試體設計

本次實驗的試體設計參考台灣台中榮總醫院六層樓門診大樓，本棟醫院建築 建造於 1990 年，建造時間早於 921 大地震發生的年份，其設計參考當時國內之建 築設計規範，對照之美國規範為 ACI-318 86 版本，該建築一樓柱細部設計如圖 3- 1。本次實驗試體設計特性參考台灣早期（921 大地震以前）中高樓層之鋼筋混凝 土建築物之設計，主要希望可以探究老式中高樓層建築物之受震特性。

試體配筋設計參數分別為柱箍筋間距、梁柱接頭區圍束情形兩種，利用這兩 種參數變異共分成三種試體。由於實驗受限於振動台尺寸的緣故，試體必需進行 縮尺，縮尺比例為 1 比 2.25。以下各小節將分別介紹各種試體的特性。

3.2.1 非韌性 RC 柱-圍束接頭-低軸力加載試體 (MCFS)

第一類試體為非韌性 RC 柱－圍束接頭－低軸力加載試體（Moderate axial load - Confined joints Flexure-Shear columns, MCFS），試體外部尺寸如圖 3- 3(a)。試體 MCFS 施作數量一座，實驗主要目的為觀測非韌性柱承受低軸力加載，

在地震力作用下的倒塌破壞情形。

如圖 3- 3(a)所示，MCFS 試體為兩層兩跨 RC 建物。構架正面寬度 500cm，全高 420cm；基礎尺寸為長 100cm、寬 60cm、高 50cm；柱尺寸為 20cm×20cm，一、二樓 柱淨高皆為 140cm，二樓柱頂設有延伸柱頭，柱頭尺寸為長 20cm、寬 20cm、高 30cm；

一、二樓梁板系統為矩形梁，梁尺寸為長 180cm、寬 20cm、高 30cm，樓版厚度為 7cm，樓版寬度為 60cm，同時在梁柱接頭區有橫向梁以及外伸梁，以模擬梁柱接頭 區的圍束情形。試體配筋細部如圖 3- 4(a)，各桿件配筋細部稍後將作介紹。

試體含有三座獨立基礎，細部設計如圖 3- 5。基礎上排主筋為八根四號竹節鋼 筋，標稱直徑 1.27 cm，中層配置四根四號竹節鋼筋，標稱直徑 1.27 cm，下排主 筋為八根六號鋼筋，標稱直徑 1.91 cm，箍筋使用三號竹節鋼筋，間距 5 cm，標

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稱直徑 0.95 cm。基礎底部有一鐵板，鐵板尺寸為長 100cm、寬 60cm、厚 0.8cm，

鐵板上端焊接四根剪力釘，使鐵板與混凝土得以連接。基礎配置八根 PVC 管以及 應變計訊號線專用 PVC 管，PVC 管為提供荷重計螺栓接合使用，應變計訊號線專用 PVC 管為提供應變計訊號線延伸出試體使用。

試體三根柱子皆為非韌性柱，我們分別將三根柱子命名為：Ａ柱、Ｂ柱及Ｃ 柱，Ａ柱為靠振動台北側（靠地震中心大門）的外柱，Ｂ柱為中間柱，Ｃ柱則為 靠振動台南端的外柱。非韌性柱配筋細部如圖 3- 6 (a)所示，非韌性柱主筋採用 八根四號竹節鋼筋，標稱直徑 1.27 cm，主筋比為 2.53％，主筋間距為 14.3cm，

淨保護層 1.7 cm；箍筋採用直徑 0.5 cm 的光面鋼線。箍筋間距為 12 cm，採用 90 度非耐震彎勾，箍筋間距與主筋直徑比值（s/d ）約為 9.45。混凝土設計抗壓強 度 280 kgf/cm2；柱主筋（#4）降伏強度 4200 kgf/cm2，柱箍筋降伏強度 4500 kgf/cm2。

試體 MCFS 梁斷面配筋細部如圖 3- 7 (a)所示。一樓的矩形梁主筋採用八根五 號竹節鋼筋，標稱直徑 1.59 cm，箍筋採用直徑三號竹節鋼筋，直徑 0.95 cm，採 用 90 度非耐震彎勾，箍筋間距如圖 3- 8。二樓的矩形梁主筋採用四根四號（直徑 1.59 cm）以及四根三號（直徑 0.95 cm）竹節鋼筋，箍筋採用三號竹節鋼筋，直 徑 0.95 cm，採用 90 度非耐震彎勾，箍筋間距如圖 3- 8。一、二樓的樓版主筋採 用四根三號竹節鋼筋，直徑 0.95 cm，箍筋採用三號竹節鋼筋(直徑 0.95 cm），

箍筋間距 150mm。混凝土設計抗壓強度為 280 kgf/cm2；一、二樓矩形梁主筋及箍 筋（#3、#4 及#5）降伏強度 4200 kgf/cm2，一、二樓樓版的主筋(#3)降伏強度 2800 kgf/cm2，箍筋(#3)降伏強度為 4200 kgf/cm2。樓版配筋細如圖 3- 9。

在梁柱接頭部分，箍筋採用直徑 0.5 cm 的光面鋼線。梁柱接頭區配置三個箍 筋，箍筋間距為 6 cm；外部梁柱接頭圍束情形為四面圍束（主梁、外伸梁以及兩 側橫向梁），中間柱的內部梁柱接頭為四面圍束（兩端主梁以及兩側橫向梁），

混凝土抗壓強度 280 kgf/cm2。試體 MCFS 在測試中，各柱皆額外加載預軸力，Ｂ

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柱將承載0.22 f A 低軸力，Ａ、Ｃ柱將承載0.11 f A 低軸力，根據分析（圖 3- 10 (a),(b)）低軸力加載的破壞模式落在拉力破壞區。預軸力加載的部分將於 3.4 節 中討論。材料的實際材料強度將於 4.2 節討論。

3.2.2 非韌性 RC 柱-圍束接頭-高軸力加載試體(HCFS)

第二類試體為非韌性 RC 柱－圍束接頭試體－高軸力加載試體（High axial load - Confined joints Flexure-Shear columns, HCFS），試體外部尺寸如圖 3- 3(a)。試體 HCFS 施作數量一座，實驗主要目的為觀測非韌性柱承受高軸力加載，

在地震力作用下的倒塌破壞情形。

圖 3-2(a)顯示，HCFS 試體為兩層兩跨 RC 建物。構架正面寬度 500cm，全高 420cm；基礎尺寸為長 100cm、寬 60cm、高 50cm；柱尺寸為 20cm×20cm，一、二樓 柱淨高皆為 140cm，二樓柱頂設有延伸柱頭，柱頭尺寸為長 20cm、寬 20cm、高 30cm；

一、二樓梁板系統為矩形梁，梁尺寸為長 180cm、寬 20cm、高 30cm，樓版厚度為 7cm，樓版寬度為 60cm，同時在梁柱接頭區有橫向梁以及外伸梁，以模擬梁柱接頭 區的圍束情形。試體配筋細部如圖 3- 4(a)，各桿件配筋細部稍後將作介紹。

試體含有三座獨立基礎，細部設計如圖 3- 5。基礎上排主筋為八根四號竹節鋼 筋，標稱直徑 1.27 cm，中層配置四根四號竹節鋼筋，標稱直徑 1.27 cm，下排主 筋為八根六號鋼筋，標稱直徑 1.91 cm，箍筋使用三號竹節鋼筋，間距 5 cm，標 稱直徑 0.95 cm。基礎底部有一鐵板，鐵板尺寸為長 100cm、寬 60cm、厚 0.8cm，

鐵板上端焊接四根剪力釘，使鐵板與混凝土得以連接。基礎配置八根 PVC 管以及 應變計訊號線專用 PVC 管，PVC 管為提供荷重計螺栓接合使用，應變計訊號線專用 PVC 管為提供應變計訊號線延伸出試體使用。

試體三根柱子皆為非韌性柱，我們分別將三根柱子命名為：Ａ柱、Ｂ柱及Ｃ 柱，Ａ柱為靠振動台北端的外柱，Ｂ柱為中間柱，Ｃ柱則為靠振動台南端的外柱。

非韌性柱配筋細部如圖 3- 6(a)所示，非韌性柱主筋採用八根四號竹節鋼筋，標稱

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直徑 1.27 cm，主筋比為 2.53％，主筋間距為 14.3cm，淨保護層 1.7 cm；箍筋採 用直徑 0.5 cm 的光面鋼線。箍筋間距為 12 cm，採用 90 度非耐震彎勾，箍筋間距 與主筋直徑比值（s/d ）約為 9.45。混凝土設計抗壓強度 280 kgf/cm2；柱主筋

（#4）降伏強度 4200 kgf/cm2，柱箍筋降伏強度 4500 kgf/cm2。

試體 HCFS 梁斷面配筋細部如圖 3- 7(a)所示。一樓的矩形梁主筋採用八根五 號竹節鋼筋，標稱直徑 1.59 cm，箍筋採用直徑三號竹節鋼筋，直徑 0.95 cm，採 用 90 度非耐震彎勾，箍筋間距如圖 3- 8。二樓的矩形梁主筋採用四根四號（直徑 1.59 cm）以及四根三號（直徑 0.95 cm）竹節鋼筋，箍筋採用三號竹節鋼筋，直 徑 0.95 cm，採用 90 度非耐震彎勾，箍筋間距如圖 3- 8。一、二樓的樓版主筋採 用四根三號竹節鋼筋，直徑 0.95 cm，箍筋採用三號竹節鋼筋(直徑 0.95 cm），

箍筋間距 150mm。混凝土設計抗壓強度為 280 kgf/cm2；一、二樓矩形梁主筋及箍 筋（#3、#4 及#5）降伏強度 4200 kgf/cm2，一、二樓樓版的主筋(#3)降伏強度 2800 kgf/cm2，箍筋(#3)降伏強度為 4200 kgf/cm2。樓版配筋細如圖 3- 9。

在梁柱接頭部分，箍筋採用直徑 0.5 cm 的光面鋼線。梁柱接頭區配置三個箍 筋，箍筋間距為 6 cm；外部梁柱接頭圍束情形為四面圍束（主梁、外伸梁以及兩 側橫向梁），中間柱的內部梁柱接頭為四面圍束（兩端主梁以及兩側橫向梁），

混凝土抗壓強度 280 kgf/cm2。

試體 HCFS 與試體 MCFS 在構架本身，事實上是完全一樣的，唯一的不同點在 於實驗的過程中所加載的軸力相差約兩倍。試體 HCFS 在測試中，各柱皆額外加載 預軸力，Ｂ柱將承載0.44 f A 高軸力，Ａ、Ｃ柱將承載0.22 f A 低軸力，根據分析

（圖 3- 10 (a),(c)），Ｂ柱高軸力加載的破壞模式落在壓力破壞區。外側柱低軸 力加載破壞模式落在拉力破壞區。預軸力加載的部分將於 3.4 節中討論。材料的 實際材料強度將於 4.2 節討論。

3.2.3 韌性 RC 柱-非圍束接頭-低軸力加載試體 (MUF)

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第三類試體為韌性 RC 柱-非圍束接頭-低軸力加載試體（Moderate axial load - Unconfined joints - Flexure columns, MUF），試體外觀如圖 3- 3 (b)。試體 MUF 施作數量一座，試體設計參考 Ghannoum [7]在美國加州大學柏克萊分校所作 的試體，實驗主要目的為觀測梁柱接頭區承受地震力後，剪力裂縫集中在接頭區 的破壞情形。

如圖 3- 3(b)顯示，MUF 試體為兩層兩跨 RC 建物。構架正面寬度 500cm，全高 420cm；基礎尺寸為長 100cm、寬 60cm、高 50cm；柱尺寸為 20cm×20cm，一、二樓 柱淨高皆為 140cm，二樓柱頂設有延伸柱頭，柱頭尺寸為長 20cm、寬 20cm、高 30cm；

一、二樓梁板系統為矩形梁，梁尺寸為長 180cm、寬 20cm、高 30cm，樓版厚度為 7cm，樓版寬度為 60cm。在梁柱接頭區僅有單邊橫向梁，並沒有外伸梁，以模擬試 體 MUF 梁柱接頭區的圍束情形。試體配筋細部如圖 3- 4 (b)，各桿件配筋細部稍後 將作介紹。

試體含有三座獨立基礎，細部設計如圖 3- 5。基礎上排主筋為八根四號竹節鋼 筋，標稱直徑 1.27 cm，中層配置四根四號竹節鋼筋，標稱直徑 1.27 cm，下排主 筋為八根六號鋼筋，標稱直徑 1.91 cm，箍筋使用三號竹節鋼筋，間距 5 cm，標 稱直徑 0.95 cm。基礎底部有一鐵板，鐵板尺寸為長 100cm、寬 60cm、厚 0.8cm，

鐵板上端焊接四根剪力釘，使鐵板與混凝土得以連接。基礎配置八根 PVC 管以及 應變計訊號線專用 PVC 管，PVC 管為提供荷重計螺栓接合使用，應變計訊號線專用 PVC 管為提供應變計訊號線延伸出試體使用。

試體三根柱子皆為韌性柱，我們分別將三根柱子命名為：Ａ柱、Ｂ柱及Ｃ柱，

Ａ柱為靠振動台北端的外柱，Ｂ柱為中間柱，Ｃ柱則為靠振動台南端的外柱。韌 性柱配筋細部如圖 3- 6 (b)所示，韌性柱主筋採用八根四號竹節鋼筋，標稱直徑 1.27 cm，主筋比為 2.53％，主筋間距為 14.3cm，淨保護層 1.7 cm；箍筋採用直 徑 0.5 cm 的光面鋼線。箍筋間距為 40mm，採用 135 度耐震彎勾，箍筋間距與主筋 直徑比值（s/d ）約為 3.15。混凝土設計抗壓強度 280 kgf/cm2；柱主筋（#4）

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降伏強度 4200 kgf/cm2，柱箍筋降伏強度 4500 kgf/cm2。

試體 MUF 梁斷面配筋細部如圖 3- 7(b)所示。一樓的矩形梁主筋採用八根五號

試體 MUF 梁斷面配筋細部如圖 3- 7(b)所示。一樓的矩形梁主筋採用八根五號