5.1 結論
力梁柱接頭試體,使用的
鋼筋混凝土柱尺寸為650×650,鋼梁尺寸為 H500×200×10×16,鋼梁與鋼筋 混凝土柱採高拉力鋼腱接合,並在鋼梁的下側裝置鋼板消能器,以提供消 能能力,其中試體1 採用挫屈束制鋼板消能器,並於消能鋼板上採對稱圓 切,試體2 亦是採用挫屈束制鋼板消能器,但在消能鋼板上採對稱 直線削切,試體3 則採用十字型鋼板消能器,消能鋼板上採對稱圓弧形削 切,三組預力梁柱接頭試驗的鋼板消能器接用螺栓分別與混凝土柱及鋼梁 接合,且三組鋼板消能器最窄削切處斷面積皆相同,並在設計時配合不同 的初始預力以觀察其整體行為。另外,針對鋼板消能器進行試驗以探討鋼 板消能器的力學行為及破壞機制,並且藉鋼板消能器試驗結果與分析而修 正其設計步驟。針對實驗結果與理論分析,可歸納出以下幾點結論:
1. 由三組試體的力量-位移關係圖中可以明顯發現,因鋼板消能器只架設於 預力梁柱接頭下側,而造成力量-位移關係為非對稱(圖 3.1、圖 3.21 及圖 3.31),其中在正彎矩下鋼板消能器承受拉力,而負彎矩下鋼板消能器承 受壓力,因鋼板消能器承受拉力時與中性軸距離較遠,所以於相同層間 側位移角時正彎矩下鋼板消能器所提供的彎矩較負彎矩下鋼板消能器 所提供的彎矩大,且正彎矩下之遲滯消能面積也較負彎矩之遲滯消能面 積大。
2. 在相同層間側位移角時正、負彎矩下之分離轉角及中性軸也不相同,其 中負彎矩下因梁柱分離的時間較早,因此在層間側位移角0.015 弧度前 造成正彎矩之分離轉角較大,而在層間側位移角0.02 後正、負彎矩下之 分離轉角趨近於相同。中性軸位置在負彎矩下於層間側位移角0.015 時 則已在梁腹板與翼板交接處,而在正彎矩下於層間側位移角0.02 時才達 本研究共試驗三組含不同型式鋼板消能器之預
弧形削
梁腹板與翼板交接處。
3. 由於試體 1 及試體 3 皆施拉約相同的初始預力,且鋼板消能器最窄消切 處斷面積也相同,因此可比較兩者 量-位移關係圖(圖 3.1 及圖 3.31),
可觀察到試體3 所採用的十字型鋼板消能器因受壓力時會造成其削切處 產生挫屈,所以遲滯消能較試體1
果較差。
4. 由鋼板消能器試驗與分析中可得十字型與 H 型鋼板消能器皆因於削切 處產生挫屈因此造成遲滯消能效果的減損,另外利用ABAQUS 分析可 發現軸向應變易集中於圓弧形最窄削切處(圖 3.67)而造成鋼板消能器提 早破壞。挫屈束制鋼板消能器皆採直線消切,並改變直線削切段長度、
圓弧形削切半徑及消能鋼板材質等 數,由ABAQUS 分析所得破裂參 數可發現,當圓弧形削切半徑小於 4 倍消能鋼板厚度時,則直線與圓弧 形削切交界處將產生較大的破裂參數值,表示此處可能產生破壞,並由
實驗可印證若削切圓弧半徑小 鋼板厚度時則消能鋼板將提早
破壞於直線與圓弧形削切交界處(照片 3.39)。
強度 切處採直線
應力。
6.
時,除了遲滯能量之外,其餘各項反應譜值包括吸收能量也似乎沒有太 力
所採用的挫屈束制鋼板消能器所得效
參
於4 倍消能
5. 由鋼板消能器試體 CSED 可發現採圓弧形削切所得降伏強度與極限 較大於最窄處面積乘降伏應力與極限應力,但若消能鋼板削
削切則所得降伏強度與極限強度相近於最窄處面積乘降伏應力與極限
由反應譜分析可發現由非對稱與對稱旗幟模型所得之反應譜,除了在韌 性有明顯差別外,對於遲滯能量、吸收能量、最大相對位移及絕對加速 度等並無顯著影響,而非對稱旗幟模型之韌性較大,是由於負方向的降 伏位移較小,所以相對造成其韌性較大。至於將遲滯能量消釋係數減半
大的差異。
5.2 建議
預力鋼梁與鋼筋混凝土柱接合可避免鋼梁與鋼筋混凝土柱接合的複雜 性,同時此系統也會因鋼梁預力的關係而具有自行復位的能力,同時藉由
須
1. 製作鋼材拉力試片測試其
2. 合系統之行為特性為梁柱介面會在外力作用下產生分離,而
進一步 鋼板消能器消釋地震能量,由於國內外並無相關的設計規範提供參考,仍 進行研究確保其在地震下的反應行為,依據本研究可提如下若干建議:
因A36 低碳鋼材的材料變異性甚大,所以應先 材料性質,並以此作為設計鋼板消能器時之依據。
預力梁柱接
使鋼板消能器因受軸向變形產生遲滯消釋能量,此一行為會因傳統固接 的樓版系統而不易分離,因此需對樓版的效應加以評估。另外本研究僅 針對預力接頭進行反覆載重測試,對含預力接頭構架的行為仍需
地驗證。