第一章 緒論 1.1 前言
在現今社會中，一般建築仍以採用鋼筋混凝土結構為主。隨著科 技進步，及自然環境因素之催促下，鋼骨鋼筋混凝土結構孕育而生。
其中鋼材大量使用造成成本大幅提升，加上台灣為海島型氣候，空氣 中蘊涵著極高濕度，往往造成鋼材嚴重腐蝕。
文明國家之建設水準日益漸進，各種施工方法、設計概念層出不 窮，許多國內外之學者亦在建築材料方面投入大量人力、物力及財力 加以探討測試。由於生活水準提高，現今使用者較以往更加注重建築 物美觀，尋找鋼材之替代合金材料更成為眾多學者之目標。在日常生 活中，鋁合金已被廣泛地使用，舉凡運輸工具、家庭五金、電器用品，
甚至食品容器。故建築工業在未來亦有機會利用鋁合金取代鋼材於結 構物中之存在。
鋁合金優點眾多，諸如：抗蝕性佳、優良之表面處理性、耐低溫、
成形性好。因抗蝕性佳，則鋁合金可適用於任何環境下；優良之表面 處理性，可利用不同之化學染劑產生各種色彩及高硬度之皮膜；低溫 狀態不如鋼材有脆化的問題，而在高溫狀態，現今亦已研發出抗高溫 之鋁合金，使純鋁不耐高溫之特性不復存在，且其成形性佳，施工便
利，工期縮短，進而減少成本。
1.2 研究動機
因鋁合金強度及硬度均較鋼材低，可承受之載重亦不及鋼材，若 用於一般建築設計，會使其需求量過高，造成成本提高，且設計空間 亦須加大。但考慮到其與鋼材相當之延展性，故發展鋁合金管柱內填 充混凝土（Concrete-Filled Aluminum Alloy Tube，簡稱 CFAAT）之施 工方法，使其中混凝土得到周圍鋁合金管圍束應力，提高混凝土柱之 抗壓強度及韌性，則可充分展現鋁合金與混凝土彼此之優點。本研究 以鋁合金管柱填充混凝土後，探討 CFAAT 之圍束應力、軸壓強度以 及鋁合金管與混凝土間之結合性。
1.3 研究目的
本研究主要目的是探討 CFAAT 短柱試體在不同變數下鋁合金管 對混凝土之圍束效果、CFAAT 之軸向應力-軸向應變關係、軸向 應力-徑向應變的關係及其極限強度，並與未圍束之混凝土柱及純鋁 合金管柱比較。研究中採用之變數包括混凝土強度、鋁合金中空管之 形狀與寬厚比值等，藉此了解鋁合金管對於混凝土所提供之圍束效果，
以作為未來鋁合金管柱內填充混凝土結構物設計之參考。
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1.4 研究方法
本實驗分別設置鋁合金圓管及方管試體進行軸壓試驗，藉以了解 圍束混凝土後，何種管斷面能有效造成混凝土強度之提升，並藉由不 同寬厚比之鋁合金管，觀察介於多少寬厚比值間之試體，能發揮最佳 之圍束效果。另外，對於鋁合金管內填充普通強度混凝土與高強度混 凝土所提供之圍束效果亦進行研究。
1.5 研究內容
本文報告內容分為五章。第一章介紹鋁合金特色與研究目的，並 說明研究方法。第二章回顧國內外鋼管填充混凝土(Concrete-Filled Steel Tube，簡稱 CFT)、鋁合金及混凝土於各式材料圍束下之軸壓相 關設計規範與重要文獻。第三章為實驗規劃，說明試體設計、製作過 程、實驗儀器與配置、及試驗方法與流程。第四章為試驗結果與討論，
討論試體之設計強度計算、破壞模式、及圍束效應。第五章為本研究 之結論與建議。
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