1.1 前言
隨著科技與經濟之迅速發展，台灣之人口呈穩定之成長，進而面 臨了地窄人稠之窘境，所以高樓結構勢必成為了一種趨勢。考慮到施 工性及工期，必須便於自動化施工以及自身重量小；結合以上因素，
相較於傳統之鋼筋混凝土結構，具備良好韌性、延展性及輕質之鋼材 結構因而被廣泛應用於高樓結構。除此之外近來環保意識抬頭，鋼材 之回收再利用比例不但高於傳統鋼筋混凝土，成本也較低；並於生產 製造的過程中產生較少的污染，進而響應政府提倡之節能減炭。
由於台灣位處太平洋地震帶上，導致地震次數頻繁，有鑑於此，
鋼骨構架必須具備足夠之耐震能力，即梁柱接頭設計上有足夠之強度 與韌性來消散地震作用下輸入結構物的能量。然而在早期設計上採梁 腹板與柱之剪力板螺栓接合，梁翼板與柱翼板採用全滲透銲接接合 (Bolted Web Welded Flange, BWWF) 之傳統型式接頭，在歷經了美國 的北嶺地震與日本之阪神地震後，發現大量的接頭塑性變形不足，未 能提供消能作用，而發生非預期的脆性破壞。北嶺地震後，更有研究 報告 (FEMA 1995；FEMA 1997a) 指出，其破壞形式包括了梁翼板與 腹板之挫屈與開裂、梁翼近扇形開孔處之開裂、梁翼兩側全滲透銲道 處之開裂、柱翼板之層裂及塊狀開裂、剪力板之撕裂及銲道開裂破壞 等等，而造成這些破壞的主要原因來自於梁柱交接面之需求彎矩強度 最大、斷面幾合不連續造成的應力集中現象，以及銲接接合所帶來的 高入熱量。這些破壞模式使得傳統型式接頭無法提供所需耐震要求，
因此必須著手改良舊有型式接頭來避免以上可能發生之脆性破壞。
1.2 研究目的
近年來國外對於改良型式梁柱接頭之相關研究，多為 H 型柱之 接頭，此種接合方式相較於 H 型梁接箱型柱接頭，其接合細節的差 異造成力學行為、破壞模式有所差異。過去國內研究顯示傳統型式箱 型柱梁柱接頭，其破壞模式多為扇形開孔以及梁翼兩側全滲透銲道處 之撕裂，而一部份則為剪力板撕裂。
本研究將針對國內常見H 型梁接箱型柱型式之鋼骨抗彎構架進 行改良，並施作四組實尺寸試體進行試驗，其中試體斷面均屬較大之 尺寸。改良型式有二，其一對於梁構件並未施加額外之補強或減弱，
惟梁腹之銲接扇形開孔處改採 FEMA-350 (2000) 建議之幾何形狀，
以盼能避免此處提早撕裂破壞而無法提供良好之韌性行為；其二，由 於鋼板厚度為高達35mm~45mm 之厚板，於組立時將帶來更多之厚 板銲接，不但銲接品質不易控制，更於銲接時帶來更多之高入熱量加 速了母材的脆化，提高母材在銲道處於試驗時提早破壞之可能性，有 鑑於此，將採用梁斷面減弱之方式改良，即於梁腹板處開孔，以期能 在此減弱之區段產生塑鉸機制達消能之效果，來降低梁柱接面破壞之 可能性。綜觀以上兩種型式之改良，期盼試驗結果均能達到國內鋼結 構設計規範（內政部營建署 2007）規定之塑性總轉角 0.03 弧度之限 制，以避免再次發生如921 大地震所帶來之巨大損失。
1.3 研究方法
藉由比較各改良型式接頭，考慮其施工性、經濟性後，擇其優者 加以優化改變其型式，再以非線性有限元素分析及實尺寸試體試驗結 果加以驗證其可行性。本論文研究流程如下：
1. 蒐集國內外研究之試驗成果。
2. 建立既有改良接頭及其優化後之模型，利用非線性有限元素 分析，探討其力學行為及設計參數研究。
3. 由分析之結果，選擇成效優良之方式設計製作實尺寸試體。
4. 進行梁柱接頭抗彎實驗，探討其極限強度與韌性能力。
5. 以有限元素分析驗證試驗結果。
1.4 論文內容
本論文內容如下：
第一章：闡述研究之背景、動機與方法。
第二章：藉由國內外梁柱接頭文獻之收集，比較各種接頭型式之韌性 能力與破壞行為，再依照材料力學行為及各文獻訂出梁腹板 開孔式梁柱接頭之簡易設計流程。
第三章：以有限元素分析軟體作為研究工具，比較各種改良型式之接 頭行為。
第四章：四組實尺寸梁柱接頭試體之設計與製作，並詳述試驗流程與 試體行為。
第五章：試驗結果與有限元素分析之比較，並建立分析模型。
第六章：本研究之結論與建議。