第三章 試體試驗與結果分析
3.7 試體 5 實驗結果
試體 5 之梁柱接頭區採 6 mm 的鋼板包覆，削切鋼板厚度為 8 mm，並 在削切形鋼板端部以加勁板加固(照片 3.31)。在層間側位移角 θ = 0.00375 弧度前，梁及柱皆保持彈性，梁及柱接合面亦無分離情形發生。受拉側的 混凝土柱面於層間側位移角θ = 0.005 弧度時，有細微的拉力裂縫於距梁上 翼板42 cm 處產生，寬度小於 0.1 mm。在層間側位移角 θ = 0.0075 弧度時，
梁腹板於在承壓板附近產生些微降伏。在層間側位移角θ = 0.01 弧度時，
混凝土柱因撓曲作用產生的拉力裂縫寬度約 0.2 mm，裂縫長度也明顯增 加，此時可明確觀察到位於受拉側的梁端承壓板與柱面分離。當實驗進行 至層間側位移角θ = 0.02 弧度時，削切鋼板在受到拉力作用下，於近柱面 兩端產生降伏。在層間側位移角θ = 0.03 弧度時，觀察到包覆梁柱接合區 外的柱面鋼板因削切鋼板承受拉力而與柱面分離，且削切鋼板近柱面兩側 的降伏區域也更加明顯(照片 3.32)。當層間側位移角達 0.04 弧度時，於試 體 4 梁 2 接近柱面的削切鋼板因受壓而產生挫屈的情形不再發生(照片 3.33)。在結束層間側位角移 0.04 弧度歷時後，試體除梁產生些許降伏外(照 片3.34)並無其他破壞，因此重新再加載一次位移歷時，直到層間側位移角 達0.04 弧度時梁 1 上部削切鋼板因受拉而產生斷裂(照片 3.35)。
3.7.2 試體 5 整體反應
圖 3.55 為梁 1 與梁 2 的彎矩與梁端變形關係圖，由圖上可以觀察到遲 滯消能行為飽滿，而且在載重回復後只留下些許殘餘變形，彈性勁度
K
TE 為 80,400 kN-m，在層間側位移角 0.04 弧度時試體發揮的彎矩為 723 kN-m( = 1 Mnp)，鋼腱力量與千斤頂力量如圖 3.56 所示，可發現由於梁降伏 情形不嚴重因此鋼腱力量在第1 次試驗完成由 957 kN 下降至 926 kN，第 2 次試驗時之初始力量為954 kN，做完試驗後削切鋼板斷裂但預力保持與第 2 次試驗時之初始預力相同，利用圖 3.56 千斤頂力量與鋼腱力量之關係可 找到轉折點所對之分離彎矩如圖 3.4 所示，圖 3.57 為在每個層間側位移角 下的預力值，不同的分析方法預測鋼腱預力的變化相似。圖3.58 為柱之變 形轉角 θc與梁 2 彎矩關係，由於柱有彎矩造成之撓曲裂縫，因此圖形有些 許殘餘變形，但其行為與柱彈性勁度相似。圖 3.7 為柱、梁柱接頭區與梁 所提供的側位移在各層間側位移角的變化，只有梁柱分離的剛體旋轉角所 造成的梁端位移增加顯著。五組試體中性軸變化與剛體旋轉角的關係比較如圖3.59 所示，可以觀 察到試體 1 及試體 3 因為初始預力較大造成梁柱分離時機較晚，但達 0.02 弧度剛體旋轉角後，除試體 2 在沒有承壓板的情形下因有接合問題造成位 移計所量測之中性軸位置在梁加勁板的外側，其餘試體的中性軸皆趨近於 梁翼板與腹板交接處。依照(3.2)式計算分離轉角 θg與由位移計量測所推得 之剛體旋轉角做比較(如圖 3.60 所示)，其結果相當接近。
試體 5 的預力施加目標為 975 kN，施加完預力後，由於錨碇損失最後 試驗時鋼腱預力為957 kN，在歷經各階段的層間側位移角歷時後的預力與 初始預力之比值示於圖3.11，由於試體 5 在完成 θ = 0.04 弧度之歷時後梁 只有些許降伏，由表2.2 設計預測下梁翼加勁板末端的應變 εfp/εy = 0.85 不 會降伏，與實驗現象觀察及應變計所量測的結果相符，因此鋼腱預力損失
為各組最小，且削切鋼板所提供之彎矩小於鋼腱所提供之彎矩(見表 2.2)，
因此殘餘變形量亦為各組中最小者，與表 3.1 的實驗結果比較發現削切鋼 板在層間側位移角 0.04 弧度時提供的彎矩強度 MR雖大於鋼腱提供的初始 彎矩強度
M
d,ST，最後的殘餘變形量仍為五組試體中最小。圖 3.61 顯示受拉側在剛體旋轉角達 0.03 弧度時最大的位移量約為 15.1 mm，假設中性軸位於梁翼板與腹板交接處，則中性軸距受壓側消能裝置
d
rc = 29 mm，距受拉側 drt = 497 mm，利用(3.3)式計算削切鋼板的伸長量與 縮短量，分析所得之結果與利用迭代法計算所得削切鋼板的位移變化量相 似。3.7.3 局部反應
圖 3.62 為梁柱接頭區內梁端彎矩與包覆鋼板上剪應變關係，各應變計 皆未達降伏剪應變，在最大層間側位移角下的剪應變沿鋼板分佈如圖3.62(b) 所示，由梁柱接頭區混凝土剪應變[圖 3.62(h)]發現剪應變範圍約與包覆鋼 板局部剪應變一致。
梁 1 彎矩與梁翼板應變的關係如圖 3.63 所示，在各階段之層間側位移 角下應變沿梁身的分佈如圖3.64 所示，梁翼板內側應變皆未達降伏，與試 驗時的觀察結果相符。圖3.65 為彎矩強度與需求沿梁變化，可以觀察到試 體在剛體旋轉角達0.03 弧度時彎矩需求小於彎矩強度表示不會降伏。