第四章 實驗結果分析與有限元素分析
4.3.2 試體 4 實驗與預測模擬分析
根據試體4 在上下翼板內側及削切鋼板上裝置的位移計，可以計算出每
個層間側位移角下中性軸的位置（圖3.44）和梁柱分離之剛體旋轉角 θg（圖 3.45），也可得到削切鋼板的伸長量與壓縮量。將削切鋼板的伸長量與壓縮 量代入由 2.2 節中計算出削切鋼板的力量－位移曲線，可得到削切鋼板所 提供的力，鋼腱提供的預力則是由梁端裝設的載重計得到，分別將鋼筋、
鋼絲網及鋼承板上應變計的讀值代入由鋼材拉力試驗得到的應力－應變曲 線（圖 2.12）得到應力，再分別乘以鋼筋、鋼絲網及鋼承板的面積可以得 到鋼筋、鋼絲網及鋼承板所提供的力，利用拉壓間力平衡的關係可以求得 鋼梁所受的壓力，將以上所求各構件的力對中性軸取彎矩，可求得各構件 的彎矩貢獻量，圖4.26 為試體 4 彎矩貢獻量與層間側位移角間關係，因為 在實驗過程中，試體在達層間側位移角0.03 弧度時，鋼絲網斷裂造成鋼絲 網及鋼承板應變計損壞，所以在層間側位移角0.03 及 0.04 弧度時，沒有鋼 絲網及鋼承板的貢獻量。圖4.27 為試體 4 樓版內鋼絲網、鋼筋及鋼承板在 達層間側位移角0.0075 弧度前梁端彎矩與應變關係，觀察到在試體 4 還未 打開前，在千斤頂往正方向作用時，樓版內鋼絲網及鋼承板均是承受壓力，
直到試體4 打開後，樓版內鋼絲網及鋼承板才承受拉力。
觀察到預測分析結果與實驗接近，圖4.34 為試體 4 梁端彎矩與梁端位移間 關係，其中ABC為在層間側位移角達0.03 弧度以後如果鋼絲網、鋼承板及 削切鋼板未斷裂所計算出的彎矩，而
ADE
則是在計算層間側位移角達 0.03 弧度彎矩時不考慮鋼絲網和鋼承板所提供的力，在計算層間側位移角達 0.04 弧度彎矩時不考慮鋼絲網及 4 mm 厚削切鋼板所提供的力，圖 4.35 為 試體4 彎矩貢獻量與層間側位移角間關係，在層間側位移角達 0.03 弧度及 0.04 弧度時左側是為ABC的彎矩貢獻量，右側是為ADE
的彎矩貢獻量，發 現由預測分析得到的結果與實驗接近。若將試體 4 視為複合梁，在兩側梁翼與柱面分離之後整體梁柱接合行 為應仍與傳統梁柱接合行為相同，其應變分佈應為平面保持平面，則試體 4 自由體圖為圖 4.36 所示，利用與先前相同的迭代預測方法(方法二)利用步 驟 1 至 4 可以計算出試體 4 的中性軸位置、剛體旋轉角與梁端彎矩，但在 步驟 1 中不需計算(4.64)式至(4.71)式，則鋼承板及鋼絲網利用與鋼梁相同 曲率，平面應變保持平面的關係，計算出鋼承板及鋼絲網的應變，將應變 對應到鋼承板及鋼絲網的應力-應變曲線(圖 2.12)可得鋼承板與鋼絲網的應 力，各別乘以鋼承版和鋼絲網的面積即可得到鋼承版與鋼絲網所受的力 Cdeck、Cwire、Tdeck及Twire。因為試體4 混凝土樓版與柱面間有空隙，在千斤 頂往正方向作用時混凝土樓版不會與柱面接觸，則(4.79)改為：
C
2 +C
R =T
u+ +T T
l R +T
bar+C
wire+C
deck (4.89) 而千斤頂往正方向作用時的彎矩計算由(4.80)式改為：( ) ( )
( ) ( ) ( )
R R
2 u ST ,u l ST ,l 2 2 R t 2 R 2
bar bar wire w deck d
ST R bar wire deck
t t
M T d T d C 2 c T d c C c
3 2 2
T d +T d T d
M M M M M
⎡ ⎛ ⎞ ⎛ ′ ⎞⎤
⎡ ⎤
=⎢⎣ + + × ⎥⎦+⎢⎣ ⎜⎝ + − ⎟⎠+ ⎜⎝ + ⎟⎠⎥⎦
− +
= + − + +
(4.90)
在千斤頂往負方向作用時的層間側位移角計算由(4.81)式改為：