HCFS 試體

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5.3.1 整體構架行為

圖 5- 98 為試體於 1350gal 測試中振動台加速度反應，其中主要的劇烈震動 發生在 27 秒至 37 秒，因此討論的範圍將以此區間的行為為主。振動台 PGA 為+1.0 g 發生在 35.14 秒。我們將振動台與基礎上加速規量測到的加速度比較，藉此可以 觀察基礎下方的荷重計是否有勁度不足的疑慮。由圖 5- 99 觀察到，在較小振動 時，基礎與震動台加速度是吻合的；在 33.2~33.4 秒間，振動台加速度與基礎加 速度出現了蠻大的差異。由於本試體 B 柱基礎在安裝時，出現荷重計頂版安裝困 難的情形，因此加速度的差異有可能來自於滑動，或是荷重計勁度不足所造成。

圖 5- 100 為頂層位移比歷時記錄。試體兩個方向的最大位移比分別為+1.6%

及-2.5%，發生時間在崩塌點之前，這部份與 MCFS 試體不同，原因為崩塌形式不 同所造成。

圖 5- 101 為 1350gal 測試基底剪力歷時記錄，正向最大基底剪力為 164.58 kN，

負向最大基底剪力為-201.23 kN，兩者強度相差 18.2%，差距甚大。本試體正負方 向上的剪力極值與 MCFS 試體相差不大。圖 5- 102 為基底剪力與試體側位移比之 遲滯迴圈，從圖中可以看到在 1100gal 時，試體基底剪力在正負方向最大值是相 當的，正方向約為 203.32 kN，負方向為-199.81 kN，同時相對的側位移比也大致 相同，分別為+1.43%及-1.60%，但已可發現有勁度下降的現象。1350gal 測試後，

發現試體在正方向的側向剪力衰減許多，但在負向上仍可達 1100gal 的剪力值，

但水平位移比增加到-1.95%。圖 5- 103 及圖 5- 104 為試體在 1100gal 及 1350gal 測試時各柱基底剪力歷時記錄，從圖 5- 103 可以發現，試體基底剪力不論是在哪 個方向，B 柱剪力都比其他兩柱來的大，各柱剪力差距較 MCFS 之差距來的大，並 且 B 柱在正負方向上的剪力是不對稱的。A、C 柱正負方向的剪力是對稱的，但從 圖 5-102 可以發現 A、C 兩柱基底剪力在正負方向上已經沒有辦法對稱，而是比較 偏向正向，B 柱則是在負向上提供了較大的剪力，此反應恰說明了在圖 5- 102 之 試體正向剪力衰減的現象。因此，有別於 MCFS 試體的 A、C 柱正向剪力衰減，HCFS

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試體則是 B 柱衰減。

圖 5- 105 為各柱軸力歷時記錄。從圖中可以觀察到 A、C 間呈現類似對稱的 圖形，此為試體在水平移動時產生的傾覆力矩所致。B 柱柱底為第一個崩塌點，因 此可以看到 B 柱軸力率先喪失，此時 A、C 兩柱仍保有軸向承載力，經過 1.2 秒後 A 柱破壞，並喪失軸向承載能力，C 柱緊接著也破壞，因此本試體各柱喪失軸向承 載力的時間點是分開的。

5.3.2 A 柱行為

圖 5- 106 為 A 柱基底剪力歷時記錄。如同 5.2.2 所述，在負方向的剪力值較 小，兩方向之剪力差距約為 16.7%。

圖 5- 108 為 A 柱柱底彎矩歷時記錄，柱端彎矩受到剪力方向的關係，在負方 向的彎矩值也較小。圖 5- 111 為 A 柱柱底彎矩與水平位移遲滯迴圈，從圖可以觀 察到彎矩正向最大值為 72.07 kN-m，水平位移比為+1.1%，負向最大值為-59.13 kN-m，水平位移比為-2.0%，

強度差距為 17.95%。圖 5- 113 為 A 柱在各階段測試之剪力與水平位移比之遲 滯迴圈，由此圖可明顯觀察到 A 柱在 1100gal 測試中出現勁度軟化的現象，並且 在發揮強度後即不再隨著位移而上升，代表 A 柱已經產生撓曲破壞。HCFS 試體 A 柱的最大剪力值發生的水平位移略小於 MCFS 試體。A 柱一樓柱底在 B 柱破壞後，

產生許多撓曲裂縫。

圖 5- 112 為 A 柱軸力、水平位移與軸向位移三者之關係。當 A 柱開始崩塌時，

水平位移比為+0.4%，顯示 A 柱並非再試體水平位移最大時崩塌，此部分與 MCFS 試體之 A 柱不同。在崩塌點之前，垂直向的位移有較明顯的伸長現象，此現象除 了柱本身軸向變形之外，A 柱二樓受到 B 柱崩塌的影響，有往試體中央傾斜的現象，

此部分才是軸向位移到達+0.6 cm 的主因。從 A 柱軸力與水平位移之遲滯迴圈可以 看到，柱軸力在試體往正向移動時會增加，反之則減少，此為外柱特有的性質。

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當試體向正方向移動時，試體本身的傾覆彎矩將帶給 A 柱額外的軸力，同時提生 A 柱的彎矩強度（當軸力低於軸力-彎舉曲線之平衡軸力以下方成立），反之則是減 少。

從影片檢視 A 柱一樓柱底，雖然並沒有像 MCFS 試體 A 柱一樓柱底一樣產生崩 塌，但從裂縫形式觀察可發現 A 柱一樓柱底仍發生撓剪破壞。

5.3.3 Ｂ柱行為

HCFS 試體之 B 柱承受了高軸力，柱破壞區域已經從軸力-彎矩曲線中的拉力破 壞區移動至壓力破壞區，因此軸力增加反而會讓撓曲強度降低。

圖 5- 142 為 B 柱在各測試時基底剪力與水平位移比之遲滯迴圈，由此圖可以 看到 1350gal 測試中剪力值在正向沒有辦法達到 1100gal 的強度，負向則接近 1100gal 之強度，但沒有辦法隨著位移上升而提升剪力的強度。從 1100gal 照片觀 察，撓曲裂縫仍不明顯，但由於動態實驗，使得裂縫可能會閉合，在加上遲滯迴 圈有勁度下降的現象，因此推判 B 柱應為撓剪破壞。

圖 5- 141 為 B 柱軸力、水平位移與軸向位移三者之關係，可以看到軸力在水 平位移比-2.0%時大幅下降，對應到垂直位移及為 B 柱崩塌點。從圖中可以觀察到 在崩塌之前，B 柱軸向變形幾乎沒有增加的跡象，原因可能為高軸力的效應，導致 增加幅度不大，不若 MCFS 試體 B 柱來的明顯。另外在 B 柱崩塌一剎那，一樓柱體 中央處混凝土爆裂的現象，此現象為是否為高軸力加載所致，仍需繼續深入研究。

5.2.4 C 柱行為

圖 5- 171 顯示 C 柱在各測試中基底剪力與水平位移比之遲滯迴圈，C 柱在 1350gal 測試時，試體水平位移比 1.5%時，C 柱剪力值為 64 kN。C 柱於 1350gal 時發生倒塌，由於受到 B 柱沉陷的影響，C 柱柱端承受極大的彎矩，從前述觀察可

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以判定 C 柱為撓剪破壞。

圖 5- 170 為 C 柱軸力、水平位移與軸向位移三者之關係。當 C 柱開始崩塌時，

水平位移比為+1.0%。在測試期間，垂直向的位移有伸長的現象，此應為柱軸向變 位，但有部分垂直位移向上抖動的現象，此為受到 B 柱破壞後下沉，導致 C 柱二 樓向試體中央傾斜所致，並非 C 柱本身之垂直變形，這部份與 A 柱相同；垂直位 移在 C 柱軸力回到原先軸力值時開始向下位移，此顯示 C 柱並非向某一個方向傾 斜後才開始崩塌。從 C 柱軸力與水平位移之遲滯迴圈可以看到，C 柱軸力在試體往 正向移動時會增加，反之則減少，此為外柱特有的性質。當試體向負方向移動時，

試體本身的傾覆彎矩將帶給 C 柱額外的軸力，同時提生 C 柱的彎矩強度。