第四章 實尺寸試體實驗
第一節 試體行為
一、試體一 CM600
試體一CM600 為槽型鋼置於梁腹處之協力桿件接頭，協力桿 件長度為600 mm，斷面取 454×95×25×25 mm，使梁柱接面彎矩降 至約 0.57Mp，其降伏形式為彎矩降伏，預期支撐處之梁斷面產生 塑性鉸。試體實驗配置如照片 5-1 所示。觀察試體於 0.375%弧度 之層間變位角時，梁下翼板外側發現全滲透銲道處少許石灰呈放 射狀剝落(如照片 5-2 所示)，顯示現階段梁之應力最大值仍發生在 梁柱交接面，與其理論推導不同，應為銲接所造成之應力集中，
使梁柱交接處的應力值大於協力桿件支撐處之梁斷面。進入0.5%
弧度後，於相同位置之石灰剝落些許增加。
層間變位角進入0.75%弧度後，除梁下翼板外側全滲透銲道處 石灰剝落持續增加外，支撐處前後翼板亦發現石灰斜向剝落產 生，表示支撐處之梁應力有逐漸增加的趨勢。完成1%弧度時，其 石灰剝落之位置與0.75%相同，只有少許增加的情形。
層間變位角進入1.5%弧度後載重-位移曲線開始彎折，代表梁 進入塑性階段。完成1.5%弧度時，梁翼全滲透銲道及支撐處之梁 翼板表面石灰明顯呈現放射狀剝落，其發展方向由梁翼板中心向
具協力桿件鋼骨梁柱接頭耐震性能之研究
外放射擴張，支撐段內之梁翼板亦出現平行於梁寬方向之石灰剝 落紋(如照片 5-3 所示)。完成 2%弧度時，大範圍之石灰斜向剝落 出現於支撐段內之梁翼板及支撐段外側之梁翼板(如照片 5-4 所 示)，此與其有限元素分析之結果吻合。
反覆加載至3%弧度時，支撐段外側梁腹板石灰剝落從兩側向 中心延伸(如照片 5-5 所示)。梁翼板石灰剝落逐漸增加擴大至支撐 段內梁翼板全區域，而支撐段外側之梁翼板石灰剝落亦逐漸向外 擴張(如照片 5-6 所示)，由此顯示塑鉸機制極有可能發生於此區域 內。行進至第二圈負方向時發現上翼板全滲透銲道起弧處有輕微 裂縫產生，觀察扇形開孔處之石灰皆無剝落現象，顯示較大的應 力已轉移至支撐位置處。
行程進入4%弧度第一迴圈正方向時，梁上翼板尚無明顯局部 挫屈發生，此時正向之最大載重為+690 kN。行進至負方向時，梁 下翼板支撐段內首先發生明顯的局部挫屈(如照片 5-7 所示)，此時 負方向之最大載重為-627 kN。進入第二迴圈後，梁上翼板支撐段 內亦發生明顯的局部挫屈，此時下翼板全滲透銲道起弧處亦有輕 微的裂縫產生。
行程走到5%弧度時，梁翼局部挫屈情形更加嚴重，挫屈之翼 板與其協力桿件翼板接觸，協力桿件翼板防止其挫屈繼續增加。
而梁翼全滲透銲道起弧處之裂縫並無明顯向內延伸的情況發生，
扇形開孔處之石灰亦皆無剝落現象，顯示協力桿件確能將梁柱交
第五章 試驗結果與討論
接面彎矩降低，使塑性鉸移出梁柱交接面，防止銲道無預警的脆 性破壞。行程結束後，觀察其協力桿件並無明顯的石灰剝落情形 發生，表示其協力桿件仍維持在彈性的範圍之內，其挫屈範圍即 支撐段內(如照片 5-8 所示)。
二、試體二 BS600
試體二 BS600 為協力桿件採箱型斷面包覆於梁外之梁柱接 頭，箱型協力桿件於支撐處藉由支撐塊與梁接觸，支撐處距柱面 為600 mm。試體實驗配置如照片 5-9 所示。試體於 0.375%弧度之 層間變位角時並無明顯的變化，還保持於彈性行為。進入0.5%弧 度時，與支撐塊接觸之梁翼處出現些微斜向斑紋狀石灰剝落。層 間變位角從0.75%弧度至 1%弧度時，支撐處斜向斑紋石灰剝落逐 漸增加，降伏範圍也逐漸擴大(如照片 5-10 所示)。
層間變位角 1.5%弧度時，梁翼板斜向斑紋增多且範圍向外延 伸(如照片 5-11 所示)，而協力桿件於梁上翼板支撐塊處有斜向石 灰剝落，顯示此處有應力集中現象，其它地方並無明顯石灰剝落，
協力桿件還處於彈性階段。進入 2%弧度時梁腹產生斜向斑紋，此 時達到降伏的區域由梁翼擴大至梁腹。
行程進入3%弧度，石灰剝落的範圍從支撐處向外擴展呈現區 域性的石灰脫落，且梁腹板斜向石灰剝落逐漸增加，並由腹板兩 側向中心延伸。在3%弧度第一迴圈負方向，梁支撐處之下翼板兩 側發生同方向之挫屈現象(照片 5-12)，反覆加載至正方向時，上翼
具協力桿件鋼骨梁柱接頭耐震性能之研究
板也發生同方向之挫屈現象，顯示此為剪力降伏變形所造成；在 3%弧度第二迴圈時，箱型協力桿件上翼板於支撐塊處有明顯變形 發生(照片 5-13)。
位移持續增至4%弧度第一迴圈，梁翼於支撐處之石灰已完全 剝落，梁腹板斜向斑紋石灰剝落雖然增加但並未擴展至整個梁 腹，顯示梁並未達彎矩降伏而產生塑性鉸，此與當初設計先達到 剪力降伏是相符合的；此時箱型協力桿件上翼板之變形已非常明 顯。到達4%弧度第二迴圈正方向時，力量突然劇降，於是暫停實 驗，此時正向之最大載重為+570 kN。推測試體可能是因為梁上翼 板銲道處撕裂導致載重突然驟降，於是更改行程卸載後反向加載 直接進入 5%弧度負方向，走完 5%弧度負方向後終止實驗，試驗 結束後移除箱型協力桿件觀察梁柱接頭破壞情況，梁下翼板於銲 道處發生撕裂破壞(如照片 5-14 所示)，其原因為協力桿件上翼板 支撐處局部變形而導致無法有效傳遞梁之作用力，而導致受拉側 梁翼板全滲透銲道撕裂，並可看出梁腹板有 45 度之斜向斑紋產 生，顯示剪力降伏機制已於支撐段內之梁斷面產生(如照片 5-15 所 示)。
三、試體三 CM400
試體三CM400 為槽形鋼置於梁腹處之協力桿件接頭，協力桿 件長度取400 mm，斷面取 454×95×25×25mm，使梁柱接面彎矩降 至約0.7M，其降伏形式為彎矩降伏，預期支撐處之梁斷面產生塑
第五章 試驗結果與討論
性鉸。觀察試體於0.375%弧度，翼板全滲透銲道處有少許石灰呈 放射狀剝落由梁翼板中心線向外側延伸，進入0.5%時並無明顯增 加。進入0.75%弧度後，翼板全滲透銲道處之放射狀石灰剝落有較 為明顯增加的趨勢，並於扇形開孔末端與梁翼接合處發現石灰呈 放射狀往兩側剝落，行為與試體一相同，而協力桿件支撐段外側 之梁翼板亦發現石灰開始剝落。完成 1%弧度時，支撐段外側翼板 石灰有較明顯剝落的現象，而支撐處內側石灰少許剝落(如照片 5-16 所示)，其他位置石灰剝落並無明顯增加。
層間變位角進入1.5%弧度後，載重-位移曲線開始彎折，即進 入塑性變形階段，當位移方向使其梁翼板呈受壓行為時，其支撐 段內側之翼板石灰產生大範圍剝落，其剝落範圍開始大過支撐處 外側翼板之石灰剝落。行程進入 2%弧度時，支撐處兩側之石灰剝 落持續增加(如照片 5-17 所示)。
反覆加載至3%弧度時，支撐處兩側之梁腹板石灰剝落由兩側 開始向中心延伸，進入 3%第二圈正方向時，其支撐處兩側翼板開 始有些微挫屈，但不甚明顯。行程進入4%第一迴圈正方向時，梁 上翼板尚無明顯局部挫屈發生，此時最大正向載重為＋596 kN，
觀察梁翼全滲透銲道起弧處出現些微裂縫，行進至負方向時，梁 下翼板於支撐段內側首先發生明顯之局部挫屈，此時負方向之最 大載重為-532 kN，其梁上翼板之全滲透銲道起弧處之裂縫約向內 延伸1 cm(如照片 5-18 所示)。隨後進入第二迴圈正方向，梁上翼
具協力桿件鋼骨梁柱接頭耐震性能之研究
板亦發生局部挫屈(如照片 5-19 所示)。
行程進入5%弧度時，支撐段內之梁翼板挫屈更為嚴重，而挫 屈之翼板頂至協力桿件之翼板，使得挫屈後之強度有些許之提 升，因試體協力桿件翼板厚度較薄，故協力桿件翼板因梁翼板挫 屈而產生變形(如照片 5-20 所示)，但協力桿件未因此變形而發生 局部破壞。試驗結束後觀察梁全滲透銲道起弧處之裂縫並未持續 向內延伸，扇形開孔根部亦無裂縫產生，協力桿件之石灰也無明 顯剝落之現象，表示仍維持於彈性之範圍內。移除協力桿件後，
其塑性鉸發生位置即支撐段內側(如照片 5-21 所示)。