第四章 實驗觀察與結果
4.9 MUFS 試體測試結果
MUFS 試體主要測試地震力大小為 300gal、1100gal 以及 1350gal,試體在 1350gal 地震力輸入時發生倒塌。本試體測試結果將描述在實驗前、300gal、
1100gal 及 1350gal 地震力輸入所觀察到的現象。
MUFS 試體柱子採用非耐震配筋,一樓之梁柱接頭為非圍束接頭,本試體觀察 重點仍為接頭區破壞情形。相較於 MUF 試體之韌性柱,能讓試體保持良好的變行 能力,本試體之非耐震配筋柱與非圍束接頭之間的結構互制行為,也是本試體測 試中觀察重點之一。
4.9.1 TCU047 南北向 300gal
圖 4- 75 至圖 4- 78 為本次測試之破壞照片,表 4- 17 為本次測試之裂縫資 料。A柱一樓梁柱接頭東側產生了斜向裂縫,橫向梁則也保持完整。A柱一樓僅 產生些許裂縫,二樓則沒有遭受破壞。
在B柱一樓的梁柱接頭部分,產生了一道垂直向的裂縫,並非斜向裂縫,與 A、C兩柱之接頭裂縫形式部一樣,更與 MUF 試體截然不同。B柱一樓柱頂則有 撓曲裂縫產生。
C柱一樓梁柱接頭產生一斜向裂縫,不過方向並非處在接頭對角線上,裂縫 比較靠近北側,並延伸至樓版,因此樓版在 300gal 測試中已有開裂。C柱本身在
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本次測試中沒有裂縫產生。
在B、C柱一樓之間的主梁靠近B柱側,則有撓曲裂縫產生。
4.9.2 TCU047 南北向 1100gal
圖 4- 79 至圖 4- 82 為本次測試之破壞照片,表 4- 18 為本次測試之裂縫資 料。從圖 4- 79(c)中可以觀察到A柱一樓梁柱接頭東側產生了大量的裂縫,這些 裂縫主要分為兩個方向,裂縫在接頭區並非呈對角線分佈,而是延伸至到柱面與 樓版,裂縫角度約為 71.9 度,在裂縫交會處有混凝土剝落的現象發生。MUFS 試體 一樓A柱梁柱接頭的裂縫形態與 MUF 試體相當類似。A柱一樓柱頂有延伸自接頭 的裂縫,裂縫角度約為 71.9 度,並產生剪力裂縫與撓曲裂縫(圖 4- 80(h)),撓 曲裂縫有些許混凝土剝落的情形。柱底部份則主要以撓曲裂縫為主。A柱二樓則 沒有破壞。
B柱一樓的梁柱接頭在本次測試中產生了新的裂縫。從圖 4- 81(e)照片中可 以看到,梁柱接頭區產生了斜向的裂縫,裂縫角度分別為 31 度及 67.2 度。B柱 一樓柱頂有撓曲裂縫產生(圖 4- 81(d)),並且有垂直向的裂縫;側邊則有剪力 裂縫產生,裂縫角度約為 61.3 度。柱底則產生新的撓曲裂縫,並有混凝土剝落的 現象(圖 4- 81(a))。二樓在這次測試中也發生破壞。柱頂有混凝土剝落的現象。
C柱一樓梁柱接頭在本次測試中產生了大量的裂縫(圖 4- 82(e)),裂縫大 致分成兩個方向,裂縫角度約為 68.6 度,同時可以看到在樓版部分也有開裂;橫 向梁南側也是有斜向裂縫產生,MUFS 試體C柱一樓梁柱接頭的破壞情形與 MUF 試 體的破壞情形相當類似。
C柱一樓本身的破壞,在柱頂與主梁交界處有混凝土剝落的現象(圖 4- 82(b)), 裂縫自接頭延伸出來。柱底的則產生撓曲裂縫,並有混凝土剝落的現象。C柱二 樓則是沒有破壞產生。
在B、C間一樓主梁新增撓曲裂縫。
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4.9.3 TCU047 南北向 1350gal
MUFS 試體在本次測試中在二樓發生崩塌。圖 4- 83 至圖 4- 92 為本次測試之 破壞照片,圖 4- 83 為試體最終破壞照片,表 4- 19 為本次測試之裂縫資料。
從實驗影片中發現,崩塌起始於B柱二樓柱頂處,B柱二樓柱頂被擠碎後,
柱子開始往下變位,此時A、C兩柱二樓柱頂內側(A柱之南面,C柱之北面)
的混凝土開始被擠壓,並有混凝土塊掉落。此時試體二樓開始往南側傾斜,C柱 二樓柱頂最後也抵抗不了壓力被擠碎,測試至此終止。
A柱一樓梁柱接頭在實驗過程中裂縫打開了。從實驗影片可以觀察到,實驗 過程中隨著搖晃而鬆開,同時也有混凝土自裂縫交界處剝落。從圖 4- 85 (b)中可 以看到,裂縫開裂得相當嚴重,在接頭區接近中心位置也可以觀察到類似X形狀 的裂縫交會。在裂縫延伸至樓版,因此樓版也開裂的相當嚴重。
A柱一樓破壞嚴重(圖 4- 85(a,c)),柱頂受到梁柱接頭影響,裂縫寬度大 幅增加並有大片混凝土剝落的跡象;柱底無明顯新增裂縫,從(圖 4- 86(g,h))
中可以觀察到四面幾乎維持原本的裂縫形式。
不同以往的試體,MUFS 試體倒塌發生在二樓,因此二樓的受損情形較其它試 體嚴重許多。從(圖 4- 86(i,j))中可以看到A柱二樓柱底與樓版已經分開,並 受到擠壓導致混凝土剝落的現象。柱頂明顯可以看到混凝土擠碎剝落現象(圖 4- 86(e,f)),同時有撓曲裂縫與剪力裂縫產生(圖 4- 86(d))。
B柱一樓部分,不論是在梁柱接頭亦或是柱本身皆沒有更多的破壞(圖 4- 88(a~c)),這是與 MUF 試體不同之處。二樓柱頂的破壞,是整座試體崩塌的起始 點。從實驗影片中可以發現,柱頂被擠碎後便開始向下沉陷。從圖 4- 87(c,d)可 以觀察到,柱頂主筋被擠壓變形,柱核心混凝土已不具承載能力;柱底並無新增 裂縫。從圖 4- 92 也可觀察到,靠近B柱二樓接頭處的主梁,產生了許多撓曲裂 縫,並且延伸至樓版與主梁交界處。
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C柱一樓梁柱接頭在本次實驗中,混凝土從裂縫中不斷剝落,但是在B柱二 樓崩塌之後卻反而對C柱梁柱接頭造成較大的影響。從實驗影片中觀察到,當B 柱二樓破壞後,試體二樓開始往南側移動,梁柱接頭裂縫瞬間變寬,這是比較特 別之處。從(圖 4- 91(d))中可以觀察到梁柱接頭有混凝土剝落的情形。C柱一 樓柱底有大塊混凝土剝落(圖 4- 90(a,b)),此部分為當試體二樓崩塌時,試體 傾向南側所造成C柱柱底混凝土擠碎所造成。
二樓受到本次崩塌形式的影響,因此破壞相當嚴重。從實驗影片中可以觀察 到,當B柱開始向下沉時,C柱二樓北側柱頂混凝土開始擠碎剝落,隨後柱頂承 受不了試體南傾的壓力,遂整個崩塌破壞。從圖 4- 91(e~g)可以發現,C柱二樓 柱主筋扭曲變形,箍筋在破壞區全部鬆開。柱頂有撓曲裂縫與剪力裂縫產生。柱 底與樓版交界處有撓曲裂縫(圖 4- 90(c)),並有混凝土剝落情形,此為當B柱 破壞沉陷時,C柱外側(南側)受拉所致,此部分與A柱二樓北側柱底之撓曲裂 縫雷同。
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