第三章 實驗計畫
第四節 試體製作
試體製作分為材料準備、鋼筋綁紮及混凝土澆置養護，以下將詳述各項目。
一、材料準備
鋼筋:本研究鋼筋號數包含 D10、D13、D16、D19、D22 和 D29，牆體部分水平 垂直向鋼筋均使用 SD280 D10，SD280 D10 鋼筋也使用於試體 1 柱箍筋、加載梁 及基礎閉合筋、試體 1~4 牆體繫筋；SD280 D13 使用於試體 2~6 柱箍筋、試體 4~6 邊界構材箍筋及試體 5、6 牆體繫筋；SD420 D16 僅使用於牆體開口補強筋；
SD420 D19 使用於加載梁、柱主筋以及邊界構材主筋；SD420 D22 使用於基礎縱 向鋼筋；SD420 D29 使用於試體 6 對角向鋼筋。鋼筋取樣拉伸試驗結果如表 3- 2
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圖 3- 18 鋼筋拉力試驗-台灣科技大學材料實驗室 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 19 架設 NDI 量測受拉鋼筋之伸長率 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 20 力量(萬能試驗機讀數)與位移(NDI 讀數)同步接收數據 資料來源:本研究拍攝
對角向鋼筋續接器:試體 6 之對角向鋼筋，因為方向為不規則角度且須做錨定彎 鉤，在施工性上有一定的難度，因此本研究特別針對對角向鋼筋加入續接器(如 圖 3- 23)，使得對角向鋼筋在施工上的困難性能大幅減少；續接器為 SA 級認證，
產品報告如圖 3- 21，續接器之拉伸試驗結果如表 3- 3 及破壞如圖 3- 22。(施工步 驟詳見下節鋼筋綁紮)
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(a)拉力測試斷裂強度及位置 (b)續接器滑動量測試及伸長率 圖 3- 21 續接器產品試驗報告(符合 SA 級標準)
資料來源:廠商提供
表 3- 3 續接器之拉伸試驗結果
編號 母材強度(MPa) 斷裂處 測試端伸長率
(%)
9-1S 671 續接器外 13.6cm 9
9-2S 683 續接器外 14.9cm 10
9-3S 662 續接器外 14.2cm 11
(資料來源:本研究整理)
(a)續接器架設 (b)母材斷裂 圖 3- 22 (a)續接器拉力試驗；(b)破壞在母材 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 23 續接器 資料來源:本研究拍攝
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混凝土:試體 1(包括基礎、柱及加載梁)混凝土設計強度為 280kgf/cm
2
(約 27.5 MPa)，粒料配比為一般混凝土；試體 2、3(包括基礎、柱及加載梁)混凝土設計 強度為 210kgf/cm2
(約 20.6 MPa)，粒料配比為一般混凝土；試體 4、5 和 6(包括 基礎、柱及加載梁)混凝土設計強度為 210kgf/cm2
(約 20.6 MPa)，其因試體 4、5 和 6 鋼筋較為密集配置，因此改採用較細粒料之配比(詳細粒徑與用量資料如圖 3- 24)，使得流動性較佳，強度保持一定，各圓柱試體之抗壓試驗如表 3- 1 所示。澆置後取樣混凝土圓柱試體，在不同齡期執行抗壓試驗。試體模擬實務工法，直 立澆置，模板使用一般建築工地用料。
(a)
(b)
圖 3- 24 粒料配比表: (a)一般配比；(b)細顆粒配比 資料來源:廠商提供
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(a)試體 1 應變計位置
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(e)試體 5 應變計位置
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圖 3- 26 邊界構材底部應變計黏貼並由底部順線接附接收器 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 27 對角向鋼筋應變計位置 (資料來源:本研究繪製)
加載梁底緣線
柱邊緣線 基礎邊緣線
X1 X2 X3
X10 X11 X12
X4 X5 X7 X6
X8
X9
圖 3- 28 對角向鋼筋底緣應變計及由底部順線 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 29 應變計線由牆底部順出待接 資料來源:本研究拍攝
(2) 側向油壓伺服致動器內部 LVDT（Linear Variable Differential Transformer）
本試驗將利用內政部建築研究所大型材料試驗中心實驗室內的 200TF Actuator 側向油壓伺服致動器，其 LVDT 之範圍為±500mm。
(3) 位移計(LVDT)
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圖 3- 31 角度計架設位置 (資料來源:本研究繪製)
(5) NDI(光學空間座標監測系統)和 Marker (紅外線反射器)
除以上所述之量測系統，本次實驗同時使用如圖 3- 32 由 NDI (Northern Digital Inc.)公司所生產之 OPTOTRAK Certus HD System 光學空間座標監測系統，
裝置 Marker 之位置如圖 3- 33 所示，共裝設 68 個 Marker，平均佈滿在牆面，左
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圖 3- 32 OPTOTRAK Certus HD System
(資料來源：
http://www.ndigital.com、http://rehab.bme.ntu.edu.tw
)(a)
Marker Marker Marker Marker Marker Marker Marker
Marker Marker
5
Marker
Marker Marker Marker Marker Marker Marker Marker Marker Marker
5
50 50 50 50 50 50 50 50
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採用自然空氣養護。
對角向鋼筋之續接器施工原理與步驟:
本研究所使用之續接器其目的為便利施工，其施工步驟如下:
對角向鋼筋因續接器而分為上下肢鋼筋(如圖 3- 35)，續接器將對角向鋼筋分 為較長及較短段，較長段長度達 4 米多，較短段長度僅 70cm；以試體加載方向 得知，如圖 3- 34，門在左側，左上-右下斜的對角向鋼筋其錨定進基礎與柱的接 頭部分是鋼筋較為密佈之區域，因此使用比較短的下肢錨定進此區域，其因操控 性較高，較好微調調整。同理可得，一樣試體加載方向，左下-右上斜的對角向 鋼筋其錨定進加載頂梁與柱的接頭部分屬於鋼筋較密佈區域，同樣使用較短的上 肢。
圖 3- 34 試體六(有對角向鋼筋)之實驗加載方向 (資料來源:本研究繪製)
200tf MTS油壓致動器*2 1.2m厚反力牆壁
1.2m厚反力地板 預力鋼棒
側撐鋼架
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(a)左上-右下斜下肢(含續接器，較短 段，約 80cm)
(b)左上-右下斜上肢(較長段，長度約 4m)
(c)左下-右上斜上肢(含續接器，較短 段，長度約 80cm)
(d)左下-右上斜下肢(較長段，長度約 4m)
圖 3- 35 對角向鋼筋上下肢示意圖 (資料來源:本研究繪製)
(1) 對角向鋼筋方向左上-右下斜下肢部分:
基礎主筋、繫筋綁紮好，柱筋主筋與放入基礎之閉合箍筋埋入基礎(如圖 3- 36)，此時牆筋僅配置好垂直向鋼筋，開始插入較短下肢，因為下肢較短所 以操控性較高，微調調整好錨定長度及傾斜角度後，續接器全部鎖緊並且與 下肢連結等待與上支續接。
(a)
(b)
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(c)
圖 3- 36 左上-右下斜對角向鋼筋彎鉤錨定進基礎-柱接頭，(a) 斜向鋼筋錨定進 接頭；(b) 彎鉤錨定進接頭，調整發展長度及角度；(c) 待上肢續接 資料來源:本研究拍攝
(2) 對角向鋼筋方向左下-右上斜下肢部分:
此部分僅錨定進基礎，並未出現如接頭區域鋼筋密佈的狀況，因此採用較長 的下肢，進入鋼筋配置較為單純的基礎鋼筋籠(如圖 3- 37)，此時續接器也為 鎖緊狀態並連接於下肢等待上肢續接。
(a)
(b)
圖 3- 37 左下-右上斜對角向鋼筋下肢部分，(a) 彎鉤錨定進基礎；(b)待上肢續 接
資料來源:本研究拍攝
(3) 對角向鋼筋方向左下-右上斜上肢部分:
基礎澆置完成後，綁紮牆水平鋼筋，套入全部柱閉合箍筋，閉合箍筋在柱上 部與加載頂梁接頭處未固定，提供可調整狀態，此時左下-右上斜之對角向 鋼筋較短的上肢由柱外側插入(如圖 3- 38)，因較短容易調整其彎鉤錨定長度 以及斜向角度，固定好續接器後(續接器鎖緊步驟詳見下述)，將柱與加載頂
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梁接頭處閉合箍筋綁紮好。
圖 3- 38 左下-右上斜對角向鋼筋上肢由柱外側插入，微調發展長度及角度 資料來源:本研究拍攝
(4) 對角向鋼筋方向左上-右下斜上肢部分:
基礎澆置完成後，綁紮牆水平鋼筋，此方向上肢為較長段，因其只要錨定進 梁核心混凝土內，複雜度低於接頭處，況且加載頂梁鋼筋在施工步驟是最後 綁紮，梁主筋閉合箍筋直接可閃過彎鉤部分，其中一支對角向鋼筋通過邊界 構材核心處，因此把角度調整好並配合邊界構材閉合箍筋套入，鎖進續接器 即可，如圖 3- 39(續接器之鎖緊步驟詳見下述)。
(a) (b)
(c)
圖 3- 39 左上-右下斜鋼筋定位，(a)邊界構材之閉合箍筋套入邊界構材主筋及其 中一支對角向鋼筋；(b)邊界構材閉合箍筋配合對角向鋼筋一起固定；(c)調整角
度並固定續接器 資料來源:本研究拍攝
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續接器之續接鎖入步驟:
(a) (b)
圖 3- 40 (a)廠商提供續接器之分解構造圖；(b)實物分解構造 資料來源:本研究拍攝
(1) 一端(下肢)與續接器互鎖緊，續接器也為完全鎖緊狀態。
圖 3- 41 步驟(1)示意圖 資料來源:本研究拍攝
(2) 待另一端(上肢)放入續接器一小段(因上肢續接螺紋部位斷面較小所以容許 先放一小段入續接器內，大概 2 cm)，插緊後續接器向上旋轉鎖緊(實驗利用 活動板手相互鎖緊)。
圖 3- 42 步驟(2)示意圖 資料來源:本研究拍攝
(3) 止滑環向上鎖緊固定，續接器部分約中央處會跑出一段螺牙，此為長螺公部 分，設計上此段較長，強度也較高，斷面也較大，鎖入各鋼筋的長度依舊足 夠。(長螺公長度 7cm，因向上鎖露出部分為 3cm，因此鎖入 4cm，鋼筋母 材鎖入 3.5cm)
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圖 3- 43 步驟(3)示意圖 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 44 試體放樣及鋼筋進場 資料來源:本研究拍攝
(a) (b)
(c) (d)
(e)
圖 3- 45 (a)、(b)基礎鋼筋籠組立；(c)、(d)PVC 管埋入基礎；(e)吊勾設置 資料來源:本研究拍攝
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圖 3- 46 柱主筋及閉合箍筋埋入基礎 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 47 牆垂直鋼筋埋入基礎 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 48 對角向鋼筋埋入基礎 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 49 試體一至三基礎封模 資料來源:本研究拍攝
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圖 3- 50 試體一至三基礎灌漿 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 51 試體一至三基礎拆模 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 52 試體基礎拆模後，綁紮其上柱箍筋及牆水平筋 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 53 試體一至四牆體繫筋，模擬典型街屋間距 資料來源:本研究拍攝
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(a)試體四至六綁紮基礎上部鋼筋，試體一至三陸續封牆、柱模板
(b)邊界構材(窗左側) (c)邊界構材(窗右側) (d)邊界構材
(d)柱鋼筋籠 (e)牆體繫筋，採交錯配置 圖 3- 54 試體四至六基礎拆模後，綁紮柱筋、牆筋、邊界構材 資料來源:本研究拍攝
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(a)埋入基礎部分等待續接 (b) 埋入基礎部分等待續接
(c)組裝對角向鋼筋 (d) 對角向鋼筋搭配邊界構材組裝
(e) 活動板手鎖緊續接器 (f) SA 級續接器
(g)對角向鋼筋組裝完成 圖 3- 55 對角向鋼筋組裝步驟 資料來源:本研究拍攝
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圖 3- 56 試體牆、柱封模 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 57 試體牆、柱封完模後，綁紮試體加載頂梁鋼筋 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 58 試體澆置牆、柱及加載頂梁 資料來源:本研究拍攝
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圖 3- 59 試體拆除模板 資料來源:本研究拍攝
圖 3- 60 試體拆除模板(油漆完成) 資料來源:本研究拍攝
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