實驗現象觀察
3.5 試體 3 實驗結果 .1 實驗現象觀察 .1 實驗現象觀察
板消能器對梁所提供
為量測挫屈束制鋼板消能器中消能鋼板的應變，因此在梁1 上的消能 鋼板與防挫屈蓋板間預留1 mm 的空隙，雖然其中大部分的應變計都因消 能鋼板的高模態挫屈並與蓋板間產生摩擦而損壞，但仍有少數幾個應變計 存活，圖3.30(a)為挫屈束制鋼板消能器上的單向應變計位置圖，圖 3.30(b) 至3.30(e)則為各個應變計所量測的應變值，其中編號 S25 及 S26 的應變計 在降伏過後就已損壞，而 S27 則到 0.02 層間側位移角時才損壞，而以上三 個應變計讀值可看出約在0.005 弧度層間側位移角時，消能鋼板已達降伏 並開始產生遲滯迴圈。由圖3.30(e)可發現防挫屈蓋板上的應變計尚未達降 伏應變值。
3.5 試體 3 實驗結果 3.5.1 實驗現象觀察
試體3 的梁柱交會區採用十字型鋼板消能器(照片 3.14)，鋼板厚度為 4 mm。在層間側位移角 θ = 0.00375 弧度時，梁柱接保持彈性，梁柱接合面 亦無分離情形發生。在層間側位移角 θ = 0.005 弧度時，可觀察到位於受拉 側的梁承壓板與柱面分離。在層間側位移角θ = 0.0075 弧度時，在梁柱接
頭處產生寬度約0.1 mm 的剪力裂縫，待減載時裂縫也隨之閉合，梁 1 受拉 側的
板消能器 因受
梁端變形關係圖，圖形在層間側位移角 梁承壓板與柱面分離約1.5 mm，此時梁 1 上的十字型鋼板消能器也受 拉伸作用而在最窄削切處出現降伏(照片 3.15)。在層間側位移角 θ = 0.01 弧 度時，因壓力集中於梁柱接觸面而導致柱表面的混凝土剝落(照片 3.16)，而 梁1 受拉側的梁承壓板與柱面分離約 2 mm，梁柱接頭的剪力裂縫約 0.5 mm。在層間側位移角 θ = 0.015 弧度時，梁 2 上的十字型鋼板消能器可觀 察到最窄削切處因受壓縮已產生挫屈(照片 3.17)，梁 1 受拉側的梁承壓板與 柱面分離約5.5 mm。在層間側位移角 θ = 0.02 弧度時，十字型鋼
壓縮而產生扭轉挫屈的現象(照片 3.18)，此時可觀察到中性軸約在梁腹 板與翼板接合處(照片 3.19)，梁 1 受拉側的梁承壓板與柱面分離約 8.5 mm，
梁柱接頭的剪力裂縫仍保持約0.5 mm。在層間側位移角 θ = 0.03 弧度時，
在梁2 之梁翼加勁板上產生降伏，此時梁 1 受拉側的梁承壓板與柱面分離 約13.5 mm，在進行層間側位移角 θ = 0.03 弧度第二圈時，梁 1 上的十字型 鋼板消能器因受拉伸作用而導致最窄削切處斷裂破壞(照片 3.20)。在層間側 位移角θ = 0.04 弧度時，梁 2 上的十字型鋼板消能器也因受拉伸作用而導 致最窄削切處斷裂破壞，而梁1 受拉側的梁承壓板與柱面分離約 19 mm，
梁柱接頭的剪力裂縫仍保持約0.5 mm。
3.5.2 整體反應
圖3.31 為梁 1 與梁 2 的彎矩與
達0.015 後，因十字型鋼板消能器產生嚴重挫屈，所以遲滯迴圈在其後便 顯得較不飽滿，整個實驗進行完層間側位移角0.03 後，因十字型鋼板消能 器受拉伸斷裂，所以實驗在進行層間側位移角0.04 時，單獨由鋼腱提供彎 矩[圖 3.31(a)]。試體歷經每一次新的反覆載重歷時之彎矩包絡線如圖 3.2 所 示，彈性勁度KTE為76,447 kN-m，在層間側位移角 0.03 弧度時試體發揮的
彎矩為457 kN-m( = 0.63 Mnp)，鋼腱力量與千斤頂力量之關係如圖 3.32 所 示，利用圖3.32 可找到梁柱分離時之分離彎矩(見圖 3.4 中的第三條長條 圖)，試體 3 所施拉的鋼腱預力(802 KN)與試體 1 的鋼腱預力(805 KN)相近，
且鋼板消能器最窄斷面積亦相同，因此在正、負分離彎矩均與試體1 接近，
在經過各階段的層間側位移角後，因受十字型鋼板消能器挫屈影響，在正、
負分離彎矩分別下降約9%及 10%。圖 3.33 為在每個剛體旋轉角下的預力
，鋼腱力量的預測則根據2.2 節中假設中性軸固定在梁翼板與腹板交接
用 力量，另外亦可利用2.2 節中的迭代法求得中
性軸
到因負彎矩下梁柱介面會先達分離，因此負彎矩下 之剛
值
處，利 公式(2.39)求出鋼腱
位置計算鋼腱力量，而的兩種預測方法亦於圖3.33 中，可觀察到三者 皆相當接近，在0.03 弧度層間側位移角時之軸力與梁軸向降伏強度比值 (P3%/φb
P
y)列於表 3.1。圖3.34(b)為梁柱接合剪應變γ與梁 2 彎矩關係圖，雖然因為梁柱接合區 產生剪力裂縫造成梁柱接合區有殘餘變形產生，但行為仍接近彈性勁度，
圖3.34 (b)為柱之變形轉角θc與梁2 彎矩關係，由於柱上有因彎矩所造成之 撓曲裂縫，因此圖形也有些許殘餘變形。由變位分離計算所得之梁端位移 分量表示於圖3.9 及圖 3.10 的第三條長條圖，與試體 1 相同可以觀察到柱、
梁柱接頭區與梁所提供的側位移在各階段的增加量隨著彎矩而增加，但增 量很小，只有梁柱分離所造成的剛體旋轉角的增量明顯增加。
圖3.12 中的第 3 長條圖為試體 3 於正、負彎矩下鋼體旋轉角比值與層 間位移角關係，可觀察
體旋轉角會大於正彎矩下之剛體旋轉角，但隨層間側位移角增加，則 正、負彎矩下之剛體旋轉角愈驅接近。依照(3.2)式可計算分離轉角θg與由位 移計量測計算所得之剛體旋轉角做比較(圖 3.35)，比較後顯示兩者的結果仍 相當接近。與試體 1 相同利用在上下梁翼板內側裝置的位移計量測梁柱介 面分離的位移關係，採內差法求得在每一個層間側位移角下中性軸的位置
(圖 3.36)，當正彎矩時，梁柱分離之剛體旋轉角達 0.015 弧度後，中性軸會 趨近於梁上翼板與腹板接合處，當彎矩為負向時，梁柱分離之剛體旋轉角 在0.01 弧度後，中性軸便已趨近於梁 翼板與腹板接合處，將迭代法所得 位置做比較，發現在剛體旋轉角在 度
力之比
值示 因
到消
拉伸量在剛體
8(d)及 3.38(e)分別表示在正、負彎矩時剪應變沿梁斷面B-B的 下
之中性軸位置與實驗所量測之中性軸 0.01 弧 後兩者才接近。
試體2 的預力施加目標為 800 kN，施加完預力後，最後試驗時鋼腱預 力為802 kN，在經歷各階段的層間側位移角歷時後的預力與初始預
於圖 3.14，雖然鋼腱預力會隨層間側位移角的增加而逐漸遞減，但 鋼梁未產生挫屈所以預力損失量很少，試體2 在 θ = 0.03 弧度時鋼腱預力 損失量為5%。同於試體 1 及 2 在消能鋼板外側架設一位移計，可量測 能鋼板的變形量與梁柱分離轉角的關係如圖3.37 所示，鋼板消能器的縮短 量在剛體旋轉角達0.025 弧度時約為-5.3 mm，鋼板消能器的
旋轉角達 0.024 弧度時約為 16 mm，假設中性軸位於梁翼板與腹板接合處 (簡化分析)，利用(2.45)式及(2.46)分別計算鋼板消能器的伸長量與縮短量，
分析所得之結果如圖3.37 所示，另外利用迭代法計算所得鋼板消能器的軸 向變形量也示於圖中。
3.5.3 局部反應
圖 3.38(a)為試體 3 梁腹板上三軸應變計的位置圖，其位置與試體 1 及 試體 2 相同皆在梁腹板位於鋼板消能器的左右兩側各黏貼三軸應變計，其 中圖 3.38(b)及 3.38(c)分別表示在正、負彎矩時剪應變沿梁斷面A-A的分布 情形，圖 3.3
分布情形，而圖 3.38(f)至 3.38(k)為梁腹板上各個位置的剪應變值，由於量 測所得的剪應變值皆未達降伏剪應變，所以可由公式(3.3)求得剪力VA-A及
V
B-B，再由V
A-A與VB-B的差值求出VP[圖 3.39(a)及 3.39(b)中第 1 排]，在圖3.39(b)中自剛體旋轉角 0.015 弧度後，十字型鋼板消能器因負彎矩下承受壓 力而挫屈，所以造成傳遞梁腹板的剪力逐漸下降。另外也可利用公式(3.4) 所求得鋼板消能器受拉伸變形時對梁腹板所提供的剪力(VP,t) [圖 3.39(a)中
)
而無法得知此處應變值，應變計S23、S24、
，
試體共計九組，其中包含一組十字型鋼板消能(Cross-Shaped
，是採三片材質A36，厚度 8 mm 的鋼 焊接而成，其中消能鋼板中央採對稱圓弧形削切，並於十字型鋼板消能
厚度25 mm 的的轉接鋼板，以 第 2 排]，VP,c則為鋼板消能器受壓縮消能時，對梁腹板所提供的剪力[圖 3.39(b)中第 2 排] 。
圖3.40(a)為試體 3 的十字型鋼板消能器上單向應變計位置圖，圖 3.40(b 至圖3.40(f)為應變計讀值，其中應變計編號 S28 為最窄削切處應變值，在 層間側位移角0.01 弧度時應變為 0.05，其後便因鋼板消能器最窄削切處產 生嚴重挫屈導致應變計損壞，
S25 及 S26 為鋼板消能器未削切處應變值，在層間側位移角 0.03 弧度時 由於十字型鋼板消能器的扭轉挫屈造成此4 個應變值不一致，其中 S24 應 變約為降伏應變的10 倍， S23 應變則約為降伏應變的 2 倍。