第四章 試驗結果與分析討論
第一節 試驗結果觀察
一、 L1 試體
本試體設計為撓曲破壞，橫向鋼筋比是 0.8%且間距是 90 mm；縱向鋼筋比是 2.68% (21 根#7)。橫向鋼筋的拉伸強度為 378 MPa、試驗當天混凝土的抗壓強度為 23.57 MPa 及軸壓力為 622 kN(實際壓力比 0.088 f’cAg)。在位移比達 0.125%時，第一 道撓曲裂縫出現在柱底部，隨著位移比增加裂縫也逐漸從柱的邊緣擴展至中間；在 位移比 0.375%時逐漸延伸成接近 45 度的斜向裂縫；在位移比 1.5%時，壓力側的柱 底部發展了很多垂直裂縫，使得該區的保護層開始碎裂。 在位移比 2%時，試體達 最大能承受的側向力 455.1 kN，之後，隨著位移比增加，破碎的區域也從底部向上 擴散，保護層也剝落直到肉眼看見已挫屈的鋼筋；在位移比 5%時，鋼筋籠內的核 心混凝土也亦開始碎裂。最後，在位移比 6%時停止了試驗，此時的縱向鋼筋已挫 屈但沒有斷裂，圖 4-1 顯示 L1 柱的遲滯迴圈（側力與位移曲線）及理想化雙線性近 似[19]，圖 4-2 圖 4-2 顯示在最大側向力作用下的試體照片及試驗結束時試體的照 片。
(a) (b)
圖 4-1 L1 柱：(a)遲滯迴圈反應;(b)遲滯迴圈的包絡線
(a) (b)
圖 4-2 L1 柱破壞示意圖：(a)最大側向力時;(b)試驗結束時
二、
L2 試體
L2 柱是從矩形斷面補強成 L 形斷面，成為一 L 形補強柱。該柱的橫向鋼筋比是 0.8%且間距是 90 mm；縱向鋼筋比是 2.68% (21 根#7)。試驗當天橫向鋼筋的拉伸強 度為 378 MPa、混凝土的抗壓強度為 23.57 MPa 及軸壓力為 622 kN (實際壓力比 0.1f’cAg)。在位移比 0.125%時，第一道撓曲裂縫出現在拉力側，隨著位移比逐漸增 加，產生的裂縫也逐漸發展成 45 度的撓剪裂縫，且裂縫逐漸延伸與擴大並集中於 柱的底部；在位移比 0.375%時，在補強區域的底部開始出現裂縫，之後就在補強的 區域及基礎之間產生間隙，並隨著側向力之反覆，柱底間隙產生反覆之開合(圖 4-3 圖 4-3)，產生類似搖擺柱柱底之行為，此因補強區域縱向鋼筋沒有連續埋入基礎之 故。在位移比為 -3%時，試體產生最大側向力-381 kN，這時，補強的區域混凝土開 始破裂及剝落，但是裡面的縱向鋼筋並沒有挫屈，此係因縱向鋼筋未埋入基礎，導 致受拉應力甚小，而使鋼筋不因受拉塑性變形導致受壓易於挫屈。最後，在位移比 4%時，原斷面的混凝土開始剝落直到肉眼看見已挫屈的縱向鋼筋，且破碎的區域持 續增加直到試驗結束。L2 柱的遲滯迴圈及理想化雙線性近似[19]如圖 4-4 圖 4-4所 示，而在最大側向力作用下及試驗結束時試體的照片如圖 4-5 圖 4-5所示。
(a) (b)
圖 4-3 L2 柱底與基礎間隙:(a)間隙閉合;(b)間隙打開
(a) (b)
圖 4-4 L2 柱：(a)遲滯迴圈反應;(b)遲滯迴圈的包絡線
(a) (b)
圖 4-5 L2 柱破壞示意圖：(a)最大側向力時; (b)試驗結束時
三、
L3 試體
本試體設計為剪力破壞，橫向鋼筋比是 0.24%且間距是 300 mm；縱向鋼筋比 是 2.68%(21 根#7)。試驗當天橫向鋼筋的拉伸強度為 378 MPa、混凝土的抗壓強度 為 23.57 MPa 及軸壓力為 622 kN(實際壓力比 0.088 f’cAg)。第一道撓曲裂縫出現在柱 的底部，隨著位移比增加，產生出的裂縫會逐漸往柱中心延伸；在位移比 0.25%時，
逐漸轉變為 45 度的斜向裂縫；在位移比 0.75%時，第一道剪力裂縫出現在柱中間 段並隨著位移比增加持續擴展。在位移比 2.0%時，試體出現了它的最大能承受的 側向力 463.3kN，此時會發現在壓力側底部會有許多垂直裂縫而保護層開始破裂、
剝落，在位移比 3.0%時，一道顯著剪力裂縫從柱頂延伸至柱底，其角度為 60 度，
此時柱底的混凝土開始破裂及剝落直到肉眼可看見已挫屈的縱向鋼筋。最後，此試 驗在位移比 4.0%時結束，此時的力量約只剩最大力量的 10%(54.09 kN)，L3 柱的遲 滯迴圈及理想化雙線性近似[19]如圖 4-6 圖 4-6所示，而在最大側向力作用下及試驗 結束時試體的照片如圖 4-7 圖 4-7所示。
(a) (b)
圖 4-6 L3 柱：(a)遲滯迴圈反應; (b)遲滯迴圈的包絡線
(a) (b)
圖 4-7 L3 柱破壞示意圖：(a)最大側向力時; (b)試驗結束時
四、
L4 試體
本試體設計為剪力破壞，橫向鋼筋比是 0.24 %且間距是 300 mm；縱向鋼筋比 是 2.68 %(21 根#7)。試驗當天橫向鋼筋的拉伸強度為 378 MPa、混凝土的抗壓強度 為 30.77 MPa 及軸壓力為 622 kN (實際壓力比 0.067 f’cAg)，L4 柱的淨高是 1250 mm 比起其他試體淨高(1650 mm)矮了 400 mm。在位移比 0.125%時，第一道撓曲裂縫 出現在柱的底部，隨著位移比增加，新的裂縫逐漸往柱中心展開；在位移比 0.375%
時，變化成 45 度的斜向裂縫；在位移比 1.0%時，許多剪力裂縫在柱頂生成並隨著 位移比增加逐漸發展到柱底。在位移比 2.0%時，試體出現了它的最大能承受的側 向力 549.47 kN，此時可發現壓力側有一些垂直裂縫在柱高的方向發展，且壓力側 底部的混凝土已經開裂及剝落；在位移比 3.0%時，一道顯著的剪力裂縫從柱頂發展 至柱底，其角度變化從 45 度至 60 度。最後，此試驗在位移比 3.0%時結束，此時 的力量約只剩最大力量的 47 %(257 kN)，L4 柱的遲滯迴圈及理想化雙線性近似[19]
如圖 4-8 圖 4-8所示，而在最大側向力作用下及試驗結束時試體的照片如圖 4-9 圖 4-9所示。
(a) (b)
圖 4-8 L4 柱：(a)遲滯迴圈反應; (b)遲滯迴圈的包絡線
(a) (b)
圖 4-9 L4 柱破壞示意圖：(a)最大側向力時; (b)試驗結束時
五、
T1X 試體
本試體設計為撓曲破壞，橫向鋼筋比是 0.91 %且間距是 90 mm；縱向鋼筋比是 2.76 %(28 根#7)。試驗當天橫向鋼筋的拉伸強度為 378 MPa、混凝土的抗壓強度為 30.77 MPa 及軸壓力為 1195 kN(實際壓力比 0.101 f’cAg)，且側向力作用在柱斷面之 弱軸上（沿腹版方向）。在位移比 0.125%時，許多撓曲裂縫出現在柱的底部，隨著 位移比逐漸增加，這些裂縫逐漸衍生且發展成斜向裂縫，在這期間也會有新的撓曲
裂縫從柱底逐漸發展；在位移比 1.0%時，許多垂直裂縫從柱底出現且向上延伸，
這時保護層開始開裂及剝落。在位移比 -2.0%時，試體出現了它的最大能承受的側 向力-635 kN，隨著位移比增加，已經沒有新的裂縫產生而破碎的區域逐漸擴大至柱 中間，甚至連挫曲的鋼筋都能用肉眼看見，在位移比 5.0%時，在柱腹版的核心混 凝土皆已破裂；在位移比 6.0%時，有鋼筋被拉斷。最後，此試驗在位移比 7.0%結 束，在腹版上的核心混凝土皆已碎裂且有 4 根主筋被拉斷，此時的力量約只剩最大 力量的 40%，T1X 柱的遲滯迴圈及理想化雙線性近似[19]如圖 4-10 圖 4-10所示，而 在最大側向力作用下及試驗結束時試體的照片如圖 4-11 圖 4-11所示。
(a) (b)
圖 4-10 T1X 柱：(a)遲滯迴圈反應; (b)遲滯迴圈的包絡線
(a) (b)
圖 4-11 T1X 柱破壞示意圖：(a)最大側向力時; (b)試驗結束時
六、
T2X 試體
本試體設計為剪力破壞，橫向鋼筋比是 0.20 %且間距是 400 mm；縱向鋼筋比 是 2.76 %(28 根#7)。試驗當天橫向鋼筋的拉伸強度為 378 MPa、混凝土的抗壓強度 為 30.77 MPa 及軸壓力為 1195 kN(實際壓力比 0.101 f’cAg)，且側向力作用在弱軸上
（沿腹版方向）。在位移比 0.25 %時，第一道撓曲裂縫出現在柱腹的底部，從位移 比 0.375%~0.75%，很多的撓曲裂縫陸續出現並發展成 45 度的斜向裂縫， 在位移比 1.0%時 ，開始有剪力裂縫從柱頂開始發展，此時，試體出現了它的最大能承受的 側向力 591 kN；在位移比 3.0%時，剪力裂縫已經變寬且延伸到整個柱身，進而導 致試體底部的混凝土開始大規模碎裂到破壞，鋼筋也顯著挫屈，此時宣告試驗結束，
T2X 柱的遲滯迴圈及理想化雙線性近似[19]如圖 4-12 圖 4-12所示，而在最大側向力 作用下及試驗結束時試體的照片如圖 4-13 圖 4-13所示。
(a) (b)
圖 4-12 T2X 柱：(a)遲滯迴圈反應; (b)遲滯迴圈的包絡線
(a) (b)
圖 4-13 T2X 柱破壞示意圖：(a)最大側向力時; (b)試驗結束時
七、
T1Y 試體
本試體設計為撓曲破壞，橫向鋼筋比是 0.68 %且間距是 90 mm；縱向鋼筋比是 2.76 %(28 根#7)。試驗當天橫向鋼筋的拉伸強度為 378 MPa、混凝土的抗壓強度為 32.15 MPa 及軸壓力為 1195 kN(實際壓力比 0.097 f’cAg)，且側向力沿著柱的翼緣方 向作用（強軸方向）。在位移比 0.125%時，第一道撓曲裂縫出現在柱的底部且隨著 位移比增加逐漸發展；在位移比 0.375%時，第一道斜向裂縫從撓曲裂縫發展而成
且出現在柱底附近，其長約 500 mm； 在位移比 0.75%時，許多斜向裂縫陸續在柱 的中間出現且發展到跨越彼此延伸到柱的底部。在位移比 1.5%時，試體達到最大 能承受的側向力 827 kN 且在壓力側底部的混凝土已經開裂，在位移比逐漸增加下，
開裂的區域逐漸變大，保護層剝落且肉眼也看見挫屈的鋼筋，大部分的破壞都在柱 的翼版區域，柱的腹版區域是在位移比 4.0 %結束時才開始開裂。最後，此試驗在 位移比 5.0%結束，最外層的主筋被拉斷，此時的力量約只剩最大力量的 70%，T1Y 柱的遲滯迴圈及理想化雙線性近似[19]如圖 4-14 圖 4-14所示，而在最大側向力作用 下及試驗結束時試體的照片如圖 4-15 圖 4-15所示。
(a) (b)
圖 4-14 T1Y 柱：(a)遲滯迴圈反應; (b)遲滯迴圈的包絡線
(a) (b)
圖 4-15 T1Y 柱破壞示意圖：(a)最大側向力時; (b)試驗結束時
八、
T2Y 試體
本試體設計為剪力破壞，橫向鋼筋比是 0.15 %且間距是 400 mm；縱向鋼筋比 是 2.76 %(28 根#7)。試驗當天橫向鋼筋的拉伸強度為 378 MPa、混凝土的抗壓強度 為 32.15 MPa 及軸壓力為 1195 kN(實際壓力比 0.097 f’cAg)，且側向力沿著柱的翼緣 方向作用（強軸方向）。在位移比 0.125%時，第一道撓曲裂縫出現在柱的底部且隨 著位移比增加逐漸發展，且逐漸由柱邊緣擴展到柱的中間；在位移比 0.25%時，第 一道斜向裂縫從撓曲裂縫發展而成，且持續發展，其角度變化從 45 度至 60 度； 在 位移比 0.75%時，一道顯著斜向裂縫形成且隨著位移比增加而變寬。在位移比 1.0%
時，試體出現了它的最大能承受的側向力 741.8 kN ；在位移比 1.5%結束時，保護 層沿著斜向裂縫方向剝落，且壓力側底部混凝土已經開裂。最後，此試驗在位移比 2.0%結束，此時的力量約只剩最大力量的 30%，T2Y 柱的遲滯迴圈及理想化雙線性 近似[19]如圖 4-16 圖 4-16所示，在最大側向力作用下及試驗結束時試體的照片如圖 4-17 圖 4-17所示。
(a) (b)
圖 4-16 T2Y 柱：(a)遲滯迴圈反應; (b)遲滯迴圈的包絡線
圖 4-17 T2Y 柱破壞示意圖：(a)最大側向力時; (b)試驗結束時
九、
T3Y 試體
T3Y 柱是從原來的矩形斷面補強成 T 形斷面，變成一 T 形補強柱。該柱的橫向 鋼筋比是 0.68 %且間距是 90 mm；縱向鋼筋比是 2.68 %(21 根#7)。試驗當天橫向鋼 筋的拉伸強度為 378 MPa、混凝土的抗壓強度為 32.15 MPa 及軸壓力為 1195 kN(實 際壓力比 0.118 f’cAg)。在位移比 0.125 %時，第一道撓曲裂縫出現在柱翼緣拉力側，
在位移比逐漸增加下，這些裂縫逐漸發展成 45 度撓剪裂縫及變化成斜向裂縫發展
至柱腹底部；在位移比 0.75 %時，柱的補強區域底部開始開裂並產生了間隙，並隨 著載重之反覆而隨之反覆打開與閉合(圖 4-18 圖 4-18)，類似搖擺柱之行為。在位移
至柱腹底部；在位移比 0.75 %時，柱的補強區域底部開始開裂並產生了間隙，並隨 著載重之反覆而隨之反覆打開與閉合(圖 4-18 圖 4-18)，類似搖擺柱之行為。在位移