SRC 梁之耐震設計…

SRC 梁之使用限制

為了使 SRC 梁與柱之間的應力能夠有效的傳遞，我國 SRC 規範對於 SRC 建築 構架中的梁與柱型式之相互搭配作出必要的限制。對於採用包覆型 SRC 柱或包覆填

第十章 SRC 構造之耐震設計

充型鋼管混凝土柱之韌性抗彎矩構架(Special Moment Resisting Frame，SMRF)，其梁 可採用鋼梁或 SRC 梁設計之。但是對於採用填充型鋼管混凝土柱之構架，其梁應採 用鋼梁設計而不可採用包覆型 SRC 梁。此一限制之原因在於若採用 SRC 梁與鋼管 柱(或箱型柱)相接，則 SRC 梁與鋼管柱(或箱型柱)接合面之鋼筋混凝土將很難有效 的傳遞彎矩與剪力。因此我國 SRC 規範不建議採用填充型鋼管混凝土柱與包覆型 SRC 梁結合之結構系統。

另一方面，我國 SRC 規範對於採用偏心斜撐構架(Eccentrically Braced Frame，

EBF)之 SRC 構造，要求其連桿梁(Link Beam)應採用鋼材設計，不得以 SRC 梁作為 連桿梁，且連桿梁不可與包覆型 SRC 柱相接。由於混凝土材料之韌性較鋼材為差，

故不適合以 SRC 梁作為連桿梁。再者，由於連桿梁被賦予較佳的韌性，可以產生較 大的塑性變形，故亦不適合直接將連桿梁與包覆型 SRC 柱相接，以免在連桿梁發生 塑性變形時，連帶造成 SRC 柱之混凝土嚴重開裂。

偏心斜撐構架設計的基本出發點是把連桿梁設計為整個構架最先降伏且最具韌 性的構材，同時並把斜撐、柱及連桿梁以外之梁段及梁柱接頭設計得比連桿梁還要 強。大地震來襲時，連桿梁是偏心斜撐構架主要的消能器，同時它的角色又好像是 構架的保險絲。一般而言，偏心斜撐構架之連桿梁宜設計為「剪力連桿梁」(Shear Link)，且在連桿梁發生充分降伏與應變硬化之最大作用力下，構架中之斜撐、柱與 連桿梁外之梁段均應保持在彈性範圍內。SRC 偏心斜撐構架中之連桿梁與斜撐構材 之設計，應符合內政部所定之「鋼結構極限設計法規範及解說」之相關規定。

SRC 梁之彎矩強度

依據我國 SRC 規範之規定，SRC 韌性抗彎矩構架中，梁之設計彎矩強度bMn

應不小於其需要彎矩強度 Mu。 bMn 之大小應依第 6.1 節之規定決定之， Mu為依 載重組合所計得作用於梁上之最大需要彎矩。

SRC 梁之剪力強度

依據我國 SRC 規範之規定，SRC 梁之鋼骨部份及鋼筋混凝土部份之設計剪力強 度應分別滿足以下之要求：

vsV_ns  (Mns/ M_pr) V_u (57)

第十章 SRC 構造之耐震設計

vrcV_nrc  (Mprc/ M_pr) V_u (58) 其中：

vs ＝ 0.9，鋼骨部份之剪力強度折減係數

vrc ＝ 0.75，RC 部份之剪力強度折減係數

Vns = 鋼骨部份之標稱剪力強度，V_ns 依公式(13)計算

Vnrc = RC 部份之標稱剪力強度，Vnrc 依 6.2 節及 6.3 節之相關規定計算 M_ns = 鋼骨部份之標稱彎矩強度，其值依 6.1 節之規定計算

M_pr = SRC 構材兩端交接面之最大可能彎矩強度，依下式計算：

Mpr = Mns + Mprc (59) Mprc = RC 部份之最大可能彎矩強度，計算時拉力鋼筋之降伏應力 Fyr 應

以 1.25F_yr 取代之

V_u = SRC 梁之最大可能需要剪力，依下式計算：

V_u =〔(M_pr1+ M_pr2) / L_n〕± (W/2) (60) 其中 W 為作用於梁上之總垂直載重﹔Ln為梁之淨跨距﹔Mpr1與 Mpr2為 SRC 梁兩端交接面之最大可能彎矩強度，依(59)式計算。

進行耐震設計時，工程師宜特別注意 SRC 梁設計所需要的剪力強度 V_u 不應採 用結構分析所得之係數化剪力，而應採用(59)式梁塑性鉸產生後所引致之剪力，主 要是因為此一由塑性鉸所引致之剪力為 SRC 梁之「最大可能需要剪力」，以該值作 為設計之需求，其目的在避免 SRC 梁產生缺乏韌性的剪力破壞。SRC 梁之最大可 能需要剪力強度 V_u的計算方法如圖 45 所示。再者，由於塑性鉸一旦產生，其非彈 性性轉角頗大，鋼筋可能進入應變硬化階段，因此計算梁彎矩強度時，鋼筋之標稱 降伏應力應提高為 1.25F_yr 。

SRC 梁之設計細則

1. SRC 梁之尺度：

(1) SRC 梁之淨跨距不得小於 4 倍有效梁深，構材斷面之深寬比不得小於 0.3，

且梁寬不得小於 25 公分。

第十章 SRC 構造之耐震設計

(2) SRC 梁之主筋若穿過梁柱接頭，則在該方向之柱深不得少於最大主筋直徑 的 20 倍。

2. SRC 梁之主筋：

(1) SRC 梁之上下兩面，至少各須有兩支主筋全長貫通配置，且梁之拉力鋼筋 比或壓力鋼筋比均不得超過 0.025。

(2) SRC 梁在梁柱交接面或可能發生塑鉸處，其壓力鋼筋量不得小於拉力鋼筋 之一半。

(3) SRC 梁之主筋除非在搭接處全長配置環箍筋，否則不得進行搭接。搭接處 之箍筋間距不得大於 10 公分或四分之一梁斷面深度。此外，以下三種位置 不可搭接：(a)構材接頭內；(b)接頭交接面起算兩倍梁深內；(c)可能產生塑 鉸處。

(4) 銲接與機械接頭可用於主筋與主筋之間的續接，惟同一斷面之鋼筋最多只 能隔根續接，且隔根續接處應相距 60 公分以上。

3. SRC 梁之箍筋：

(1) 在梁柱接頭交接面兩倍梁深內及可能發生塑鉸處左右各兩倍梁深須配置環 箍筋。第一個環箍筋須配置在距梁柱接頭交接面 5 公分以內。環箍筋之間 距不得超過：(a) 四分之一梁斷面有效深度；(b) 八倍最小主筋直徑；(c) 24 倍環箍筋直徑；(d) 30 公分。

(2) 在不需配置環箍筋處應全長配置腹筋，且其間距不得大於二分之一梁斷面 有效深度。

有關梁主筋與箍筋之限制規定主要參考 ACI 318-02 耐震設計之規定。梁之最大 鋼筋比限制之目的在避免鋼筋排列太密造成施工困難及主筋不易通過梁柱接頭區等 問題。配置環箍筋之目的在使產生塑鉸處之混凝土有良好之圍束。此外，在彎曲變 形可能進入反覆非線性變化處之搭接較不可靠，故此些位置主筋不可搭接。

另一方面，SRC 梁中鋼骨斷面之肢材寬厚比應符合表 4 中pd之規定。採用鋼梁 設計之 SRC 韌性抗彎矩構架，於鋼梁可能發生塑鉸處，鋼梁之上下翼板均須設置足 夠之側向支撐。側向支撐間距不得超過 170 r_y/ F_ys，其中 r_y 為鋼梁弱軸之迴轉半徑，

F_ys之單位為 tf/cm²。

第十章 SRC 構造之耐震設計