試驗規畫

針對預力鋼梁接 CFT 柱接頭含消能鋼棒構造進行試驗，研究預力接 合之新型梁柱接頭，將消能機制控制於具挫屈束制功能的消能鋼棒，故

持彈性狀態。本計畫藉由試驗了解預力鋼梁接 CFT 柱接頭含消能鋼棒之 接頭行為及其各參數變化下對於消能效果及設計的影響。

3.3.1 試驗簡介

計畫進行六組十字型內梁柱子結構之含消能鋼棒預力鋼梁接 CFT 柱接頭，對於試驗設置台的試體邊界條件設定，乃模擬地震力作用於實 際建築結構時，結構產生側向變位，讓反曲點產生於梁與柱跨距之中 點，以鉸接點模擬梁柱構件之四個反曲點，如圖 3.5 所示。

由反曲點範圍，可得柱兩反曲點距 3.48 公尺，梁兩反曲點距 6 公尺。

試體尺寸在考量安裝於本計畫試驗使用之試驗設置台的實際需求後，設 置台全貌如圖 3.6 所見，決定試體尺寸為高 3.43 公尺，梁跨度 6.8 公尺 之十字型內梁柱接頭，依此尺寸設計本計畫所有梁柱接頭試體。

3.3.2 試體規畫

鑒於國內外對預力梁柱接頭都尚於研究階段，無相關的設計規範，

因此利用前章所推導的理論公式，配合鋼結構設計規範設計。本研究所 進行預力鋼梁接 CFT 柱接頭含消能鋼棒試驗概念，為利用束制型消能鋼 棒受拉降伏及受壓降伏之塑性變形，來消散地震力所傳入結構物之能 量。為更深入研究了解預力梁柱接頭之參數影響及行為特性，對六組試 體進行參數變化，以利建立預力梁柱接頭之相關設計辦法。

六組實尺寸試體柱斷面皆採用 400×400×10 mm 之矩形 CFT 柱，鋼 梁採用型號為 H500×200×10×16 mm 之 H 型熱軋型鋼，CFT 柱鋼管與鋼 梁皆為 A572 Gr. 50 之鋼材。由於預力梁柱接頭在設計概念上，預期梁

柱接保持於彈性行為，故重複使用試體，因此矩形 CFT 柱製作兩支，而 鋼梁製作四組共八支。

消能構件為直徑 16 mm 或 22 mm 之鋼棒，外套上挫屈束制鋼管，

以組成挫屈束制鋼消能鋼棒。鋼管用以束制消能鋼棒於受壓時，挫屈變 形過大讓鋼棒能藉由束制之效果，達受壓降伏消能狀態。

考量鋼絞線在試驗時因梁柱接合面縫隙開啟如圖 1.1 所示，造成鋼 絞線伸長，使其內力會有所增加，使鋼梁在受彎矩作用外，還增加鋼絞 線內力產生的軸力影響。故於接近交會區之梁上下翼板，皆銲上 400×220

×500×16 mm 之梯形加勁蓋板，此外於蓋板末端處，上下翼板內側，銲 上長 1000×20×20 mm 之加勁肋板。同時考量鋼絞線力量由鋼梁傳遞入 CFT 柱，為避免 CFT 柱內混凝土承壓破壞，於梁柱交接面，梁柱皆加 銲加勁鋼板，以利力量傳遞至柱內。

本研究規畫製作之實尺寸梁柱接頭試體，試體命名、參數變化，如 表 3.1。為確定試體材料之實際性質，對試體所使用之鋼材及消能鋼棒，

進行試片抗拉試驗，取得實際材料性質如表 3.3 所示。混凝土則進行混 凝土圓柱抗壓試驗，抗壓試驗取樣時間為 28 天三顆及實驗當天三顆，

平均值為 48.1 MPa。束制鋼管規格如表 3.4。所有試體之設計圖，如圖 3.7 至圖 3.23 所示。

為驗證預力接頭於試驗中，比較有無安裝束制型消能鋼棒及改變消 能鋼棒直徑之消能效果、改變鋼絞線數目的影響、梁柱是否保持於彈性

試體 S1-1：本試體沒有安裝束制型消能鋼棒，單純使用鋼絞線預力 結合梁柱接頭，其鋼絞線直徑 15 mm 數量 12 支，安裝位置如照片 3.1，

試驗為試體 S1-2 試驗完畢後，切除束制型消能鋼棒後，重複使用接續 進行，為重複使用之試體。可與安裝消能器之試體相互比較。

試體 S1-2：本試體安裝長 1000 m 直徑 16 mm 束制型消能鋼棒，並 用鋼絞線預力結合梁柱接頭，其鋼絞線安裝位置同試體 S1-1。可與未安 裝消能器之試體 S1-1 和改變消能器粗細之試體 S1-4 相互比較。

試體 S1-3：由於施加預力的損失，致使試體參數變化與 S1-2 相同，

唯一不同處在於其為試體 S1-1 試驗完畢解除預力後，再次進行預力施 加作業，為重複使用之試體。可與未安裝消能器之試體 S1-1 和改變消 能器粗細之試體 S1-4 相互比較。

試體 S1-4：本試體安裝長 1000 m 直徑 22 mm 束制型消能鋼棒，並 用鋼絞線預力結合梁柱接頭，其鋼絞線安裝位置同試體 S1-1。可與未安 裝消能器之試體 S1-1、改變消能器粗細之試體 S1-2 和增加鋼絞線的試 體 S2-2 相互比較。

試體 S2-1：本試體於接頭區中，安裝長 600 m 直徑 22 mm 束制型 消能鋼棒，使用鋼絞線預力結合梁柱接頭，其鋼絞線直徑 15 mm 數量 20 支，安裝位置如照片 3.2。可與未安裝消能器之試體 S1-1、較少鋼絞 線的試體 S1-4 和增長消能鋼棒長度的試體 S2-2 相互比較。

試體 S2-2：本試體於接頭區中，安裝長 1000 m 直徑 22 mm 束制型 消能鋼棒，並用鋼絞線預力結合梁柱接頭，其鋼絞線安裝位置同試體

S2-1。可與未安裝消能器之試體 S1-1 和減短消能鋼棒長度的試體 S2-1 相互比較。