梁柱交會區模擬

一般構架之受力傳遞機制乃當構架受地震力作用時，此作用力經 所銜接於接頭之梁傳遞至接頭區。又接頭區之強度乃由剪力所控制，

故於梁柱交會區之模擬上乃採用剪力-剪力變形 (V -γ )。在 2D 平面 上，梁柱交會區為梁與柱交會處所圍成之一平面，在模擬應用上為了 簡化模型，梁與柱使用梁柱元素代替，其位置為真實梁柱之中心線，

如 圖 2.18 所 示 。 梁 柱 交 會 區 通 常 先 簡 化 為 一 鋼 性 接 頭 (Rigid Connection) 節點，代表將交會區視為無變形枝節點；若交會區之強

度 與 勁 度 較 弱 而 無 法 將 其 視 為 剛 性 接 頭 ， 則 採 用 半 剛 性 接 頭 (Semi-Rigid Connection)，使用旋轉彈簧 (Rotational Spring) 來代表半 剛性接頭，其力-變形關係也由交會區平面之剪力-剪力變形轉換為交

Shen et al. (2000) 交會區則以 Krawinkler (1978) 之鋼結構梁柱 交會區理論求得交會區之剪力-剪力變形 (V -γ ) 關係，以半剛性接頭 代替梁柱交會區，建立鋼結構梁柱接頭模型；Srivanich et al. (1999) 之 子結構與構架交會區也採用 Krawinkler 鋼結構梁柱交會區之剪力-剪 力變形關係。其中Krawinkler 之鋼結構梁柱交會區理論公式為：

變，而V_u為極限剪應力，定義為 4γ_y時的剪應力。

2. 包含彈性交會區之彈性模型 (Elastic Models with Panel Zones Included)

但梁柱與交會區均未定義非彈性行為，仍然存在結構元件進入非彈性 階段時，模擬結果便產生誤差之問題。

3. 非線性中心線模型 (Nonlinear Centerline Models)

考慮梁柱桿件非彈性行為，將線性中心線模型改良為如圖 2.21 所示，於梁柱端點加上旋轉彈簧。當梁柱桿件進入非彈性階段，旋轉 彈簧始發揮作用，利用彈性梁柱元素與非彈性旋轉彈簧構成梁柱桿件 真實之力量與變形關係。如此能準確模擬出梁柱之行為，但對於交會 區仍無良好之模擬。

4. 包含非線性交會區之非彈性模型 (Nonlinear Models with Panel zones)

於非彈性梁柱中心線模型加上交會區彈簧，如此能更精確模擬梁 柱接頭之行為。Foutch 建議以圖 2.22 之模型最能符合實際梁柱交會 區之形狀，亦能模擬梁柱桿件與交會區旋轉彈簧之彈性與非彈性之行 為。建構圖 2.22 之模型較不方便，較常使用非線性中心線模型模擬 梁柱，交會區模型由第2類交會區彈簧模型模擬，但旋轉彈簧行為定 義為具非彈性行為之半剛性接頭。

由以上回顧，於模擬交會區方面，若為行為良好之梁柱接合方 式，則將交會區視為剛接；若剛接模擬結果之整體勁度較實驗結果 強、交會區設計為消能區域或實驗中交會區有明顯破壞，代表交會區 勁度與強度較弱，無法視為剛接，則交會區以半剛性接頭模擬，採用 旋轉彈簧代表半剛性接頭。