第四章 實尺寸試體實驗
第四節 試體局部行為討論
本試驗的三組試體，分別為支撐點距柱面 600 mm(試體一 CM600)與 400 mm(試體三 CM400)之槽型協力桿件梁柱接頭；支 撐點距柱面600 mm(試體二 BS600)之箱型協力桿件梁柱接頭。槽 型協力桿件試體中，應變計F-40、F-320 與 F-500 黏貼於梁翼距柱 面40 mm、320 mm 與 500 mm 位置，應變計 SW-40、SW-200 與 SW-300 黏貼於協力桿件腹板距柱面 40 mm、200 mm 與 300 mm 位置(如圖 5-4、圖 5-6)，分別為瞭解梁翼銲道處、支撐位置處與協 力桿件之應變分佈與趨勢。梁翼縱向於支撐點兩側亦貼有應變計 F，用以瞭解梁翼於支撐段內外之應變趨勢。箱型協力桿件試體 中，應變計 F-690 與 W-690 黏貼於梁翼板與腹板距柱面 690 mm 位置，箱型協力桿件翼板與腹板距柱面40 mm、300 mm 處貼有應 變計SW-40、SW-300(如圖 5-5)。
一、梁應變分佈
圖 5-7(a)顯示試體 CM600 梁翼銲道處應變分佈為邊緣較高中 心較低，0.375%弧度至 0.75%弧度彈性階段，梁內應變並無太大 差異。進入塑性段後，梁翼兩側應變高於中央處，由1%弧度至 4%
弧度的過程中更為明顯，梁翼邊緣有高應變量，顯示在協力桿件 作用下，梁翼兩側仍有應力集中現象，最後造成梁翼於銲道處兩 端產生開裂。
圖5-9(a)顯示試體 CM400 在彈性段與試體 CM600 相似，應變
具協力桿件鋼骨梁柱接頭耐震性能之研究
在梁寬內均勻分佈。進入 1%弧度後，應變也呈現梁翼外側高於中 心。隨著層間變位的增加應變值也隨之提高，整體應變增加趨勢，
梁翼外側高於中央，但梁翼中心也出現高應變值。此顯示支撐位 置愈靠近柱面，對於梁翼處產生應力集中現象愈明顯，在4%弧度 第一圈初始時，也於梁翼銲道處兩端產生開裂。
由於此兩組試體在4%弧度時皆於支撐段內發生挫屈，挫屈產 生的大變形影響了應變計的準確性，故應變值只取到 4%弧度。因 為挫屈變形，梁翼銲道兩端之裂縫並沒有繼續向內延伸而造成梁 翼撕裂破壞，故協力桿件有降低了柱面彎矩的效果。
圖5-7 與圖 5-9 之(b)為試體一 CM600、試體三 CM400 在梁翼 支撐處量測之應變分佈。由 0.375%弧度至 1%弧度，兩試體之應 變量皆很小且分佈均勻，顯示此時還處於彈性階段。於1.5%弧度 後梁翼兩側比中心處有較大的應變量，顯示梁翼支撐處兩端若無 多銲加勁板束制，將有可能因支撐塊所施的作用力而撓曲變形，
使得協力桿件無法發揮其功能。
圖 5-8(a)與(b)為試體二 BS600 梁翼支撐處量測之應變分佈，
在 1%弧度內之應變情況與另兩組試體相似，均勻分佈無太大變 化。1%弧度至 4%弧度的應變情況是兩側翼板較中心處高，顯示 梁翼兩側仍是高應力狀態，需於梁腹兩側支撐位置處加銲加勁 板，防止因集中力造成之局部變形，使支撐塊與梁翼產生間隙而 無法傳遞其作用力，造成協力桿件無法發揮其功用。
第五章 試驗結果與討論
圖5-7 與圖 5-9 之(c)為試體一 CM600、試體三 CM400 在梁翼 縱向所量測之應變分佈，應變計黏貼位置對稱於支撐處中心，圖 中橫軸表示應變計黏貼位置與柱面之距離。兩試體於0.375%弧度 至1%弧度範圍內，應變值尚小且無太大差異。1.5%弧度後，銲道 處與支稱處附近有較大的應變，顯示此處承受較大的應力，也造 成試體最終於梁翼銲道兩端產生開裂及支撐段內發生局部挫屈。
二、協力桿件應變分佈
圖5-7、圖 5-9 之(d)與圖 5-8(c)與(d)為協力桿件於柱面銲道處 之應變分佈，槽型協力桿件在上下梁翼處應變大，對稱於腹板中 心，圖中顯示還處於彈性階段。箱形協力桿件上翼板於支撐處兩 端發生局部撓曲變形，造成中性軸偏移。隨著變形量增大，協力 桿件無法發揮降低柱面彎矩的功能，導致4%弧度時梁下翼板撕裂 破壞。圖中高應變量之處在翼板和腹板兩端，顯示此處有應力集 中現象，但相較於試體一 CM600 與試體三 CM400 在梁翼銲道處 之應變量，該處應變值並不大，所以不會在該處發生銲道開裂的 脆性破壞。
圖5-7 至圖 5-9(e)表示試體協力桿件腹板應變分佈，應變計黏 貼位置乃對稱於腹板中心。圖中顯示槽形、箱形協力桿件，其腹 板應變對稱於腹板中心且呈現線性分佈，由 0.375%弧度至 4%弧 度皆是以此趨勢成長。4%弧度時腹板應變量仍不大，顯示整個實 驗過程協力桿件都維持在彈性範圍內，都能持續降低柱面彎矩。
具協力桿件鋼骨梁柱接頭耐震性能之研究
三、結論
協力桿件之設計方法與施工細部已明確說明於三組試體。
由三組試體應變計顯示可得，梁翼在柱面銲道處雖然如同傳 統接頭，在兩端有高應變量。由於協力桿件發揮降低柱面彎矩的 功能，雖然最終仍於兩端處有發生裂縫破壞，但梁在遠離柱面處 發生挫屈行為消散能量，所以裂縫並未向梁中央處延伸導致梁翼 板銲道處撕裂，故協力桿件確實能改善傳統梁柱接頭塑性轉角不 足之缺點。
試體中梁翼於支撐位置，受支撐塊所傳遞的集中力作用，有 應力集中情況。應變計也顯示此處有高應變量發生，所以必須於 支撐位置做適當的補強，以確保協力桿件能發揮其作用。
應變圖中顯示，三組試體於試驗達 5%弧度結束後，協力桿件 仍能維持在彈性，協力桿件無明顯變形。柱面銲道處並無發現破 壞產生，在梁柱接頭提供足夠塑性轉角前，協力桿件均能發揮其 功用，降低柱面彎矩使最大彎矩處遠離柱面，或是使支撐段達剪 力降伏來消散能量。
第六章 結論與建議