 震 斷 面 b/t 限 制 ， 以 因 應 不 同 混 凝 土 標 稱 強 度 之 情 況 。
建 議 三
立 即 可 行 建 議 ： 推 動 含 繫 桿 混 凝 土 箱 型 柱 撓 曲 之 防 火 行 為 研 究 主 辦 機 關 ： 內 政 部 建 築 研 究 所 、 營 建 署
協 辦 機 關 ： 中 華 民 國 結 構 工 程 學 會
由 97 年度研究案專家座談會之內容可知，混凝土之耐火性能
比 鋼 材 優 良，當 含 混 凝 土 箱 型 柱 受 到 火 害 時，即 使 箱 型 柱 喪 失 承 載 能 力，內 部 之 混 凝 土 仍 可 具 有 一 定 之 承 載 能 力，故 其 防 火 被 覆 之 需 求 比 鋼 結 構 低 ， 值 得 研 究 與 推 廣 。
建 議 四
中 長 期 建 議 ： 於 鋼 骨 鋼 筋 混 凝 土 規 範 第 3.4 節增加限制 主 辦 機 關 ： 內 政 部 建 築 研 究 所 、 營 建 署
協 辦 機 關 ： 中 華 民 國 結 構 工 程 學 會
當 箱 型 柱 鋼 板 之 標 稱 降 伏 強 度 為 3.5tf cm2時 ， 含 混 凝 土 箱 型 柱 之 軸 力 不 得 超 過 軸 向 強 度 之 25% ； 在 軸 力 介 於 軸 向 強 度 之 25~35%時，寬厚比上限應下修為 32。若配置經過合理設計的圍束 繫 桿 ， 且 有 相 關 文 獻 或 研 究 佐 證 ， 則 可 適 當 放 寬 柱 板 寬 厚 比 限 制 ， 放 寬 幅 度 可 依 據 相 關 文 獻 或 研 究 之 結 果 來 決 定 。
建 議 五
中 長 期 建 議：舉 辦 含 混 凝 土 箱 型 柱 及 相 關 研 究 課 題 之 成 果 發 表 會
附錄一 專家座談會會議紀錄
含繫桿填充型箱型柱高軸力下之撓曲行為與設計 第一次專家座談會會議紀錄
會議時間：一百年七月七日（星期四）上午 10:00~12:00 會議地點：台灣科技大學工程二館 E2-222 會議室
主 持 人：陳正誠教授
記 錄：黃國倫博士後研究員
出 席 委 員 ： 永 峻 工 程 顧 問 公 司 張敬昌協理、曾慶正結 構技 師 事 務 所 曾 慶 正 技 師 、 蔡 東 和 結 構 工 程 技 師 事 務 所 蔡 東 和 總 經 理 、 聯 邦 工 程 顧 問 股 份 有 限 公 司 蘇晴茂總經理(依單位筆劃排序)以及【內政部 建築研究所】李台光博士、陳柏端博士
列 席 人 員 ： 國 立 台 灣 科 技 大 學 營 建 工 程 系 黃 國 倫 博 士 後 研 究、蔡宜樺博士後研究、柯人文博士候選人 會議議程：
1. 主持人進行簡報，簡報講義如附件。
2. 座談與討論 3. 散會
座談內容概要：
一、 永峻工程顧問公司 張敬昌協理
1. 目前此案提出之圍束繫桿設計方法能使工程師簡易 且快速的設計圍束繫桿。
二、 曾慶正結構技師事務所 曾慶正技師：
1. 實驗時試體在軸力及彎矩反覆作用下，應考慮二次 效應修正軸力及彎矩。
三、 蔡東和結構工程技師事務所 蔡東和總經理：
對 防 爆 拉 桿 提 出 一 些 設 計 方 法 建 議 ， 以 供 業 界 參 考 使用。
五、 台科大 陳正誠教授：
1. 對於承受低軸力作用的填充型箱型柱，則在柱可能 產生塑鉸的位置（如一樓柱底或是頂樓柱頂），加 裝 適 當 設 計 的 圍 束 繫 桿 ， 可 以 提 升 其 撓 曲 韌 性 容 量，是值得應用於實務的方法。
2. 待高軸力作用下撓曲反覆載重試驗完成，數據分析 也完成之後，應能對圍束繫桿提出更完整之簡易設 計方法。
3. 本研究於實驗時之量測儀器配置可用來修正二次效 應之影響。
4. 使用高強度鋼板之填充型箱型柱，目前礙於高強度 鋼板尚未量產，且實驗用鋼量相對於業界較少，鋼 板很難取得，故僅完成一些軸向行為研究，建議此 課題於未來可另案研究探討之。
5. 由 於 防 爆 拉 桿 設 計 所 需 考 慮 的 因 素 與 圍 束 繫 桿 不
記 錄：黃國倫博士後研究員
出 席 委 員 ： 中 國 鋼 鐵 結 構 股 份 有 限 公 司 蔡 武 松 經 理 、 台 北 市 結 構 技 師 工 會 陳 正 平 技 師 、 台 聯 工 程 顧 問 股 份 有 限 公 司 柯 鎮 洋 總 經 理 、 永 峻 工 程 顧 問 公 司 鍾 俊 宏 協 理 、 國 立 交 通 大 學 土 木 工 程 學 系 陳 誠 直 教 授 、 理 成 工 業 股 份 有 限 公 司 梁 文 德 副 總 經 理 (依單位筆劃排序)以及【內政部建築研究所】
陶其駿主任、李台光博士、陳柏端博士、詹鎧慎 研發替代役
列席人員：黃國倫博士後研究、蔡宛昀碩士生 會議議程：
1. 主持人進行簡報，簡報講義如附件。
2. 座談與討論 3. 散會
座談內容概要：
1. 圍束繫桿具有剪力釘的效果，對合成效應有一定的
附錄二 期中、期末審查會議審查意見回應表
「 含 繫 桿 填 充 型 箱 型 柱 高 軸 力 下 之 撓 曲 行 為 與 設 計 」 期 中 審 查 ：
曾 技 師 慶 祥
(2)
繫 桿 對 低 軸 力 填 充 型 箱 型 柱合 於 預 定 進 度 。
石 建 築 師 正 義
點 之 一 為 混 凝 土 回 收 容 易，今 增 加 繫 桿，會 影 響 此 優 點 否 ？
的 優 點，但 比 RC 構件的混凝土回 收 仍 然 算 是 相 對 簡 單 。
(2)
對 於 常 用 之 柱 構 材，表 列 繫 桿 之 設 計 結 果，供 工 程 師 參 考 。不 在 本 計 畫 範 圍 ， 建 議 另 案 研 究 之 。
(3)
雖 然 施 工 用 繫 桿 並 非 本 研 究 之 課 題，後 續 之 研 究 若 能 一 併 考 量，可 有 助 於 本 研 究 成 果 之 推 廣 。建 議 另 案 研 究 之 。
附錄三 填充型箱型柱軸力-彎矩互制曲線分析方式
一、材料參數：
邊長設為
D，鋼板斷面厚度為
t，混凝土強度為
f ′c，正方 形箱型柱之彈性模數為
Es，鋼 板 降 伏 強 度 為
f ，y偏 心 距 為
e。D B
t
B eb
t
二、分析前之基本假設：
1. 平面橫斷面在彎曲後仍保持平面；因此應變從中性軸呈 線性變化。
2. 箱型柱鋼板應力-應變曲線為完美彈塑性。
3. 在張力區即中性軸以下之區域混凝土不提供力量，拉力 由鋼版提供。
4. 混凝土破壞時，即壓碎時之應變為 ε
c=0.003。
5. 混凝土破壞之應力分佈使用矩形惠特尼方塊分析。
εsy
( ) ( )
(3)計算拉力控制破壞 P、M 及 e
2
εsy
Use “fully plastic” for steel box column
⎟⎠
2 2
參考書目
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