F01P 試體

1

、、實驗過程及結果、、實驗過程及結果實驗過程及結果 實驗過程及結果

(1)實驗開始階段～開裂階段

實驗開始前照片如照片 3.4.1 當試體在在第二週期(0.375%，位移 3.75mm) 反向加載時，再試體之右上角處，產生一裂縫，長度約為 6.0cm，寬度約為 1mm，並由 6 點鐘方向朝 9 點鐘方向往上開始延伸，如照片 3.4.2。

(2)開裂階段～降伏階段

由降伏階段後持續加載至第四週期(0.75%，位移 11.25mm)正向加載時，

試體產生降伏並開始軟化且裂縫開始變大且變寬如照片 3.4.3。

(3)降伏階段～破壞階段

第二週期(傾斜率 0.375%，5.62mm)，開裂階段 正向力：22.99KN， 正向位移：5.46mm 反向力：-24.942KN， 反向位移：-5.84mm

第三週期(傾斜率 0.50%，7.50mm) 正向力：29.55KN， 正向位移：7.53mm 反向力：-29.994KN， 反向位移：-7.96mm

第四週期(傾斜率 0.75%，11.25mm)，降伏階段 正向力：40.961KN， 正向位移：11.187mm 反向力：-39.134KN， 反向位移：-11.546mm

第五週期(傾斜率 1.00%，15.00mm)

正向力：49.752KN， 正向位移：14.694mm 反向力：-46.831KN， 反向位移：-15.119mm

第六週期(傾斜率 1.50%，22.5mm)

正向力：61.833KN， 正向位移：22.228mm 反向力：-58.360KN， 反向位移：-27.02mm

第七週期(傾斜率 2.00%，30.00mm)

正向力：65.632KN， 正向位移：29.958mm 反向力：-60.893KN， 反向位移：-30.187mm

第八週期(傾斜率 2.50%，37.50mm)

正向力：64.268KN， 正向位移：37.261mm 反向力：-60.893KN， 反向位移：-37.689mm

第九週期(傾斜率 3.00%，45.00mm)

正向力：61.898KN， 正向位移：44.75mm 反向力：-58.263KN， 反向位移：-45.483mm

第十週期(傾斜率 3.50%，52.50mm)

正向力：57.384KN， 正向位移：51.967mm 反向力：-54.138KN， 反向位移：-52.807mm

3.4.2 FW01P

第四週期(0.75%，11.25mm) (見照片 3.4.11)時，試體達到降伏並開始軟化，

而在試體的正面，梁柱接頭及柱牆接頭處，均開始產生明顯的裂縫。

2

、、各週期位移與載重資料數據整理、、各週期位移與載重資料數據整理各週期位移與載重資料數據整理 各週期位移與載重資料數據整理

本試體實驗後之遲滯迴圈圖見圖 3.6，各週期數據如表 3.2，而各週期所整理 之數據資料如下：

第一週期(傾斜率 0.25%，3.75mm)

正向力：30.917KN， 正向位移：3.34mm 反向力：-27.867KN， 反向位移：-4.21mm

第二週期(傾斜率 0.375%，5.26mm)，開裂階段 正向力：41.049KN， 正向位移：5.273mm 反向力：-36.016KN， 反向位移：-5.85mm

第三週期(傾斜率 0.50%，7.50mm)

正向力：49.590KN， 正向位移：7.156mm 反向力：-42.608KN， 反向位移：-7.994mm

第四週期(傾斜率 0.75%，11.25mm) ，降伏階段 正向力：62.970KN， 正向位移：11.037mm 反向力：-53.942KN， 反向位移：-11.534mm

第五週期(傾斜率 1.00%，15.0mm)

正向力：71.511KN， 正向位移：14.869mm 反向力：-68.459KN， 反向位移：-15.057mm

第六週期(傾斜率 1.50%，22.50mm)

正向力：80.540KN， 正向位移：22.16mm 反向力：-68.459KN， 反向位移：-22.705mm

第七週期(傾斜率 2.0%，30.00mm)

正向力：78.007KN， 正向位移：30.019mm 反向力：-68.394KN， 反向位移：-30.029mm

第八週期(傾斜率 2.50%，37.50mm)

正向力：73.038KN， 正向位移：37.229mm 反向力：-66.348KN， 反向位移：-37.855mm

第九週期(傾斜率 3.00%，45.00mm)

正向力：66.445KN， 正向位移：44.536mm 反向力：-62.581KN， 反向位移：-45.146mm

3.4.3 F02BR

F02BR 試體由於是偏心斜撐補強於鋼筋混凝土構架，根據試驗後資料分析，

發現此試體降伏時，鋼筋混凝土構架與剪力連桿(Shear-link)同時產生降伏。

1

、、實驗過程及結果、、實驗過程及結果實驗過程及結果 實驗過程及結果

(1)實驗開始～開裂階段

F02BR 試體實驗前照片如照片 3.4.18，本試體第一道裂縫出現在第二週 期(0.375%，5.62mm) (見照片 3.4.19)，在試體正面左側，梁柱接頭處，由 6 點鐘方向向 10 點鐘方向延伸，長度約為 3.0cm，此時正向力為 56.347KN。

(2)開裂階段～降伏階段

在第四週期(0.75%，11.25mm)時，試體達降伏，在此階段時剪力連桿向 上位移約 1.0cm(見照片 3.4.20)，此階段正向力為 98.663KN，而裂縫繼續往 10 點鐘方向延伸，且裂縫寬度變大(見照片 3.4.21)。

(3)降伏階段～破壞階段

到達第 8 週期(1.75%，26.25mm)時，試體裂縫延伸約長度約為 12cm，

此時試體正向力為 135.718KN，而反向力達到-151.4KN。當試體到達第 9 週 期(2.0%，30.0mm)時，得到最大正向力 135.783KN，最大反向力為-152.764，

在第九週期的第 1 循環反向作用時(見照片 3.4.22)，在新裂縫由試體左側梁 柱接頭處由 6 點鐘方向往 3 點鐘反向發展 (以下簡稱第 2 裂縫)。

而在第 2 循環時，第二裂縫開始變大變寬(見照片 3.4.23)且迅速往上發 展。第十週期時(2.25%，33.75mm)時，正向力為 131.496KN 時，舊有裂縫明 顯寬大，裂縫長度約為 18cm，寬度最寬處約為 1.0cm(見照片 3.4.24)。在反 向力作用時，第二裂縫迅速貫穿梁，使梁產生破壞(見照片 3.4.25)，此時反 向力為-117.885，實驗後照片如 3.4.26、3.4.27。

2

、、各週期位移與載重資料數據整理、、各週期位移與載重資料數據整理各週期位移與載重資料數據整理 各週期位移與載重資料數據整理

本試體實驗後之遲滯迴圈圖詳圖 3.7，而各週期所整理之數據(表 3.3)資料如 下：

第一週期(傾斜率 0.250%，3.75mm)

正向力：30.529KN， 正向位移：3.732mm 反向力：-49.426KN， 反向位移：-4.387mm

第二週期(傾斜率 0.375%，5.625mm)，開裂階段 正向力：56.347KN， 正向位移：5.388mm 反向力：-64.008KN， 反向位移：-6.001mm

第三週期(傾斜率 0.500%，7.5mm)

正向力：77.002KN， 正向位移：7.84mm 反向力：-83.169KN， 反向位移：-8.121mm

第四週期(傾斜率 0.75%，11.25mm)，降伏階段 正向力：98.663KN， 正向位移：10.682mm 反向力：-108.045KN， 反向位移：-11.905mm

第五週期(傾斜率 1.00%，15.0mm)

正向力：109.185KN， 正向位移：14.238mm 反向力：-123.926KN， 反向位移：-15.493mm

第六週期(傾斜率 1.25%，18.75mm)

正向力：122.533KN， 正向位移：17.729mm 反向力：-120.321KN， 反向位移：-19.098mm

第七週期(傾斜率 1.50%，22.50mm)

正向力：128.763KN， 正向位移：22.130mm 反向力：-145.814KN， 反向位移：-22.199mm

第八週期(傾斜率 1.75%，26.25mm)

正向力：135.718KN， 正向位移：26.303mm 反向力：-151.400KN， 反向位移：-26.409mm

第九週期(傾斜率 2.00%，30.00mm)

正向力：135.783KN， 正向位移：30.232mm 反向力：-152.764KN， 反向位移：-30.465mm

第十週期(傾斜率 2.25%，33.75mm)

正向力：131.496KN， 正向位移：33.399mm 反向力：-117.185KN， 反向位移：-34.427mm

第 第

第 第四 四 四章 四 章 章 章、 、 、 、實驗結果與分析 實驗結果與分析 實驗結果與分析 實驗結果與分析

本章共分為兩部分來做說明，第一部分為各試體依實驗所得數據，針對勁度 衰減率、遲滯圈破壞包絡線、單位能量消散、韌性比與探討理論強度與實驗強度 之差異，依試體編號 F01P、FW01P 與 F02BR 之順序依序說明，第二部分以各試 體間的差異作總體比較說明。

4.1 實驗結果 實驗結果 實驗結果 實驗結果

4.1.1 F01P 分析 分析 分析 分析

1

、、勁度衰減率、、勁度衰減率勁度衰減率 勁度衰減率

由圖 4.1 可知，F01P 之勁度衰減率較為和緩，傾斜率 1.5%時，勁度衰減率 達最大為 0.1349，將勁度衰減曲線作線性分析之後，可得 F01P 勁度衰減率曲線 之斜率，其斜率為 y=-22.84+0.956。

由 F01P 的勁度衰減值中可觀察發現，在傾斜率 0.375%與 1.5%時其勁度衰 減率別為 0.1319 與 0.1349，對照實驗數據與實驗照片可發現，傾斜率 0.375%時 為試體開裂狀態，而勁度衰減值為 0.1319。而當傾斜達 1.5%時勁度衰減值為 0.1349，此時試體出現了明顯裂縫，且裂縫寬度與長度也相對變大。

2

、、遲滯圈破壞包絡線、、遲滯圈破壞包絡線遲滯圈破壞包絡線 遲滯圈破壞包絡線

圖 4.2 為 F01P 之正向遲滯圈破壞包絡線，由圖可得知，當試體達到極限載 重 Pu(Pu=65.6321kN)後直至試驗停止階段，其載重下降速率較為緩慢，而且也較 為線性，無急速下降之現象，並配合遲滯迴圈圖(圖 3.5)作分析，可知，試體破

由圖 4.2 可知，由原點做一切線時，當切線超過傾斜率 0.75%時，斜率變較

降伏位移為 11.187mm，極限狀態水平推力為 57.384kN，極限位移為 51.976mm，

而韌性比為 4.64。

5

、、理論降伏強度與實際降伏強度、、理論降伏強度與實際降伏強度理論降伏強度與實際降伏強度 理論降伏強度與實際降伏強度

根據 ACI-USD 法計算試體降伏應力，可得知，F01P 試體理論降伏強度 Pya=38.906kN，降伏彎矩 Mya=14.582kN-m。而根據本試體之實際降伏強度 Py=40.6911kN，理論強度與實際強度相差 1.7851kN。而根據 SAP2000 分析結果，

F01P 試體的降伏強度為 52.385kN，與 ACI 或實際強度相差約為 12.0~14.0kN，

其數值較為接近傾斜率 1.0%時之正向力 49.752kN。

推測試體間分析強度與實際強度差異，規範強度因考慮各種折減係數，故所 得強度較為保守，而 SAP2000 分析強度，考慮因數較無規範保守，所以強度表 現較於規範分析強度高。

而 F01P 實際強度與 SAP2000 分析強度差異超過 10kN，若推敲其原因，可

4.1.2 FW01P 分析 分析 分析 分析

1

、、勁度衰減率、、勁度衰減率勁度衰減率 勁度衰減率

由圖 4.5 可得知，FW01P 之勁度衰減曲線在第二週期與第三週期之間有一小 平台區，再對照 FW01P 之遲滯迴圈圖後可知，此階段增加位移時，由千斤頂所 回傳之資料，出現電壓不穩定之情況，所以才會有此平台區之出現。將 FW01P 之勁度衰減曲線分析後可得曲線之斜率 y=-27.13x+0.860。FW01P 試體在第二週 期(0.375%)時，勁度衰減值達最大為 0.2495。

在 FW01P 試體的勁度衰減率中，以傾斜率 0.375%的 0.2495 以及傾斜率 0.75%時所對應之推力，此時降伏強度為 Py=62.907kN。

3

、、單位能量消散分析、、單位能量消散分析單位能量消散分析 單位能量消散分析

為 318.278kN-mm，在傾斜率為 1.00%時，能量為 520.641kN-mm，兩者相差 202.363kN-mm。此點與破壞包絡線之降伏點相符。故此點為 FW01P 試體之降伏 點。FW01P 試體由實驗開始至實驗結束，其總能量為 7574.321 kN-mm(圖 4.8)。

4

、、FW01P 試體韌性比、、 試體韌性比試體韌性比試體韌性比

FW01P 試體在降伏狀態下，降伏水平推力為 62.907kN，降伏位移為

11.037mm，在極限狀態下，極限水平推力為 66.445kN，極限位移為 44.536mm，

FW01P 之韌性比為 4.04。

5

、、理論降伏強度與實際降伏強度、、理論降伏強度與實際降伏強度理論降伏強度與實際降伏強度 理論降伏強度與實際降伏強度

根據 ACI 規範計算後得知，FW01P，試體淨高為 120cm，以梁控制，所得 之理論降伏載重 Pya=44.10kN，理論降伏彎矩 Mya=13.23kN-m，而試體實際降伏 載重 Py=62.907kN。而根據 SAP2000 分析，FW01P 試體的分析降伏強度為 62.034kN，與實際值相差 0.5kN。

4.1.3 F02BR 分析 分析 分析 分析

率為 Y=-31.92X+1.007。而當第五週期時(1.0%，1.50mm)，勁度衰減值達 0.1496。

本試體中，勁度衰減值差異最大點分別為傾斜率 0.375%與 1.0%時，衰減值

分別為 0.2390 與 0.1496。而當傾斜率 0.375%時勁度衰減差異值為 0.2390，此時

Pu=135.783kN，反向極限強度為 Pu’=-152.764kN，而當到達 Pu 後，試體因開始 產生較大之裂縫，所以強度開始下降，到傾斜率 2.25%時，試體則由梁柱接頭處

時，其能量吸收量開始大量增加，當傾斜率為 0.50%時，其能量為 185.135 kN-mm，

當試體傾斜率為 0.75%時能量為 584.865 kN-mm，後隨著傾斜率增加，所吸收的 能量也大幅增加。F02BR 試體由實驗開始至時驗結束，其總吸收能量為

14558.863kN-mm(圖 4.12)。

4

、、F02BR 試體韌性比、、 試體韌性比試體韌性比 試體韌性比

根據數據分析試體 F02BR 在傾斜率 0.75%時降伏，降伏水平推力為 98.663KN，降伏水平位移為 10.682mm，而極限狀態下，極限水平推力為

5

、、分析降伏強度與實際降伏強度、、分析降伏強度與實際降伏強度分析降伏強度與實際降伏強度 分析降伏強度與實際降伏強度

根據 SAP2000 分析結果，F02BR 試體在補強後，鋼筋混凝土構架降伏載重 為 107.7706kN，而根據實驗結果所得，F02BR 試體在傾斜率 0.75%時試體降伏，

降伏載重 Py=98.663kN，而在此時鋼筋混凝土構架與斜撐為同時降伏。而根據實 在傾斜率 0.25%時力量 Ps=13.675kN 略低於純構架力量 Pf=16.854kN，而當傾斜 率在 0.375%時，偏心斜撐之 Ps=33.355kn 高於純構架 Pf=22.992kN，探究其原因，

降伏載重 Py=98.663kN，而在此時鋼筋混凝土構架與斜撐為同時降伏。而根據實 在傾斜率 0.25%時力量 Ps=13.675kN 略低於純構架力量 Pf=16.854kN，而當傾斜 率在 0.375%時，偏心斜撐之 Ps=33.355kn 高於純構架 Pf=22.992kN，探究其原因，

在文檔中 中小學校舍暨臨街店舖式住宅之耐震評估與補強研究---子計畫：現存樑柱結構應用鋼斜撐補強實驗與分析(I) (頁 24-0)