軟化壓拉桿模型(Soften Strut-and-Tie Model, SST)

在鋼筋混凝土構件中，支承以及加載處會形成應力干擾區，斷面尺寸或形狀 改 變 處 則 形 成 幾 何 不 連 續 區 ， 取 應 力 干 擾 (Disturbed) 以 及 幾 何 不 連 續 (Discontinuous)兩者之英文首字，可將這兩種區域統稱為 D 區域。D 區域內部會 產生應力束縮現象，造成內部應力分布不均勻。D 區域常見的破壞模式為剪壓破 壞，即剪力以混凝土壓桿方式傳遞，直到端部混凝土擠碎。Hwang and Lee[18,19]

對於此種破壞模式提出 D 區域剪力強度預測模型：軟化壓拉桿模型。該模型中

了新的傳力路徑，剪力可經由較平緩的混凝土次壓桿傳遞至鋼筋右端後，經由水 平剪力鋼筋提供的拉桿力重新傳遞至左端，最後再次以平緩的壓桿傳遞至承壓面。

此種以水平剪力鋼筋傳遞剪力的機制稱為水平機制。

D 區域僅配置垂直剪力鋼筋時，如圖 2- 6(c)所示。垂直剪力鋼筋的配置提供 了新的傳力路徑，剪力可經由較陡峭的混凝土次壓桿傳遞至鋼筋下端後，經由垂 直剪力鋼筋提供的拉桿力重新傳遞至上端，最後再次以陡峭的壓桿傳遞至承壓面。

此種以垂直剪力鋼筋傳遞剪力的機制稱為垂直機制。

一般 D 區域均配置水平、垂直剪力鋼筋，因此為對角、水平、垂直三種機制 以並聯的方式傳遞剪力，如圖 2- 6(d)所示。D 區域中配置雙向的鋼筋，能提供額 外的傳力路徑，帶動更多混凝土參與應力傳遞。在抗壓面上，額外傳力路徑產生 之次壓桿也能分散該處所受之壓力，提升 D 區域的剪力強度。

另外，該模型考慮到混凝土壓桿承壓產生裂縫後降低混凝土抗壓品質的現象，

即軟化效應，加上 D 區域以混凝土壓桿及鋼筋拉桿傳遞剪力的機制，因此模型 命名為軟化壓拉桿模型。

2.3.1 Hwang and Lee ^[21]軟化壓拉桿模型精算法

軟化壓拉桿精算法(以下簡稱精算法)之分析流程，如圖 2- 7 所示。精算法建 立在力平衡、材料組成率與應變諧和三者之關係下，因此軟化壓拉桿精算法為符 合力學原理的解析解。

力平衡部分，該模型將 D 區域簡化為一桁架系統，圖 2- 6(d)為軟化壓拉桿 傳力機制，其中共有 9 個壓桿、2 個拉桿以及 3 個未知力，亦即 14 個未知數。

桁架中的 6 個節點可提供 12 條力平衡方程式，因此此桁架為 2 度靜不定，欲對 其求解尚須兩條方程式之限制。Schäfer[20]以有限元素法分析後，對不同傳力機 制間之勁度予以定義，增加水平機制、垂直機制與對角機制之分力比例式，因此 圖 2- 6(d)中之桁架即可以靜定方式求解，水平、垂直拉桿與對角壓桿之受力狀況 均可得知。

𝐶𝐶_𝑑𝑑 = 𝑉𝑉_ℎ

−𝐷𝐷 = 𝑅𝑅𝑑𝑑𝐶𝐶𝑑𝑑 (2.13a)

𝜀𝜀𝑜𝑜= 0.002 + 0.001𝑓𝑓𝑐𝑐′(𝑀𝑀𝑀𝑀𝑎𝑎) − 20

有提升額外的抗剪強度效果。但當 D 區域配置鋼筋，上式之分母恆小於等於分