1.1 前言
台灣為一海島型國家,本來能使用的土地就不多,加上人口成長 快速,為了解決空間需求的問題,建築物逐漸地朝高樓層的方向發 展。在建構一棟高樓之際,除結構體的自重外,有些自然界不可抗拒 的力量是需要被克服的,例如地震力、風力…等;且因台灣地處環太 平洋地震帶,故對於如何降低地震所帶來的災害,被視為建造高樓時 的第一考量。
經過學者多方面的研究,發現將傳統的鋼構造(S)與鋼筋混凝土構 造(RC) 結 合 在 一 起 而 成 的 鋼 骨 鋼 筋 混 凝 土 構 造 (Steel Reinforced Concrete, 簡稱 SRC),能有效地提升建築物的承載與耐震能力。因為 SRC 構造物具備了鋼構造的極佳韌性,故能彌補鋼筋混凝土構造之 混凝土遭破壞時,強度急遽下降之缺點。SRC 構造物是由鋼筋混凝 土包覆著鋼骨之複合型結構系統 (Composite Structural System),所以 相較於純鋼構造,SRC 構造擁有較佳的防火能力;也因為混凝土的 包覆提供了鋼骨束制,再加上混凝土優異之抗壓能力,使得結構物的 側向勁度大幅提升,而減少結構物因受外力造成的側向變形。
由於 SRC 構造物的耐震性能受到一致好評,所以近年來 SRC 構造已逐漸使用於國內的中高層建築物。有關 SRC 構造物的設計,
國內已於 2004 年發布了 SRC 設計規範「鋼骨鋼筋混凝土構造設計 規範與解說」(內政部 2004) 以供國內工程師作為設計 SRC 構造之 依 據 。 惟 國 內 之 SRC 規 範 大 多 根 據 美 國 ACI (2005) 與 AISC-LRFD 規範(1999, 2005) 及日本 AIJ 規範(2001) 訂定,但上述 ACI 與 AISC-LRFD 規範均不是專門於 SRC 構造設計的規範,且美 國於 SRC 構造的建造較少,研究的成果也較少,因此不適合直接採 用。日本 AIJ 規範所使用的設計地震力不同於國內,對延展性之要 求較低,因此其細部設計亦並不適合直接採用。國內外在 SRC 構造 設計上的考量並不盡相同,且國內的本土性實驗較為缺乏,因此建立 國內本土性的實驗數據便顯得重要,以建立國內 SRC 構造設計條文 之依據。
1.2 研究動機
在建構一棟建築物時,安全性是被視為第一考量的因素。若是僅 以安全的角度來建造建築物,雖然能使結構物有效地抵抗外在力量的 衝擊,也能確保使用此結構物之人員生命安全無虞,但是在設計、施
目前國內 SRC 構造普遍應用於中高層建築物中,所以一套健全 良好且符合本土實際情況的設計規範是必要的。國內 SRC 構造設計 規範在制定時,雖參考國外設計規範,然而或因缺少理論與實驗數據 佐證,所以規範中的部分設計條文採取較為保守的型態呈現。為了能 使國內建築物的設計均能達到經濟且安全之期望,所以將對目前國內 SRC 設計規範「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」中較為保守 的條文進一步之檢討,以達更為寬裕的設計理念。
1.3 研究目的
本次研究目的在於探討國內 SRC 設計規範「鋼骨鋼筋混凝土構 造設計規範與解說」內鋼骨鋼筋混凝土柱之鋼骨與鋼梁其撓曲強度比 值之限制須大於 1.0 之合理性。日本之學者於 SRC 柱接鋼梁之接頭 中,採用較小之柱鋼骨尺寸試驗已經有相當之研究成果,並且訂定出 適合日本當地之設計準則。惟國內對於此相關研究仍然相當有限,所 以本研究將進行 SRC 柱之鋼骨與鋼梁其撓曲強度比值小於 1.0 時,探討梁柱接頭之耐震行為。
1.4 研究方法
因鋼筋混凝土與鋼骨複合作用之複雜性,理論分析上有其困難度
,本研究以實驗方式進行,探討 SRC 柱之鋼骨與鋼梁撓曲強度比值 於梁柱接頭耐震行為之影響。試驗規劃以 SRC 柱之鋼骨與鋼梁撓曲 強度比值、強柱弱梁比值為試體參數,用以探討參數變化對接頭強度 與行為之影響。
1.5 報告內容
本報告主要內容如下。第一章介紹 SRC 結構在國內外使用上的 重要性與本研究的目的。第二章回顧國內外相關梁柱接頭之重要文獻
,簡單介紹國內外 SRC 設計規範。第三章介紹實驗計畫的規劃,詳 細說明試體的設計與製作、試驗裝置與試驗的步驟流程。第四章說明 試體的耐震行為與破壞模式,並討論試驗結果。最後章節則為本研究 的結論與建議。