SRC 柱圍束箍筋需求量相關文獻回顧

由於 SRC 柱內部之鋼骨能夠有效的圍束混凝土，有助於降低 SRC 柱之圍束 箍筋需求量，對於提昇 SRC 柱的經濟性有明顯的助益。再加上近年來，陸續有許 多大尺寸的 SRC 柱實驗結果出現，證實 SRC 柱中之鋼骨對混凝土圍束確實有所 貢獻[25~31]。故本研究針對 SRC 柱之「鋼骨對混凝土圍束效應」進行深入分析，

以瞭解此一效應能否有助於降低 SRC 柱之圍束箍筋需求量，並提出相關設計條文 之建議，使 SRC 柱之圍束箍筋用量酌予放寬。

SRC 柱中由於有鋼骨存在，因此當 SRC 柱受軸壓時，其混凝土受圍束之情形 有別於一般純 RC 柱。由 Mirza 等[20~22]針對包覆 H 型鋼骨的 SRC 柱之研究顯示，

鋼骨翼板可對混凝土提供良好的圍束，鋼骨對混凝土之圍束區域約呈拋物線狀，

如圖 4.1 所示。另一方面，翁正強等[28,29]考量包覆十字型鋼骨對 SRC 柱中混凝

土之圍束效果；並進一步簡化拋物線狀之區域，建議對於包覆 H 型鋼骨之 SRC 柱 可採「三角形圍束模式」，而包覆十字型鋼骨之 SRC 柱可採「矩形圍束模式」，

如圖 4.2 及圖 4.3 所示。為了考量鋼骨對混凝土圍束之貢獻，將 SRC 柱中混凝土受 圍束的情形分為三種區域：

1. 「高度圍束區域」(Highly Confined Area)：即受鋼骨翼板與腹板間所圍束之混 凝土。

2. 「普通圍束區」(Ordinarily Confined Area)：即箍筋內側之混凝土但不包含上述 鋼骨翼板與腹板所包圍之區域。

3. 「完全未受圍束區域」(Unconfined Area)：即箍筋外圍之混凝土部份。

由於 SRC 柱中的鋼骨翼板可以對混凝土發揮圍束功能，因此翁正強等[28,29]

乃針對 SRC 柱內「鋼骨翼板寬度」的變化作為主要參數，來探討其對混凝土圍束 效應之影響。試驗結果顯示，鋼骨翼板寬度愈寬，愈能夠對 SRC 柱核心混凝土提 供良好的圍束，因此對於鋼骨翼板較寬之 SRC 柱，將可適當的減少其圍束箍筋用 量。另一方面，由於 SRC 柱中的鋼骨能分擔一部份的柱軸力，使得 SRC 柱中混凝 土所需要承擔之軸力相對的降低，故柱中所需之箍筋用量亦得以減少。基於上述 發現，翁正強等[28,29]乃提出一套 SRC 柱圍束箍筋量之設計新方法，該法的主要 特色是能夠同時考量「鋼骨用量」及「鋼骨翼板寬度」對 SRC 柱中混凝土圍束效 應的雙重影響，使得 SRC 柱之圍束箍筋需求量能夠合理的放寬。

在我國 SRC 構造設計規範公佈之前，國內設計者在進行 SRC 構造設計時，大 多引用美國的設計規定，如 ACI 318 規範與 AISC Seismic Provisions 等。目前 ACI 318 規範僅對一般 RC 柱之圍束箍筋用量有相關要求，對 SRC 柱之箍筋設計 尚無明文規定；而 AISC Seismic Provisions 雖然已考慮到 SRC 柱中之鋼骨分擔柱 軸力之貢獻，但並未考慮「鋼骨翼板寬度」變化對 SRC 柱核心混凝土圍束效應之 影響。

第四章 RC 柱「圍束箍筋」需求量之檢討

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(a) 包覆 H 型 SRC 柱

(b) 包覆十字型 SRC 柱

圖 4.1 SRC 柱中混凝土受圍束之情形 (資料來源：參考書目 28、29)

主筋 圍束箍筋

高度圍束區(Highly Confined Area) (鋼骨翼板所圍束之區域)

普通圍束區(Ordinarily Confined Area) (箍筋所圍束之區域)

未受圍束之區域(Unconfined Area)

鋼骨

高度圍束區(Highly Confined Area) (鋼骨翼板所圍束之區域)

普通圍束區(Ordinarily Confined Area) (箍筋所圍束之區域)

未受圍束之區域(Unconfined Area)

主筋 鋼骨 圍束箍筋

圖 4.2 三角形圍束模式(資料來源：參考書目 28)

圖 4.3 矩形圍束模式(資料來源：參考書目 28)

bf

hx

dw

hy

高度圍束區(Highly Confined Area) (鋼骨翼板所圍束之區域)

普通圍束區(Ordinarily Confined Area) (箍筋所圍束之區域)

未受圍束區(Unconfined Area)

bfx

hx

dy

hy

dx

bfy

高度圍束區(Highly Confined Area) (鋼骨翼板所圍束之區域)

普通圍束區(Ordinarily Confined Area) (箍筋所圍束之區域)

未受圍束區(Unconfined Area)

第四章 RC 柱「圍束箍筋」需求量之檢討

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換言之，上述三種規範在設計 SRC 柱之圍束箍筋時，皆未考慮到「鋼骨翼板 寬度」變化對 SRC 柱內混凝土圍束效應的影響，因此其設計公式之合理性仍然有 待進一步之探討。