本研究透過 ANSYS 有限元素分析，模擬 SRC 柱受軸向壓力作用下之「軸 壓行為」與「圍束效應」。藉由分析結果可觀察各試體受軸向壓力下之變形圖、
SRC 柱中各種圍束區域之混凝土應力分佈圖、柱中箍筋應變之變化以及混凝土 發生開裂行為時之裂縫分佈圖等。本研究列舉數組分析模型針對各種行為之分析 結果與觀察如下：
（1）試體受軸向壓力下之變形圖：
當 SRC 柱受軸壓力後，軸向會發生縮短量，本研究藉由試體受軸向壓力下 之變形圖來觀察各試體之「軸壓行為」。以分析試體 SRC-C1 為例，在 SRC 柱受 軸向壓力作用下，其試體以及柱中鋼骨與鋼筋之變形圖，如圖 4.23 至圖 4.28 所 示。其中圖 4.23 為試體 SRC-C1 受軸向壓力作用下，軸向位移量到達 12 mm（軸 向應變量為 0.01）時整體試體之變形圖；圖 4.24 為試體局部放大之變形圖；圖 4.25 為柱內鋼骨之變形圖；圖 4.26 為柱內鋼骨局部放大之變形圖；圖 4.27 為柱 內鋼筋之變形圖；圖 4.28 為柱內鋼筋局部放大之變形圖。
（2）SRC 柱中各圍束區域之混凝土應力分佈圖：
本研究經由 ANSYS 有限元素分析，觀察 SRC 柱中混凝土受圍束之情形，
包括未圍束區混凝土、普通圍束區混凝土以及高度圍束區混凝土，由混凝土應力 分佈圖來看箍筋對混凝土以及鋼骨對混凝土之「圍束效應」。以下列舉三種不同 型式之鋼骨斷面，其中包括包覆填充型鋼管斷面（以分析試體 SRC-B1 為例）、
包覆十字型鋼骨斷面（以分析試體 SRC-C1 為例）以及包覆 H 型鋼骨斷面（以 分析試體 SRC-H2 為例）。
包覆填充型鋼管斷面以分析試體 SRC-B1 為例，當 SRC 柱受軸向壓力作用 下，各種圍束區域之混凝土應力分佈圖，如圖 4.29 與圖 4.30 所示。其中圖 4.29 為試體 SRC-B1 受軸向壓力作用下，柱中未圍束區與普通圍束區混凝土之應力分 佈圖；圖 4.30 為柱中高度圍束區混凝土之應力分佈圖。
包覆十字型鋼骨斷面以分析試體 SRC-C1 為例，在 SRC 柱受軸向壓力作用 下，各種圍束區域之混凝土應力分佈圖，如圖 4.31 與圖 4.32 所示。其中圖 4.31 為試體 SRC-C1 受軸向壓力作用下，柱中未圍束區與普通圍束區混凝土之應力分 佈圖；圖 4.36 為柱中高度圍束區混凝土之應力分佈圖。
包覆 H 型鋼骨斷面以分析試體 SRC-H2 為例，在 SRC 柱受軸向壓力作用下，
各種圍束區域之混凝土應力分佈圖，如圖 4.33 至圖 4.34 所示。其中圖 4.33 為試 體 SRC-H2 受軸向壓力作用下，柱中未圍束區與普通圍束區混凝土之應力分佈 圖；圖 4.34 為柱中高度圍束區混凝土之應力分佈圖。
經由 ANSYS 分析之實尺寸 SRC 短柱軸壓行為，觀察各種不同型式之鋼骨 斷面之混凝土應力分佈圖，可以發現，受箍筋與鋼骨雙重圍束之高度圍束區混凝 土之應力值顯然為最大，而受箍筋圍束之普通圍束區混凝土之應力仍較未圍束區 混凝土應力值高些。顯然「高度圍束區」混凝土確實發揮較佳之圍束效應，有助 於提升混凝土之抗壓強度。
（3）柱中箍筋應變之變化：
當 SRC 柱受到軸向壓力作用時，柱因受到軸向壓力作用，使 SRC 柱發生軸 向之縮短量而產生軸向應變，柱之橫向因波松比效應而發生橫向應變，柱中的混
凝土因受軸壓作用發生向外擴張之效應，而觸使箍筋發生側向圍束力來抵抗混凝 土向外膨脹之力量，使得混凝土因受到箍筋側向力而發揮圍束效應。
為了驗證本研究分析之 SRC 柱試體的箍筋是否有因受混凝土之向外擴張的 力量而發揮圍束效應，表 4.9 中列出各分析試體在承受軸壓載重下，柱中間箍筋 之應變值變化；其分析試體之軸向載重與箍筋應變關係圖，以分析試體 SRC-C2 和 SRC-H2 為例，如圖 4.35 與圖 4.36 所示，各分析試體之箍筋應變皆隨著軸力 之增加而逐漸變大。
而分析試體之箍筋應變分佈圖，以分析試體 SRC-C2 和 SRC-H2 為例，如圖 4.37 至圖 4.44 所示，各取試體加載至0.5Pu、0.7Pu、0.9Pu以及Pu時所對應之箍 筋應變分佈圖狀況。圖 4.37 為試體 SRC-C2 加載至0.5Pu時所對應之箍筋應變分 佈圖，各箍筋之應變值相當接近，都為極小值；圖 4.38 為試體 SRC-C2 加載至0.7Pu 時所對應之箍筋應變分佈圖，此時各箍筋中間明顯受到較大之張力，顯示各箍筋 中間之應變值增加，較外圍的箍筋應變值大一些；圖 4.39 為試體 SRC-C2 加載 至0.9Pu時所對應之箍筋應變分佈圖，此時各箍筋應變皆明顯繼續增加；圖 4.40 為試體 SRC-C2 加載至Pu時所對應之箍筋應變分佈圖，明顯發現，各箍筋的中間 明顯受到較大之張力，顯示各箍筋中間之應變值增加，較外圍之箍筋應變值大一 些，而且由於柱中間之箍筋間距配置較為稀疏，柱中間之箍筋受到的張力最大，
故其應變值較高，而越遠離柱中心之箍筋應變值會逐漸變小。
圖 4.41 為試體 SRC-H2 加載至0.5Pu時所對應之箍筋應變分佈圖，此時各箍 筋之應變值都很小；圖 4.42 為試體 SRC-H2 加載至0.7Pu時所對應之箍筋應變分 佈圖，此時各箍筋中間之應變值增加，較外圍之箍筋應變值稍微大了一點；圖
4.43 為試體 SRC-H2 加載至0.9Pu時所對應之箍筋應變分佈圖，此時各箍筋應變
皆明顯繼續增加；圖 4.44 為試體 SRC-H2 加載至Pu時所對應之箍筋應變分佈圖，
明顯發現，各箍筋中間明顯受到較大之張力，箍筋中間之應變值增加，較外圍之 箍筋應變大一些。
經由 ANSYS 分析結果中發現，各分析試體之箍筋應變皆隨著軸力之增加而
逐漸變大，顯示箍筋的確有因受混凝土外擴作用而受到張應力作用，而柱中間之 箍筋因為受到的張力最大，其應變值較高，越遠離柱中心之箍筋應變值會逐漸變 小。
（4）混凝土之裂縫分佈圖
混凝土發生開裂行為後之裂縫分佈圖，以分析試體 SRC-B1 和 SRC-C2 為 例，如圖 4.45 至圖 4.50 所示。其中試體 SRC-B1 之箍筋間距配置為均勻分佈斷 面，試體 SRC-C2 之箍筋間距配置為柱上下兩端較密，中間之箍筋配置較為稀 疏。可由兩種不同箍筋間距配置方式觀察其混凝土之裂縫分佈圖的差異性。
分析試體 SRC-B1 之混凝土裂縫分佈圖，如圖 4.45 至圖 4.47 所示。其中圖 4.45 為柱中混凝土初始發生開裂行為時之裂縫分佈圖，此時僅出現少許微裂縫於
SRC 柱上下兩端之混凝土保護層上；圖 4.46 為加載至軸壓強度Pu時，柱中混凝
土之裂縫分佈圖，此時混凝土之開裂元素增加，集中於 SRC 柱上下兩端之混凝 土保護層上；圖 4.47 為加載至軸向應變約為 0.003 時混凝土之裂縫分佈圖，此時 軸向加載已過軸壓強度Pu之後，除了未受圍束區之混凝土已全部發生開裂現象 外，混凝土之開裂現象向內發展至普通圍束區混凝土之部分。
分析試體 SRC-C2 之混凝土裂縫分佈圖，如圖 4.48 至圖 4.50 所示。其中圖 4.48 為柱中混凝土初始發生開裂行為時之裂縫分佈圖，此時僅出現少許微裂縫於
SRC 柱混凝土保護層上；圖 4.49 為加載至軸壓強度Pu時柱中混凝土之裂縫分佈
圖，此時混凝土之開裂元素逐漸增加，分佈於 SRC 柱中間箍筋配置較為稀疏之 混凝土保護層上；圖 4.50 為加載至軸向應變約為 0.003 時混凝土裂縫分佈圖，此 時軸向加載已過軸壓強度Pu之後，除了未受圍束區之混凝土已全部發生開裂現象 外，混凝土之開裂現象向內發展至普通圍束區混凝土之部分，並集中分佈於 SRC 柱中間之箍筋配置較為稀疏之混凝土處。
經由以上討論可以發現，ANSYS 有限元素在模擬混凝土開裂行為之過程，
當柱中混凝土初始發生開裂行為時，都發生在混凝土之保護層上，亦即完全未受 圍束混凝土區的部份；當持續加載至軸壓強度Pu時，混凝土保護層上發生開裂的
元素增加迅速；當混凝土保護層全部開裂，使得整體柱之軸壓強度突然發生驟降 現象。顯然分析和實驗上看到的破壞行為一致。
第五章 第五章 第五章
第五章 結論 結論 結論與建議 結論 與建議 與建議 與建議
本研究採用 ANSYS 有限元素分析軟體建立 SRC 短柱受軸壓作用之分析模 型，並與一系列之實尺寸 SRC 短柱試驗結果互相比對驗證，探討 SRC 短柱之「軸 壓行為」與「圍束效應」。本研究並根據研究結果，針對台灣 SRC 設計規範中 SRC 柱之「圍束箍筋需求量」計算公式提出進一步建議。綜合本研究之分析結 果，可以獲得以下的結論與建議。
5.1 結論 結論 結論 結論
1、本研究針對 SRC 短柱進行 ANSYS 有限元素分析，研究發現合理的選用分析 元素、材料性質和邊界條件，將可以取得良好的分析結果，其中混凝土採用 SOLID 65 元素、鋼筋採用 LINK 8 元素以及鋼骨採用 SOLID 45 元素來模擬。
在 SRC 柱之軸壓強度方面，ANSYS 分析值與試驗值之差距十分微小，各試 體之軸力－位移曲線皆與前人試驗趨勢吻合，驗證了本研究之分析具有良好 的模擬與預測效果。
2、本研究發現，利用 ANSYS 分析 SRC 柱中混凝土受圍束之行為時，宜將不同 圍束區域劃分為「未圍束區」、「普通圍束區」及「高度圍束區」，並建立不同 的材料模型來模擬，給定不同之應力－應變曲線。
3、本研究分析結果顯示，SRC 柱中之鋼骨翼板確實能對 SRC 柱核心混凝土發揮 良好的圍束功能，大約可額外提升 20％至 33％的混凝土抗壓強度。因此，高 度圍束區混凝土可額外提昇一部分軸壓強度貢獻，當高度圍束區面積越大，
所額外提昇之軸壓強度也越大。
4、根據本研究之分析結果，證實 SRC 柱受軸向壓力作用時，除了 SRC 柱中的 鋼骨能分擔一部份的柱軸力外，其受鋼骨圍束之高度圍束區混凝土也可分攤 一些 SRC 柱軸力之貢獻。因此使得 SRC 柱中混凝土所需要承擔之軸力相對 的降低，故目前我國 SRC 設計規範中之圍束箍筋需求量設計公式，可以再予
4、根據本研究之分析結果，證實 SRC 柱受軸向壓力作用時，除了 SRC 柱中的 鋼骨能分擔一部份的柱軸力外，其受鋼骨圍束之高度圍束區混凝土也可分攤 一些 SRC 柱軸力之貢獻。因此使得 SRC 柱中混凝土所需要承擔之軸力相對 的降低，故目前我國 SRC 設計規範中之圍束箍筋需求量設計公式，可以再予