試驗結果與討論

本研究共計16支銲接箱型柱試驗，其中5支試體為常溫下極限強度試驗。常 溫下極限強度試驗目的在於建立箱型柱基本資料，以作為後續高溫試驗加載之參 考依據。試驗結果依銲接型式及寬厚比分為兩系列探討並針對極限強度、勁度及 破壞模式等行為進行探討。常溫下試驗極限強度如表3.3所列，其中各試體之預 估強度乃依據極限設計規範所得計算結果；各試體載重-位移圖如圖3.5。

一、銲接型式之影響

在銲接型式影響方面，分別針對全滲透銲開槽於翼板之16A1試體、全滲透銲 開槽於腹板之16B1試體及部分滲透銲之16C1試體進行討論。由表3.4得知編號 16A1、16B1及16C1等試體因銲接型式及開槽位置不同，其極限強度亦不同。編號 16B1之試體極限強度為最高12439KN，編號16A1之試體極限強度為11537KN，其強 度為編號16B1試體的0.93倍；編號16C1之試體極限強度為10830KN，其強度為編 號16B1試體的0.87倍，三組試體破壞型式均為局部挫屈。由表3.4得知編號16A1 之試體與編號16B1之試體兩者韌性係數相同為2.1，編號16C1之試體韌性係數為

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1.5，由此可知採用全滲透銲接之試體韌性較採用部分滲透銲接佳。綜合言之，

全滲透銲接開槽於腹板之極限強度較開槽於翼板處高出7%。全滲透銲接之極限強 度較部分滲透銲高出13%，勁度及韌性也高於部分滲透銲接。

二、 寬厚比之影響

在寬厚比之影響方面採用部分滲透銲開槽於翼板，但寬厚比不同的三支試 體，包含寬厚比為 32 之 16C1 試體、寬厚比為 26 之 20C1 試體及寬厚比為 16 之 28C1 試體。試體之斷面性質參照表 3.3 其中編號 16C1 之試體屬於半結實斷面、

編號 20C1 之試體屬於結實斷面，而編號 28C1 之試體寬厚比較小，但未達塑性斷 面韌性需求之規定。由表 3.3 得知，編號 16C1 之試體極限強度為 10830KN，編 號 20C1 之試體極限強度為 14225KN，編號 28C1 之試體極限強度為 19571KN，由 此可知鋼柱之極限強度隨著寬厚比之減小而提高。由圖 3.4 可知此三支試體的初 始勁度並無差異，但由表 3.4 得知編號 16C1 之試體韌性係數為 1.5，編號 20C1 之試體韌性係數為 1.7，編號 28C1 之試體韌性係數為 5.6，韌性係數隨著寬厚比 變小而有明顯之提升。

試體破壞模式隨著寬厚比變小由局部挫屈變成銲道開裂，編號 20C1 之試體 及編號 28C1 之試體寬厚比較小，柱板具有良好的變形能力，但因柱板採用部分 滲透銲故兩支試體在達降伏應力後因局部挫屈導致銲道開裂。因此若要確保鋼柱 之韌性，除了寬厚比之要求外，柱板間銲道不建議採用部分滲透銲。

29 20C1 550x550x20x20 26 14342 12191 14225 0.99

局部挫屈 後銲道開

裂 28C1 500x500x28x28 16 17825 15151 19571 1.10

局部挫屈

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圖 3-5 各試體常溫下載重變形圖 (資料來源：本研究試驗結果繪製)

照片3-1 常溫下極限強度試驗16A1 試驗照片 (資料來源：本研究拍攝)

0  5000  10000  15000  20000  25000 

0  10  20  30  40  50 

Fo rc e   (KN)

Displacement  (mm)

16A1 16B1 16C1 20C1 28C1

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照片3-2 常溫下極限強度試驗16B1 試驗照片 (資料來源：本研究拍攝)

照片3-3 常溫下極限強度試驗16C1 試驗照片 (資料來源：本研究拍攝)

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照片3-4 常溫下極限強度試驗20C1 試驗照片 (資料來源：本研究拍攝)

照片3-5 常溫下極限強度試驗28C1 試驗照片 (資料來源：本研究拍攝)

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