三、鋼筋加工及綁紮
試體縱向鋼筋及輔助縱向鋼筋為 D32-SD420W 及 D19-SD420W 之竹節鋼筋，
皆以油壓剪機台切成所需尺寸，送至建研所。縱向鋼筋皆銲接於上下端板，以方 便橫向鋼筋之施工；橫向鋼筋之外箍筋及繫筋皆採用 W 系列之可銲鋼筋。並使 用鋼筋彎折機進行彎製加工，另基於鋼筋綁紮施工性問題，外箍筋皆以兩個 L 型兩端 135 度彎鉤之鋼筋接合而成，本研究稱之為雙 L 組合箍筋，如照片 3.5。
編號 A 之短繫筋，細部如照片 3.6所示，為一邊 90 度彎鉤先扣接於鋼骨上之鐵 件，另一邊 135 度彎鉤待輔助縱向鋼筋放入柱試體後，再綁紮於輔助縱向鋼筋上，
如照片 3.7。編號 B 之直通筋，先進行彎折 135 度彎鉤後，至現場貫穿鋼骨後，
再以人工方式進行另一邊 90 度彎鉤加工，每層直通筋交錯配置，如照片 3.8。試 體鋼筋綁紮完成如照片 3.9所示。
56 照片 3. 5 雙 L 型箍筋
照片 3. 6 短繫筋安裝完成之情況
57 照片 3. 7 短繫筋實體
照片 3. 8 直通筋安裝完成情況
58
照片 3. 9 試體鋼筋綁紮完成情況
四、混凝土灌漿
試體灌漿分成基礎、鋼箱型柱內與鋼箱型柱外，目前於 2016.10.07 進行基礎 灌漿，預計在 2016.10.12 進行柱試體灌漿。
五、應變計黏貼
本實驗為了探討不同型式上的橫向鋼筋配置方式，故在各試體之中間斷面黏 貼應變計，而為了防止應變計因灌漿後受潮，故本研究之各應變計皆採用由日本 Sokki Kenkyujo 公司製造單軸二線式應變計及防水臘，各試體之黏貼位置於由本 章第四節說明。
第五節 試驗裝置與程序
本研究之試驗於內政部建築研究所材料試驗中心進行，試體裝置如圖 3.13 所示。試體置於大型試驗構架內，基礎以 4 根 70mm 螺桿固定於強力樓板，利用
59
中心之 600 噸致動器、200 噸油壓致動器完成試驗。其中軸向載重以 600 噸致動 器施加並採用載重控制，且在水平力加載過程中保持定值。在試體表面上塗上一 層水泥漆，並以 10cm 為單位繪製方格線，方便觀察並紀錄試體裂縫之成長及混 凝土壓碎情況。
圖 3. 13 試驗裝置 3D 示意圖
測計配置如圖 3.14所示，柱與 200 噸油壓致動器設有水平位移計 LVDT，其 高程位於致動器高程，可於試驗時監測位移變化，基座側推方向各有一個位移計，
此為觀測基座在試驗過程中是否滑動。角度量測上共使用三個角度計：(1)置於 水平致動器上以量測其轉角；(2) 置於鉸接頭上以量測試驗構架轉角；(3) 置於 試體上方軸力施加致動器底座以量測試體轉角。塑角區使用光學式座標量測儀 (NDI)，於試體觀察面設置 6 個探測器(以下稱為 Marker)，第一層位於基腳與柱 交界面上D/ 2處共1.5D，其中D為柱斷面深度，由 Marker 獲得之數據可以計 算塑性鉸區之塑性轉角。
60 L
NOTE: L LVDT
Rotation gauge Dial gauge RG
水平力施加致動器 D
軸力施加致動器
1 d
900L=1600425
2925
RG
RG RG
RG
圖 3. 14 試驗裝置及測計配置立面示意圖
試體灌漿前，預先於試體之橫向鋼筋與輔助縱向鋼金埋設應變計，各試體橫 向鋼筋應變計黏貼位置位於基礎與柱交界面上第二箍與第三箍處，如圖 3.15與
圖 3.16所示。各試體輔助縱向鋼筋應變計黏貼位置位於柱寬之一倍深度處，如
圖 3.17所示。
61
編號A 編號B
N S
(a)編號 A (b)編號 B
圖 3. 15 試體之橫向鋼筋應變計配置平面圖
Footing surface Strain gauge
N S
(a)編號 A (b)編號 B
圖 3. 16 試體之橫向鋼筋應變計配置立面圖
Footing surface Strain gauge
1D
W E
(a)編號 A (b)編號 B
圖 3. 17 試體之輔助縱向鋼筋應變計配置立面圖
62
試驗之力量施加反覆側推程序採位移歷時控制，其位移歷時係採 AISC 2010 規範[2]建議之位移歷時，如圖 3.18所示。致動器所提供之側向位移由層間位移 角乘以試體基座上緣至致動器中心線之高度求得。
圖 3. 18 反覆載重位移歷時圖 -8
-6 -4 -2 0 2 4 6 8
0 6 12 18 24 30 36
D ri ft ra ti o ( % )
No. of Cycles
Loading History
63
第四章 試驗結果與討論
預計於十一月左右開始進行試驗，故試驗完成及數據分析完畢後，其結果
分成三小節進行探討，分別是試體材料強度試驗、試體整體行為、接力式繫筋效 果探討。
第一節 試體材料強度試驗
有關本研究混凝土抗壓強度、鋼筋與鋼骨拉力強度之材料機械性質測試方法 如下：
一、混凝土圓柱試體抗壓試驗
試體澆置分為基座與柱試體，分別於灌漿當天製作 6 支與 18 支混凝土圓柱 抗壓試體，在試驗開始前，於 7 天至 28 天齡期進行抗壓試驗 ，以量測其強度之 變化，而在試驗前取 5 支柱試體之圓柱試體進行抗壓試驗，混凝土圓柱抗壓強度 列於表 4.1。所有混凝土圓柱試體抗壓實驗之試驗方式，係依據 CNS1238 混凝土 抗壓強度檢驗方法，以 300 噸抗壓試驗機進行測試。
二、鋼筋拉力試驗
柱試體之縱向鋼筋及輔助縱向鋼筋，分別為 D32-SD420W 之竹節鋼筋與 D19-SD420W 之竹節鋼筋，至於橫向鋼筋分別為 D10-SD280W 及 D10-SD420W 之竹節鋼筋，各鋼筋種類均由同一爐號所生產，依 ASTM 370 規定進行測試，於 台科大材料實驗中心進行拉力測試。結果如表 4.2所示。
三、鋼板拉力試驗
箱型柱鋼板均為中鋼公司所生產之 SN490B 鋼板，使用厚度為 9mm 及 12mm，
64
SN490B
9 3.62 5.30 24
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程，試驗過程中需觀察項目有：塑鉸區裂縫成長、混凝土碎剝落及碎裂、兩方向 最大側推力、主筋挫屈與斷裂、輔助主筋挫屈、橫向鋼筋發展情況。
試驗期間於每一加載週期之第一個迴圈紀錄裂縫成長，分別以藍色及紅色紀 錄承受正向及負向所產生之裂縫，其中裂縫分兩類，為撓曲裂縫及撓剪裂縫，撓 曲裂縫發生於試體之南北側，撓剪裂縫發生於試體之東西側。所有試體的裂縫發 展及試體損傷都集中在塑性鉸區。BT37 系列試體裂縫發展與混凝土剝落情況如 照片 4.1 及 4.2所示，最後破壞如照片 4.7 至 4.10所示。BT31 系列試體裂縫發展 與混凝土剝落情況如照片 4.3 及 4.4所示，最後破壞如照片 4.11 至 4.14所示。
BT27 系列試體裂縫發展與混凝土剝落情況如照片 4.5 及 4.6所示，最後破壞如照 片 4.15 至 4.18所示。
一、 BT37 系列
BT37-C 試體所施加之軸力為 340 噸，在位移角 0.375%時產生撓曲細裂縫，
0.5%時產生撓剪細裂縫，2%時保護層開始有壓碎情況，3%時強度到達正最大值 127 tf
Hpeak ，4%時強度到達負最大值Hpeak 130 tf，隨著混凝土剝落增加於 5%時主筋及箍筋露出，位移角達 6%時塑鉸區箍筋與短繫筋向外撐開， 主筋受 壓挫屈且主筋挫屈處核心混凝土壓碎，混凝土剝落之範圍將近 50cm，正向降至 其最大強度之 55%、負向降至其最大強度之 64%，即停止試驗。
BT37-R 試體所施加之軸力為 340 噸，在位移角 0.375%時產生撓曲及撓剪細 裂縫，2%時保護層開始有壓碎情況，3%時強度到達正最大值Hpeak 122 tf，隨 著混凝土剝落增加於 4%時主筋露出，此時強度到達負最大值Hpeak 126 tf，5 % 時箍筋露出，且貫穿繫筋彎鉤處些微撐開，位移角達 6%時塑鉸區箍筋與貫穿繫 筋向外撐開， 主筋受壓挫屈且主筋挫屈處核心混凝土壓碎，混凝土剝落之範圍
66
將近 50cm，正向降至其最大強度之 54%、負向降至其最大強度之 65%，即停止 試驗。
二、 BT31 系列
BT31-C 試體所施加之軸力為 289 噸，在位移角 0.375%時產生撓曲與撓剪細 裂縫，2%時保護層開始有壓碎情況，3%時強度到達正最大值Hpeak 99 tf及負 最大值Hpeak 100 tf，隨著混凝土剝落增加 4%時主筋及箍筋露出，位移角達 6%時塑鉸區箍筋與短繫筋向外撐開， 主筋受壓挫屈且主筋挫屈處核心混凝土壓 碎，混凝土剝落之範圍將近 40cm，正向降至其最大強度之 79%、負向降至其最 大強度之 67%，即停止試驗。
BT31-R 試體所施加之軸力為 289 噸，在位移角 0.375%時產生撓曲與撓剪細 裂縫，2%時保護層開始有壓碎情況，3%時強度到達正最大值Hpeak 96 tf，隨 著混凝土剝落增加於 4%主筋及箍筋露出，此時強度到達負最大值Hpeak 101 tf， 位移角達 6%時塑鉸區箍筋與直通繫筋向外撐開， 主筋受壓挫屈且主筋挫屈處核 心混凝土壓碎，混凝土剝落之範圍將近 40cm，正向降至其最大強度之 71%、負 向降至其最大強度之 74%，即停止試驗。
三、 BT27 系列
BT27-C 試體所施加之軸力為 363 噸，在位移角 0.375%時產生撓曲與撓剪細 裂縫，3%時保護層有壓碎情況，此時強度到達正最大值Hpeak 139 tf，隨著混 凝土剝落增加於 4%主筋及箍筋露出，於 5%時達負最大值Hpeak 148 tf，位移 角達 6%時塑鉸區箍筋與短繫筋向外撐開， 主筋受壓挫屈且主筋挫屈處核心混凝 土壓碎，混凝土剝落之範圍將近 50cm，正負向皆降至其最大強度之 70%，即停 止試驗。
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BT27-R 試體所施加之軸力為 363 噸，在位移角 0.375%時產生撓曲與撓剪細 裂縫，2%時保護層開始有壓碎情況，4%時強度到達正最大值Hpeak 140 tf及負 最大值Hpeak 142 tf，隨著混凝土剝落增加主筋及箍筋露出，於 5%時塑角區箍 筋些微撐開，位移角達 6%時塑鉸區箍筋與直通繫筋向外撐開， 主筋受壓挫屈且 主筋挫屈處核心混凝土壓碎，混凝土剝落之範圍將近 50cm，正向降至其最大強 度之 78%、負向降至其最大強度之 81%，即停止試驗。
由試驗結果所得之位移歷程與所對應之水平側向加載力，可將數據整理繪成 遲滯迴圈如圖 4.1 至圖 4.3，令試體正、負方向之最大強度為Hpeak 及Hpeak ，兩者 平均值為試體試驗強度Hpeak，如表 4.4所示，試體斷面彎矩強度以 XTRACT[9]
求得，使用實際材料強度求得斷面彎矩強度後，除上柱試體測試高程 L 可得試體
理論強度HXTRACT，以試體試驗強度除上試體理論強度之比值為強度比。
試體之載重-位移包絡線以各加載週期之第一迴圈繪製，以圖 4.4包絡線示意 圖為例，取原點與 0.75Hpeak 對應之包絡線交點連線斜率為彈性勁度 K，降伏位移
y
為Hpeak 除以 K，極限位移u因在第一迴圈尚未下降至最大強度之 85%
（ 0.85Hpeak ），故以包絡線上之最後位移定義之。正負方向之降伏位移如表 4.5 所示，將極限位移與降伏位移之差值除上 L 為試體之塑性轉角p與p，兩者平 均值稱為塑性轉角容量p，p為各系列編號 C 試體之p除上編號 R 試體之p比 值，其中編號 R 試體之p定義為p,R。極限位移如表 4.6所示，以極限位移除上
（ 0.85Hpeak ），故以包絡線上之最後位移定義之。正負方向之降伏位移如表 4.5 所示，將極限位移與降伏位移之差值除上 L 為試體之塑性轉角p與p，兩者平 均值稱為塑性轉角容量p，p為各系列編號 C 試體之p除上編號 R 試體之p比 值，其中編號 R 試體之p定義為p,R。極限位移如表 4.6所示，以極限位移除上