BRED-5 :此組試體是採用對稱拉壓位移的反覆載重歷時，因此由圖 3.70(e)可觀察到試體受拉伸變形與受壓縮變形時力量相近，並且由積分法

所得之雙線性力量–位移曲線在壓縮位移時力量也與實驗值接近，所以當反 覆載重歷時為不對稱，於相同位移量下壓縮位移所經歷的反覆載重次數多 於拉伸位移，因而產生嚴重

歸納以上鋼板消能器實驗與分析結果可得以下結論:

1. 採用十字型鋼板消能器及 H 型鋼板消能器時，因 局

能器的挫屈較為嚴重，而挫屈束制鋼板消能器由於受壓縮變形時仍不挫 屈，因此遲滯迴圈顯得較為飽滿。

2. 由 ABAQUS 分析可發現鋼板消能器削切段採圓弧形削切時，則所得之 力量比由積分法所得之雙線性力量–位移曲線還大，且軸向應

3. 因 A36 低碳鋼材的材料變異性較大，因此即使是相同的鋼板厚度，但由 鋼材拉力試片所得之應力或應變仍有所差異，而當消能鋼板受反覆拉壓載 重試驗時，則鋼板削切型式及材料品質都將影響其適用範圍。

切交界 圖 3.76 為ABAQUS分析所得破裂參數比值與圓弧形削切半徑關係，其 中縱軸為圓弧形削切處最大破裂參數與直線削切段中心最大破裂參數之比 值，若其值大於1 則表示斷裂區域將可能發生於直線與圓弧形削

處，反之若小於1 則斷裂區域將可能發生於直線削切段，其中黑色圖塊分 別表示實驗中依照三組試體模擬所得的分析結果，而白色圖塊則為

ABAQUS模型分析結果，因此可觀察到當圓弧形削切半徑大於 44 mm(5.5 倍消能鋼板厚，5.5 t_P)時，則破裂參數比值皆小於 1，當削切半徑為 20 mm 時破裂參數比值為1.14，所以將造成直線與圓弧形削切交界處破壞。圖 3.77 為ABAQUS分析所得破裂參數比值與直線削切段長度關係，雖然破裂參數 比值會隨直線削切段長度增加而有提升的趨勢，但似乎並不明顯。

圖3.78 為實驗所得破壞應變比值與圓弧形削切半徑關係，縱軸代表消 能鋼板斷裂破壞前直線削切處中央之應變與鋼材拉力試片極限應變的比 值，而橫軸則代表圓弧形削切半徑，因此可知道消能鋼板若使用較小的圓 弧形削切半徑(R < 2.5t_P = 20 mm)，則消能鋼板最後可能會在直線與圓 削切交界處產生拉伸斷裂破壞(照片 3.39)，而此時直線削切處中央之應變約 只達極限應變的40%，但鋼板若使用較大的圓弧形削切半徑(R

弧形

> 4 t_p =32 mm)，則消能鋼板最後會在直線削切處產生拉伸斷裂破壞(照片 3.36 及照片 3.43)，此時直線削切處中央之應變約為極限應變 75%以上。

4. 由於鋼板消能器的拉伸位移量大於壓縮位移量，所以當破壞時常為拉伸 斷裂，因此拉伸應變成為主要控制的因素，並且由ABAQUS 分析與簡化分 析所得之消能鋼板直線削切處中央應變約為 85%以上，所以在設計消能鋼

板直線削切段長度時，應將鋼材拉力試片所得之極限拉伸應變值乘上此值

為試驗中鋼板消能器斷裂時(圖 3.80 b點)之應變值，而圖 3.82 為利用 2.2 節

用圖3.82 求得鋼板

2 3.83)。圖 3.85 分布情形，其中試 1 及試體 3 之鋼板消能器最大破裂參數值皆產生於最窄削切處，因此符 實驗所觀察到的情形(照片 3.8 及照片 3.20)，而試體 2 之鋼板消能器最大 裂參數值產生於直線削切段，但實驗產生的破壞位置卻於C-C斷面，所以 處可能由於焊接而造成鋼材的脆性破壞。

圖 3.86(a)為試體 1 實驗值與分析值的比較，圖中灰色實線段為預力梁 梁端彎矩與位移，黑色實線為由ABAQUS 所得鋼板消能器力 -位移關係而計算之彎矩與位移關係，分析部份分為未乘放大係數(α、β) 得鋼板消能器力量-位移關係而計算之彎矩與位移關係，以及乘放大係數

(α、β)後所得鋼板消能 位移關係，另外圖

3.87(a)分別為正、負彎矩下各項分析所得彎矩與實驗彎矩比值，其中以

，並可明顯看出乘放大係數後彎矩率便 會提

而計算之梁端彎矩率較低，但兩種分析 不算大。

的積分法所求得三組鋼板消能器之力量-位移關係圖。圖 3.84 分別為三組鋼 板消能器於不同拉伸與壓縮變形量時之軸向應變值，第一條長條圖為 ABAQUS分析所得之平均軸向應變，第二條長條圖則利

消能器之力量後，除以鋼板消能器最窄處斷面積求得應力值，最後配合圖 3.81 得應變值，另外簡化分析為為軸向變形量除以L₁及L (圖

為破裂參數沿鋼板消能器(圖 3.83 Section A-A, B-B, C-C) 體

合 破 此

柱接頭實驗之 量

所

器力量-位移關係而計算之彎矩與

ABAQUS 分析所得與實驗值較接近 升。

圖 3.86(b)為試體 2 實驗值與分析值的比較，圖中灰色實線段為預力梁 柱接頭實驗之梁端彎矩與位移，黑色實線為由ABAQUS 所得鋼板消能器力 量-位移關係而計算之彎矩與位移關係，黑色虛線為由 2.2 節積分法所得鋼 板消能器力量-位移關係而計算之彎矩與位移關係，圖 3.87(b)則可觀察到雖 然由積分法得雙線性力量–位移曲線

方法所得之彎矩率並

圖3.86(c)為試體 3 實驗值與分析值的比較，與試體 1 相同由圖 3.87(c) 可明顯看出乘放大係數後彎矩率便會上升。

3.6.5 鋼板消能器設計步驟修正

鋼板消能器實驗可發

拉伸變形量，因此鋼板消

(A

鋼板的極限應變

由 現挫屈束制鋼板消能器較十字型或H 型鋼板消 能器擁有更好的消能效果，而挫屈束制鋼板消能器的消能鋼板採直線削切 較圓弧形削切更能分散應變，因而能承受較大的

能器應採用挫屈束制鋼板消能器，其中削切段採直線削切，材質則以 A36 低碳鋼較佳。

1. 首先根據 2.2.3 節步驟 2 決定最窄削切處斷面積 _m)，然後依據鋼板消能 器結論3，選擇 5.5 倍鋼板厚度以上作為圓弧形削切半徑。

2. 依據鋼板消能器結論 4，將消能 (

ε

形量(δt,0.03)對於直線削切段造成之應變 0.08，最後再檢核

極限應變的60%，並且計算消能鋼板於鋼體旋轉角

t_,0.03 0.08 ε'

ε = ≤ _u。

3. 防挫屈鋼板之厚度以公式 3.9 為設計依據，其中 F’為消能鋼板 10%的極 限力量[

F

( σ

A

)

ε

4. 接著再由 2.2.3 節步驟3 接續鋼板消能器的設計步驟