試體 TGP3

試體 TGP3為梯形接合板具EC，橢圓偏移長度為 2t且W 1.0b_E之斜撐 構材試體，此試體接合板尺寸是最小的，又因採橢圓偏移使斜撐更深入梯 形接合板，斜撐長度亦最長。試體於 0.25% 弧度 IDA受壓時，斜撐傳遞至 接合板之力量路徑直接由接合板之 30°擴散角區域內 45°石膏紋路發現之；

受拉時，斜撐翼板即出現水平的石膏紋路，此時由斜撐中央處之面外變形 達-3.86 mm (方向向南)。層間位移角達0.50%弧度時，斜撐構材向著南邊產 生整體挫屈，此時最大挫屈載重為 1150 kN (最大軸向挫屈強度為 1626 kN)，上、下接合板則因斜撐端部及其與梁、柱接合處端部凹折出橢圓之偏 移效果；斜撐中央處受壓側顯現水平與 45°紋路石膏剝落，受拉側則呈現 45°紋路剝落，如圖4.48所示。接合板之橢圓凹折區域內之石膏隨著層間位 移角增加愈趨明顯，1.00% 弧度 IDA 時，發現上接合板出現些許局部挫屈 行為，接合板與梁之接合銲道處端部因面外凹折則有應力集中現象。達

3.00% 弧度 IDA 時，由於臨界斷面位於接合板與梁之接合處，下接合板與

斜撐填角接合銲道處之接合板出現初始開裂，上接合板除了填角接合銲道 出現初始裂縫外，與梁之接合銲道出現近 2 cm之裂縫，而這些出現裂縫的 地方亦隨著層間位移之增加下，裂縫持續擴大，如圖 4.49 所示。接合板上 之裂縫隨層間位移角增加持續延伸，延伸方向為向著與梁或柱桿件接合銲 道端部延展，試體達5.00% 弧度IDA 時，上接合板與梁之接合銲道裂縫已 開裂擴展至 5 cm，接合板產生局部挫屈，斜撐翼板亦產生些許局部挫屈下，

則為最終破壞行為，此時斜撐最大面外變形量達到 576 mm，約佔14%斜撐 構材長度，挫屈後強度已衰減至最大挫屈載重 16.9%，如圖4.50所示。

圖4.48 試體 TGP3初始挫屈與接合板凹折紋路情形 (0.5% 弧度IDA)

```

圖4.49 接合板與斜撐端部及與梁桿件銲道出現裂縫 (3% 弧度IDA)

Bot. TGP Up TGP

圖4.50 試體TGP3 最終破壞行為 (5% 弧度IDA) 4.4.4 試體 TGP4

試體 TGP4為梯形接合板具EC，橢圓偏移長度為 4t且W 1.0b<sub>E</sub>之斜撐 構材試體。試驗開始，於0.25% 弧度IDA 時，試體首先受壓，力量藉由斜 撐翼板與接合板相接淨斷面處傳入上、下接合板，而接合板則以 30°擴散角 將傳入，故於斜撐翼板槽形孔處及接合板與斜撐填角銲道起始端部的接合 板皆有石膏剝落之紋路產生，於試體受拉亦是相同的力量傳遞路徑，此時 所斜撐中央處之拉線式位移計量得初始缺陷為-5.69 mm (偏向南邊)。當

0.50% 弧度 IDA 受壓時，斜撐構材立即產生整體挫屈，方向偏南，此時最

大挫屈載重為 1232 kN (最大軸向挫屈強度為1742 kN) ，於上、下梯形接合 板於 EC範圍內產生大量45°與弧線之紋路剝落，如圖4.51 所示；發現梯形 接合板因產生橢圓形偏移使得在與斜撐填角接合端部及與梁、柱之開槽銲 道端部則有應力集中現象；由斜撐之挫屈，於中央處受壓之翼板有著 45°

與水平交錯之剝落紋路。梯形接合板橢圓偏移區域之石膏剝落亦隨著層間 Local Buckling Crack

Bot. TGP

Up TGP

位移增加而更顯著，斜撐中央處受拉側亦出現45°交叉紋路。當達1.50% 弧 度 IDA 受拉時，發現於應力集中處的斜撐與接合板填角接合銲道處發生了 些微初始裂縫產生，此裂縫乃延著銲道邊緣開裂。2.00% 弧度 IDA受拉時，

即發現產生初始開裂之接合板與斜撐填角銲道處裂縫在持續凹折過程中而 趨於明顯，如圖 4.52 所示，此時亦發現上接合板與梁之接合板端部延著銲 道邊緣出現初始裂縫。隨著層間位移角達 5.00% 弧度時，產生開裂處於拉 壓過程中亦更加明顯，亦是接合板產生應力集中的部位，而這些開裂處皆 產生於接合板上而非接合銲道本身，是種緩慢的鋼材開裂行為；上接合板 與梁接合銲道則有近 5 cm以上之開裂，斜撐翼板則有些微局部挫屈產生，

斜撐構材則有極大的面外變形量達 577 mm，約佔斜撐構材長度14%。試體 最終破壞行為則為上、下接合板與梁之開槽銲道處母材開裂，如圖 4.53 所 示，試體挫屈後強度則衰減至 16.1%之最大挫屈強度。

圖4.51 試體 TGP4產生初始挫屈之各部位變形情況 (0.5% 弧度IDA)

圖4.52 接合板與斜撐接合填角銲道端部鋼材撕裂情形 (2% 弧度 IDA)

圖4.53 試體TGP4 最終破壞行為 (5% 弧度IDA) Crack

Crack

4.4.5 試體 TGP5

根據文獻 (Lehman et al. 2008) 所提出若矩形接合板具6t-8t的橢圓偏 移區域長度，於其行為較佳，故本研究亦從梯形接合板中以此概念進行設 計與測試其具橢圓偏移時之耐震行為。試體TGP5 為梯形接合板具EC，橢 圓偏移長度為 6t 且W 1.0b<sub>E</sub>之斜撐構材試體。試體於 0.25% 弧度 IDA 呈 現彈性階段，致動器之力量亦由上接合板傳遞至斜撐構材再傳入下接合 板，傳遞路徑如前幾組試體相似，此時斜撐中央處之面外變形量則有-6.7 mm

(方向為南)。當 0.50% 弧度 IDA 時，斜撐構材產生整體挫屈，最大挫屈載

重為 1251 kN (最大軸向挫屈強度為 1769 kN)；接合板之凹折區域於受壓時 則橢圓形紋路剝落，斜撐構材亦於受壓側產生許多水平與 45°紋路剝落，如 圖 4.54 所示。接合板之 EC 區域中石膏剝落則隨著斜撐面外變形愈大而愈 明顯，達到 1.00% 弧度 IDA，就因接合板凹折為橢圓偏移，使得斜撐端部、

與梁及柱之接合銲道處接合板應力集中現象則由石膏剝落情形持續增長可 看出，如圖 4.55所示。IDA達1.50% 弧度時，發現斜撐與接合板之填角接 合銲道處母材出現初始裂縫，如圖 4.56 所示，而此處之裂縫亦隨著層間位 移增大下亦有擴展之現象。達5.00% 弧度IDA 時，上接合板與梁之開槽銲 道端部之母材出現近 1.5 cm之裂縫；斜撐與接合板之填角銲道端部之裂縫 則有向梁、柱方向兩端些微擴展現象產生，爾後層間位移角達 6.00% 弧度 時，上接合板與梁之接合銲道處母材已有 2.5 cm開裂，而斜撐構材因面外

變形量達 617 mm，約佔15%斜撐長度，斜撐中央處翼板有明顯之局部挫屈

產生，此為試體最終破壞行為，如圖 4.57 所示，試驗挫屈後強度已衰減至 最大挫屈強度之 16.0%。

圖4.54 斜撐初始挫屈與接合板受力行為 (0.5% 弧度 IDA)

圖4.55 斜撐挫屈與接合板凹折情形 (1% 弧度 IDA) Bot. TGP Up TGP

圖4.56 上接合板於應力集中處之母材開裂情形 (1.5% 弧度IDA)

圖4.57 試體TGP5 最終破壞行為 (6% 弧度 IDA) Local

Buckling Crack

4.4.6 試體 RGP

試體 RGP 為矩形接合板具 EC，橢圓偏移長度為 6t，而W 因非梯形型 式故於相同橢圓偏移長度下無法維持接合板寬度同等於 Whitmore 有效寬 度，採接合板拉力強度等於斜撐構材拉力強度之試體。試驗開始，0.25% 弧 度 IDA 受壓，於近接合板端部之斜撐翼板由於力量傳遞下產生 45°紋路；

受拉時，由斜撐中央處之拉線式位移計讀得初始面外變形量有-6.9mm (偏

南)。進入 0.5% 弧度 IDA，於第一迴圈受壓斜撐明顯整體挫屈，挫屈方向

向南，最大挫屈載重為 1119 kN (最大軸向挫屈強度為1582 kN)，此時斜撐 中央處因受擠壓，於翼板有大量 45°與水平剝落紋路產生，受拉側則有些微 45°石膏剝落紋路，面外變形量達-106 mm；於上、下接合板可發現於偏移 區域中明顯凹折紋路與 45°剝落紋路，於 Whitmore Section中有則出現30°

紋路，偏移區域外則有水平與垂直紋路剝落產生，於接合板之斜撐翼板端 部與梁桿件接合銲道處之剝落則較劇烈，有應力集中之現象發生，如圖 4.58

所示。於0.75% 弧度IDA 時，實驗中開始有出現鋼材發出聲響，由於接合

板厚度較薄，其受斜撐面外變形所引致之面外變形有雙曲變形產生，斜撐 中央受拉側之 45°紋路剝落明顯，而上、下接合板之橢圓凹折區域剝落紋路 則隨層間位移增大亦趨明顯。達4.00% 弧度IDA 下，上接合板與梁接合板 處之母材產生近 8 cm的明顯開裂，即產生聲響的地方，接合板與斜撐填角 銲道處於受拉力作用下亦有初始開裂產生，如圖4.59所示。6.00% 弧度IDA 時，上接合板之開裂處已明顯撕裂，接合板與斜撐填角銲道處皆明顯開裂，

即為試體 RGP最終破壞行為，如圖4.60所示，斜撐受壓之最大面外變形量

達 612 mm，約佔15%斜撐構材長度，挫屈後載重衰退至17.6%之最大挫屈

載重。

圖 4.58 試體RGP產生初始挫屈之各部位變形情況 (0.5% 弧度IDA)

圖4.59 試體 RGP之上接合板與梁接合銲道開裂情況 (4% 弧度IDA) Bot. TGP

Up TGP

圖4.60 試體RGP 最終破壞行為 (6% 弧度 IDA)

4.5 實驗結果與討論

本節將根據具梯形接合板之斜撐構材試體進行反覆載重之試驗結果，

並分節探討設計參數對於各試體之載重遲滯行為、破壞模式、挫屈強度、

面外變形量與能量消散等影響。

4.5.1 遲滯行為與破壞模式

圖4.61為具線性偏移區域之梯形接合板與H-型斜撐之層間剪力與層間 位移關係圖，由於在執行試體TGP1 載重試驗中發生非預期的狀況，故只執 行至 3.00% 弧度 IDA。由圖可發現2組試體於4% 弧度IDA 前之遲滯行為 皆相似，亦為典型斜撐構材之遲滯行為，並可發現斜撐最大挫屈載重發生 於 0.30% 弧度 IDA，其挫屈後強度於 3.00% 弧度 IDA 後持平，不再持續 衰減。圖 4.62 為此 2 組試體軸力與軸向變形量之關係圖，軸力直接採層間 剪力乘上 2倍而來，此為兩者之三角關係，軸向變形量則由架於斜撐端部

Tearing

的拉線式位移計所直接量得，由圖中顯示 2組試體於 2.00 弧度IDA受拉時 之軸向變形量為 41 mm，受壓則因殘留變形影響則有73 mm 之變形量；以 3.00% 弧度IDA 為基準下，2組試體之軸向變形量皆達104 mm；試體TGP2

於最終 5.00% 弧度 IDA受壓時則有168 mm 之軸向變形量，由於試體細長

比接近，亦無法明顯顯示其對軸向變形之影響；因非預期情況產生，試體 TGP1 則無執行至與試體TGP2相同之載重行程，參數 W之影響亦無法顯示 出來。

圖 4.63 為具橢圓偏移區域之梯形與矩形接合板與 H-型斜撐之層間剪

力與層間位移關係圖，可發現此3組梯形接合板試體皆具相似之遲滯行為，

力與層間位移關係圖，可發現此3組梯形接合板試體皆具相似之遲滯行為，