1.1 研究背景
由於臺灣地區地狹人稠且經濟活動頻繁,在都市中可供利用的土 地面積有限而造成人口密度的增加,因此較高樓層的建築物逐漸地被 廣泛採用。然而臺灣位於環太平洋地震帶上,高樓建築物之抵抗地震 的能力將十分重要,因此在許多高層結構物中,能承受高軸力與高耐 震性能的鋼骨鋼筋混凝土 (Steel Reinforced Concrete,簡稱SRC) 建築 結構物乃為其中有效解決辦法之一。由於混凝土之抗拉能力遠低於 其抗壓能力,導致其韌性不足、消能效果不佳,產生較嚴重且無預
警的破壞;然而鋼骨構造本身雖具有較大的延展性,但對於較高樓
層其相對的側向勁度較小,易使得結構物之相對位移過大,降低其 舒適性及服務性。
因此,鋼骨鋼筋混凝土係將鋼骨與鋼筋混凝土兩者加以結合之結 構,其兼具兩者許多優點。一般而言,鋼骨鋼筋混凝土結構具有以下 的優點:
1.SRC 結構有較鋼筋混凝土結構為佳的強度,可以使用較長跨度的 梁,加大柱的間距,以增加使用的空間。
2.SRC 結構有較鋼結構為佳的勁度,因此可以減少結構物在風力或地 震力作用下所產生的側向位移,並且可以有效地避免因為過長的 跨距所造成樓版的震動程度。
3.藉由混凝土的包覆所提供的圍束作用,可以降低鋼骨發生局部挫屈
或整體挫屈的可能性,同時也提供了良好的防火被覆。
4.藉由混凝土抗壓能力,可以減少鋼骨的使用量,降低材料的費用。
因此,鋼骨鋼筋混凝土結構結合傳統的建築結構之優點,多年來 已經有許多國家對於鋼骨鋼筋混凝土結構進行深入研究,並制定相關 的規範以作為設計者的參考依據。
過去國內外對於 SRC 結構行為已經廣泛地進行研究,在許多研 究報告中,大部分探討著重於 H 型鋼骨斷面,但在一般的工程實務 上,有時會使用到單對稱的 T 字型鋼骨斷面 (如結構物中的邊柱),
與雙對稱的十字型鋼骨斷面 (如結構物中的內柱)。在 RC 構材之保護 層的混凝土完全未受到圍束作用時,混凝土應力達極限強度後即迅速 遞減;若混凝土受到箍筋或鋼骨良好的圍束作用時,則混凝土之極限 應力可相對增加。所以,SRC 構材的箍筋與鋼骨對於混凝土之圍束的 影響,實在有其深入研究的必要性。
1.2 研究目的
本研究目的在於探討 SRC 構材承受不同的載重方式 (如純彎 矩、軸力-彎矩作用)情況下,以不同的箍筋間距與鋼骨斷面型式,探 討混凝土受箍筋與鋼骨圍束於SRC 構材強度與韌性行為之影響。
1.3 研究方法
本研究係以數值分析的方法,探討混凝土受箍筋與鋼骨圍束於 SRC 構材強度與韌性行為之影響。首先建立分析的模式,藉由分析結 果之彎矩-曲率關係,與已知的實驗資料相互比較,驗證分析模式的 正確性;確立分析模式後進而進行參數分析 (箍筋間距、鋼骨型式、
軸力比、偏心距與正負彎矩),以探討參數變化對圍束效應在強度與 行為的影響。
1.4 研究內容
本文共分為五章。首先在第一章將簡單的介紹 SRC 結構的特色,
並闡述本研究目的與方法。第二章分為兩部份,首先針對美國的 ACI 規範、AISC-LRFD 規範、日本 AIJ 規範與國內規範做簡單的介紹與 探討;進而介紹近年來國內外對於SRC 結構的相關研究報告與文獻回 顧,以了解 SRC 構材過去的研究發展歷程。第三章為說明分析模式 的建立,其中包括定義鋼筋、鋼骨與圍束及非圍束混凝土應力-應變 的關係,並驗證分析模式於 SRC 構材強度的準確性。第四章為討論 參數變化對鋼骨與混凝土圍束效應的影響,並比較各規範及分析模式 預測值。第五章為本研究成果的結論,並提出建議以作為參考。