繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究
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(3) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土 柱行為影響之驗證研究. 研究主持人. ：李台光 研究員. 內政部建築研究所自行研究報告 中華民國 98 年 12 月.
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(7) 目次 表次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅲ 圖次‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧Ⅴ 誌謝‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧XI 摘要‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧XIII 第一章 緒論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1 第一節 研究緣起與背景‧‧‧‧ ‧‧‧‧‧‧‧ 1 第二節 研究方法及進度說明‧‧‧‧‧‧‧‧‧2 第三節 蒐集之資料、文獻分析‧‧‧‧‧‧ ‧‧ 2 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹‧‧‧‧‧‧9 第一節 試體之規劃‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧9 第二節 試體細部設計及強度檢核‧‧‧‧‧‧‧10 第三節 試驗設備‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 11 第三章 實驗試體之製作‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧31 第一節 鋼筋混凝土柱試體之發包作業‧‧‧‧‧31 第二節 試體之施工、組模及澆置混凝土‧‧‧‧‧34 第四章 試驗過程與結果之初步分析‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧63 第一節 試驗過程與觀察結果‧‧‧‧‧‧‧‧‧63 第二節 預埋應變計之初步分析‧‧‧‧‧‧‧‧63 第五章 結論與建議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧101 第一節 結 論‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 101 第二節 建 議‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ 101 附錄一 期中簡報審查意見會議紀錄及回應表‧‧‧‧103 附錄二 期末簡報審查意見會議紀錄及回應表‧‧‧‧113 參考資料‧‧‧‧･‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧123.
(8) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. II.
(9) 表次. 表次 表 2-1 RC 方柱試體軸向位移比較表‧‧‧‧‧‧‧‧‧14 表 2-2 本研究之方形柱試體彙整表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧14 表 2-3 本研究之圓形柱試體彙整表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧15 表 2-4 萬能試驗機規格‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧16 表 3-1 本研究用竹節鋼筋試驗表‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧35 表 3-2 本研究之方形柱試體 14 天混凝土強度彙整表‧‧36 表 3-3 本研究之圓形柱試體 14 天混凝土強度彙整表‧‧37 表 3-4 本研究之方形柱試體 28 天混凝土強度彙整表‧‧39 表 3-5 本研究之圓形柱試體 28 天混凝土強度彙整表‧‧40 表 3-6 本研究之方形柱試體鋼筋應變值彙整表‧‧‧‧‧42 表 3-7 本研究之圓形柱試體鋼筋應變值彙整表‧‧‧‧‧43 表 4-1 本研究之方形柱試體試驗時混凝土強度彙整表‧‧65 表 4-2 本研究之圓形柱試體試驗時混凝土強度彙整表‧‧66. III.
(10) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. IV.
(11) 圖次. 圖次 圖 1-1 日本東京工業大學 TP-54~59 試體斷面圖‧‧‧‧‧7 圖 1-2 日本土木研究所圓形橋柱試體圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧7 圖 1-3 橋梁耐震設計規範草案建議圓柱示意圖‧‧‧‧‧‧8 圖 2-1 本研究方形柱試體之立面及剖面圖‧‧‧‧‧‧‧17 圖 2-2 方柱上部及下部 3 分之 1 區域箍、繫筋配置‧‧18 圖 2-3 SC1 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧18 圖 2-4 SC2 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧19 圖 2-5 SC3 試體之中央試驗段斷面圖‧ ‧‧‧‧‧‧‧ 1 9 圖 2-6 本研究圓形柱試體之立面及剖面圖‧‧‧‧‧‧‧20 圖 2-7 RC1 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧21 圖 2-8 RC2 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧21 圖 2-9 RC3 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧22 圖 2-10 RC4 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧22 圖 2-11 RC5 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧23 圖 2-12 RC6 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧23 圖 2-13 RC7 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧24 圖 2-14 RC8 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧24 圖 2-15 RC9 試體之中央試驗段斷面圖‧‧‧‧‧‧‧‧25 圖 2-16 圓柱試體(2-#3 螺箍筋)Xtract 程式網格圖‧‧‧‧25 圖 2-17 圓柱試體 Xtract 程式分析之軸力與位移圖‧‧‧26 圖 2-18 本所 3000 噸萬能材料試驗機‧‧‧‧‧‧‧‧‧27 圖 2-19 萬能材料試驗機橫軛降至最低位置‧‧‧‧‧‧27 圖 2-20 輪軌式運載台車設備‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧28 圖 2-21 40/10 噸之固定式起重機‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧28 V.
(12) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 2-22 20 噸之固定式起重機‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧29 圖 2-23 堆高機圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧29 圖 3-1 方形柱試體鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧46 圖 3-2 圓形柱試體鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧46 圖 3-3 SC1 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧47 圖 3-4 SC2 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧47 圖 3-5 SC3 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧48 圖 3-6 RC1 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧48 圖 3-7 RC2 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧49 圖 3-8 RC3 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧49 圖 3-9 RC4 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧‧50 圖 3-10 RC5 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧50 圖 3-11 RC6 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧51 圖 3-12 RC7 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧51 圖 3-13 RC8 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧52 圖 3-14 RC9 試體中央測試段鋼筋組立圖‧‧‧‧‧‧‧52 圖 3-15 方形柱鋼筋組立完成圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧53 圖 3-16 圓形柱鋼筋組立完成圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧53 圖 3-17 預埋鋼筋應變計施工圖(1)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧54 圖 3-18 預埋鋼筋應變計施工圖(2)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧54 圖 3-19 方形柱試體組模圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧55 圖 3-20 圓形柱試體組模圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧55 圖 3-21 試體澆置混凝土圖(1)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧56 圖 3-22 試體澆置混凝土圖(2)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧56 圖 3-23 混凝土圓柱試體製作圖(1)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧57 VI.
(13) 圖次. 圖 3-24 混凝土圓柱試體製作圖(2)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧57 圖 3-25 RC 柱試體澆置混凝土之完成面(1)‧‧‧‧‧‧‧58 圖 3-26 RC 柱試體澆置混凝土之完成面(2)‧‧‧‧‧‧‧58 圖 3-27 RC 柱試體拆模後之照片(1)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧59 圖 3-28 RC 柱試體拆模後之照片(2)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧59 圖 3-29 試體頂部無收縮水泥漿施工圖(1)‧‧‧‧‧‧‧‧60 圖 3-30 試體頂部無收縮水泥漿施工圖(2)‧‧‧‧‧‧‧‧60 圖 3-31 鋼筋試片試驗圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧61 圖 3-32 混凝土圓柱試體試驗圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧61 圖 4-1 方形柱試體外掛軸向變位計圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧68 圖 4-2 圓形柱試體外掛軸向變位計圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧68 圖 4-3 方形柱試體典型破壞圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧69 圖 4-4 圓形柱試體典型破壞圖‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧69 圖 4-5 SC1-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧‧70 圖 4-6 SC1-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧‧70 圖 4-7 SC1-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧‧71 圖 4-8 SC1-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧‧71 圖 4-9 SC2-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧‧72 圖 4-10 SC2-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧72 圖 4-11 SC2-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧73 圖 4-12 SC2-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧73 圖 4-13 SC3-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧74 圖 4-14 SC3-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧74 圖 4-15 SC3-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧75 圖 4-16 SC3-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧75 VII.
(14) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 4-17 RC1-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧76 圖 4-18 RC1-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧76 圖 4-19 RC1-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧77 圖 4-20 RC1-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧77 圖 4-21 RC2-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧78 圖 4-22 RC2-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧78 圖 4-23 RC2-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧79 圖 4-24 RC2-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧79 圖 4-25 RC3-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧80 圖 4-26 RC3-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧80 圖 4-27 RC3-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧81 圖 4-28 RC3-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧81 圖 4-29 RC4-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧82 圖 4-30 RC4-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧82 圖 4-31 RC4-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧83 圖 4-32 RC4-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧83 圖 4-33 RC5-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧84 圖 4-34 RC5-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧84 圖 4-35 RC5-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧85 圖 4-36 RC5-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧85 圖 4-37 RC6-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧86 圖 4-38 RC6-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧86 圖 4-39 RC6-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧87 圖 4-40 RC6-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧87 圖 4-41 RC7-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧88 VIII.
(15) 圖次. 圖 4-42 RC7-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧88 圖 4-43 RC7-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧89 圖 4-44 RC7-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧89 圖 4-45 RC8-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧90 圖 4-46 RC8-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧90 圖 4-47 RC8-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧91 圖 4-48 RC8-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧91 圖 4-49 RC9-1 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧92 圖 4-50 RC9-1 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧92 圖 4-51 RC9-2 試體中央測試段破壞圖(1)‧‧‧‧‧‧‧93 圖 4-52 RC9-2 試體中央測試段破壞圖(2)‧‧‧‧‧‧‧93 圖 4-53 方形柱試體軸向載重與變位關係圖(MTS)‧‧‧‧94 圖 4-54 圓形柱試體軸向載重與變位關係圖(1)(MTS)‧‧94 圖 4-55 圓形柱試體軸向載重與變位關係圖(2)(MTS)‧‧95 圖 4-56 圓形柱試體軸向載重與變位關係圖(3)(MTS)‧‧95 圖 4-57 圓形柱試體軸向載重與變位關係圖(4)(MTS)‧‧96 圖 4-58 方形柱試體典型軸向載重與橫向鋼筋應變關係圖‧96 圖 4-59 方形柱試體典型軸向載重與縱向鋼筋應變關係圖‧97 圖 4-60 圓形柱試體典型軸向載重與橫向鋼筋應變圖(1)‧‧97 圖 4-61 圓形柱試體典型軸向載重與橫向鋼筋應變圖(2)‧‧98 圖 4-62 圓形柱試體典型軸向載重與橫向鋼筋應變圖(3)‧‧98 圖 4-63 圓形柱試體典型軸向載重與縱向鋼筋應變關係圖‧99. IX.
(16) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. X.
(17) 誌 謝. 誌. 謝. 本研究計畫執行期間，承蒙國立臺灣科技大學營建系陳正誠教授撥冗指導， 並提供寶貴之建議與意見，使本研究計畫得以順利進行，在此表示誠摯感謝。. XI.
(18) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. XII.
(19) 摘 要. 摘. 要. 關鍵詞：鋼筋混凝土柱、繫筋、設計規範 一、研究緣起 國內傳統鋼筋混凝土(RC)矩形柱橫向箍筋的圍束方式，不但在鋼筋籠的組立 作業上，需要耗費許多的人力，且箍、繫筋綁紮常會因綁紮不確實而使得整體構 件品質不易控制。此外，由於臺灣地區近年來大量建造高層 RC 集合住宅建築，連 帶使柱的尺寸也相對增大，而繫筋的施工組立更形困難。本所曾於去(97)年度進行 9 組 18 支大尺寸 RC 方形短柱軸壓試驗，探討在各種繫筋配置方式下，其軸向受壓 之行為，以評估各類繫筋配置方式的可行性及實用性，並嘗試解決國內工程實務 的問題。由於此研究之試體數量稍嫌不足，不宜遽下定論，因此規劃於本(98)年度 賡續進行驗證試驗研究，希望藉由試體個數的增加，驗證及評估試體軸向受壓行 為之重現性及穩定性。 相對於矩形柱而言，國內建築上部結構較少採用圓形柱，而建築的下部樁基礎 及橋梁則較常採用，此外現行混凝土工程設計規範與解說僅針對螺箍筋圓形柱之箍 筋尺寸、淨間距、續接長度及螺箍筋體積比有所規定。然而對於國內常用的圓形閉 合箍筋柱之相關設計細部，則無相關規定，使得國內設計者及施工者無所適從，莫 衷一是，因此實有必要加以研究與釐清，以保障人民生命財產之安全。 有鑒於此，本研究規劃 3 組 6 支大尺寸(75 cm × 75 cm)RC 方形短柱，持續針對 國內方形柱繫筋及箍筋之設計及施工實務問題，進行軸壓試驗研究；此外針對圓形 柱，規劃 9 組 18 支大尺寸(直徑：85 cm)RC 圓形短柱，嘗試對於國內圓形柱螺箍筋、 圓形閉合箍筋及內繫筋之設計及施工實務問題進行研究。 二、研究方法及過程 本案預計需 2 年的研究期程，於 98 及 99 年執行，規劃進行之進度說明如下： (1)本(98)年度預定完成相關文獻的探討、RC 柱試體之規劃及設計、RC 柱試體之製 作及軸壓試驗。 (2)明(99)年度則規劃進行及試驗結果之整理及分析、研究論文之撰寫及投稿。. XIII.
(20) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. (3)依據本研究實驗結果的歸納與分析，提出兼顧圍束效果及施工性的最佳繫筋配 置及綁紮方式之建議，提供國內工程實務界參考，以解決目前國內工程界的問 題。 三、重要發現 (1)本研究案試體之製作，採取鋼筋預先在鋼筋加工廠進行裁切及加工，並製作圓形 鋼模 3 套，供圓形柱試體組模用，同時以試體組立施工台，進行鋼筋籠組立，以 達到節省工期，減少本所大型力學試驗室施工空間之需求，並提高試體製作之精 準度之目的，由本案實際運作的經驗，可以提供未來類似實驗研究規劃、設計及 施工的重要參考。 四、主要建議事項 以下分別從立即可行的建議及長期性建議加以列舉。 本研究案僅設計 2 組圓形柱配置內繫筋之試體，建議未來研究課題可針對此一問 題，做較深入的探討，以解決國內工程實務問題。－立即可行之建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部建築研究所 藉由本研究案之試體製作過程發現，依現行規範規定鋼筋混凝土圓形柱之螺 箍筋設計，相較於鋼筋混凝土方形柱，其間距較小，使得鋼筋籠綁紮及混凝土澆置 困難，其主要原因在於現行規範容許方形柱內繫筋面積計入橫向鋼筋面積，但未規 定圓形柱內繫筋面積可計入橫向鋼筋體積比，本研究案僅設計 2 組圓形柱配置內繫 筋之試體，未來研究課題可針對此一問題，做較深入的探討，以解決國內工程實務 問題。 現行規範耐震規定之鋼筋混凝土柱容許的縱向鋼筋比為 0.01 至 0.06，應與國內工 程實務脫節，後續值得進一步研究，探討鋼筋混凝土柱合理之最大縱向鋼筋比。 －長期性建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部建築研究所 本研究案設計之方形及圓形柱試體縱向鋼筋比皆約為 0.02，然而經由本案試 體製作的過程得知，縱向鋼筋的施作已稍感困難，但現行規範耐震規定之鋼筋混. XIV.
(21) 摘 要. 凝土柱容許的縱向鋼筋比為 0.01 至 0.06，應與國內工程實務脫節，後續值得進一步 研究，探討鋼筋混凝土柱合理之最大縱向鋼筋比。 為利未來本所研究及營運之需，建議大型力學試驗室之材料堆置場地、試體製作 場、廢料堆置場地及相關動線等以及其他相關輔助設備及工具，需整體考量，一 併規劃建置。－長期性建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部建築研究所 本研究案之試體製作，由於時程緊迫，鋼筋的裁切及加工，均於鋼筋加工廠進 行，然而於本案試體製作期間，大型力學試驗室之空間仍感不足及零亂，為利未 來本所研究及營運之需，大型力學試驗室之材料堆置場地、試體製作場、廢料堆 置場地及相關動線等以及其他相關輔助設備及工具，需整體考量，一併規劃建 置。. XV.
(22) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. ABSTRACT Keywords：Reinforced concrete columns, Crossties, Design code In reinforced concrete columns, major roles of transverse reinforcement are developing shear strength, preventing compressive longitudinal reinforcement from buckling, and confining core concrete. Especially in seismic region, last two roles are considered as very important. Therefore, large amount of strictly detailed transverse reinforcement should be provided, in order to develop strength and performance of members against cyclic loads in seismic region. These details with hooks and bend crossties lead to congestion problems in members especially for large-diameter reinforced concrete column sections. In this study, three square and nine circular types of large-scale stocky reinforced concrete columns, in which each type has two specimens to consider the variation effect of materials, will be tested by monotonically increasing axial compression. The primary variables are crosstie layout types, exterior hoop types, spirals and circular hoops. The main purpose of this paper is to evaluate the crosstie and exterior hoop confinement effectiveness of large-scale reinforced concrete columns under different design and construction situations.. XVI.
(23) 第一章 緒 論. 第一章 緒 第一節. 論. 研究緣起與背景. 國內傳統鋼筋混凝土(RC)矩形柱橫向箍筋的圍束方式，不但在鋼筋籠的組立 作業上，需要耗費許多的人力，且箍、繫筋綁紮常會因綁紮不確實而使得整體構 件品質不易控制。此外，由於臺灣地區近年來大量建造高層 RC 集合住宅建築，連 帶使柱的尺寸也相對增大，而繫筋的施工組立更形困難。本所曾於去(97)年度進行 9 組 18 支大尺寸 RC 方形短柱軸壓試驗[1]，探討在各種繫筋配置方式下，其軸向受 壓之行為，以評估各類繫筋配置方式的可行性及實用性，並嘗試解決國內工程實 務的問題。由於此研究之試體數量稍嫌不足，不宜遽下定論，因此規劃於本(98)年 度賡續進行驗證試驗研究，希望藉由試體個數的增加，驗證及評估試體軸向受壓 行為之重現性及穩定性。 相對於矩形柱而言，國內建築上部結構較少採用圓形柱，而建築的下部樁基礎 及橋梁則較常採用，此外現行混凝土工程設計規範與解說僅針對螺箍筋圓形柱之箍 筋尺寸、淨間距、續接長度及螺箍筋體積比有所規定。然而對於國內常用的圓形閉 合箍筋柱之相關設計細部，則無相關規定，使得國內設計者及施工者無所適從，莫 衷一是，因此實有必要加以研究與釐清，以保障人民生命財產之安全。 有鑒於此，本研究規劃 3 組 6 支大尺寸(75 cm × 75 cm)RC 方形短柱，持續針對 國內方形柱繫筋及箍筋之設計及施工實務問題，進行軸壓試驗研究；此外針對圓形 柱，規劃 9 組 18 支大尺寸(直徑：85 cm)RC 圓形短柱，嘗試對於國內圓形柱螺箍筋、 圓形閉合箍筋及內繫筋之設計及施工實務問題進行研究。 本研究係配合本所材料實驗中心大型力學實驗室 3000 噸(30 MN)萬能試驗機 之研發應用、本所與臺灣科技大學之合作研究計畫、培訓本所研究人員規劃、設 計及執行大型結構力學試驗的能力及解決國內工程實務的問題而研定。本計畫希 望藉由大尺寸 RC 方形及圓形柱試體在各種箍筋、繫筋配置方式下，由其軸向受壓 之行為，評估各類箍筋、繫筋配置方式的可行性及實用性，以解決國內工程實務的 問題。. 1.
(24) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 第二節. 研究方法及進度說明. 本計畫之工作內容包括相關文獻之回顧與蒐集、RC 柱試體之規劃及設計、 RC 柱試體之製作、試驗及試驗結果之整理及分析、以及舉辦期中及期末簡報會 議，邀請國內專家學者與相關業界人士與會，以進行意見交流。經由本案之研 究，希望可將國內結構工程整體水準向上提升，使 RC 柱試體箍筋及繫筋之規劃及 設計更有依循的參考，以確實達到提高結構物耐震能力之預期目標，並使工程設 計單位能充分瞭解正確的繫筋之設計及施工。 本案預計需 2 年的研究期程，於 98 及 99 年執行，規劃進行之進度說明如下： (1)本(98)年度預定完成相關文獻的探討、RC 柱試體之規劃及設計、RC 柱試體之製 作及軸壓試驗。 (2)明(99)年度則規劃進行及試驗結果之整理及分析、研究論文之撰寫及投稿。. 第三節. 蒐集之資料、文獻分析. 因去(97)年執行的研究計畫[1]已針對矩形 RC 柱繫筋相關研究，做過詳盡的蒐 集、比較與整理，因此本研究僅針對美國、日本及國內 RC 圓柱繫、箍筋相關研究 文獻，進行蒐集、整理與分析。. 1.3.1 美國之相關文獻 由 於 國 內 混 凝 土 工 程 設 計 規 範 一 直 以 來 ， 皆 參 考 美 國 混 凝 土 學 會 (ACI, American Concrete Institute) 之 ACI 318 規 範 (Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary)而研訂，因此儘管國內與美國的工程環境未必 相同，其相關研究實值得國內參考借鏡，相關重要文獻分述如下： (1) PEER structural performance database user’s manual (version 1.0) (M. Berry, M. Parrish, and M. Eberhard, Pacific Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, USA, 2004) 本研究[2]共蒐集 274 支矩形箍筋柱及 160 支圓形螺箍筋柱試體，承受反覆側向. 2.
(25) 第一章 緒 論. 載重之試驗資料庫，提供包括試體的基本設計資料、側向載重與位移數位歷時資 料、重要材料性質及試驗裝置等。本資料庫提供豐富的既有研究成果，供研究者參 考比對，惟其缺點在於並無單純承受軸壓之試體、只有螺箍筋圓柱的資料及柱試體 較小等缺點(矩形箍筋柱最大尺寸：38 cm × 61 cm；方形箍筋柱最大尺寸：55 cm × 55 cm；圓形螺箍筋柱最大直徑：60 cm)。. (2) Performance of circular reinforced concrete bridge columns under bidirectional earthquake loading (M. M. Hachem, S. A. Mahin, and J. P. Moehle, Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER 2003/6, University of California, Berkeley, USA, 2003) 本研究[3]係於美國加州大學柏克萊分校地震工程研究中心進行，針對 4 支直徑 為 40 cm 之鋼筋混凝土橋梁圓柱進行震動台試驗，此外並以有限元素分析結果與試 驗行為進行比對，圓柱為螺箍筋配置並採用光面鋼線，其螺箍筋體積比為 0.0054 且 無配置繫筋。. (3) ACI 318-08 (Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, 2008) 本規範[4]係由美國混凝土學會(ACI)所研訂，為鋼筋混凝土建築結構設計及施 工的重要參考依據，但該規範僅針對螺箍筋圓形柱之箍筋尺寸、淨間距、續接長度 及螺箍筋體積比有所規定，然而對於國內常採用的圓形閉合箍筋柱之相關設計細 部，則無相關規定。 另依據本規範之第 12.5.1、12.5.2 及 12.5.3 節之規定： 拉力鋼筋標準彎鉤伸展長度為 l dh = (0.24ψ e λf y /. f c′ )d b ，其中對於環氧樹脂塗. 布鋼筋ψ e 值取 1.2，對於輕質混凝土 λ 值取 1.3。其他情形：ψ e 及 λ 皆為 1.0。 l dh 可乘以以下適用的修正因數予以折減，但不得小於 8d b 或 15 cm: 對於#11(D36)或較小鋼筋，其側面保護層(垂直彎鉤平面) ≥ 6.5 cm，且若 90 度 彎鉤直線延長段 ≥ 5 cm，修正因數可取 0.7。. l dh =. 因此 0.168 f y f c′. db. (1). 3.
(26) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. (4) ACI Committee 105 (Reinforced Concrete Column Investigations) -- ACI Journal, Proceedings: Vol. 26, April 1930, 601-612; Vol. 27, February 1931, 675-676; Vol. 28, November 1931, 157-578; Vol. 29, September 1932, 53-56; Vol. 30, September-October 1933, 78-90; November-December 1933, 153-156. ACI 105 技術委員會[5]依據伊利諾大學(University of Illinois)及里海大學 (Lehigh University)於 1927 至 1933 年進行 564 支鋼筋混凝土柱試驗之結果，研訂鋼 筋混凝土柱極限軸向強度公式： P0 = 0.85 f c′( Ag − Ast ) + f y Ast ，其中 f c′ = 混凝土之規 定抗壓強度； Ag = 總斷面積； Ast = 縱向鋼筋斷面積及 f y = 縱向鋼筋之規定降伏 強度。其試驗圓形柱直徑約為 20 cm ( 8 − 1 4 in.)，與工程實務應用之鋼筋混凝土柱 尺寸相去甚遠。. 1.3.2 日本相關文獻 (1) Kawashima Earthquake Engineering Laboratory 網站(Tokyo Institute of Technology) 日本東京工業大學 Kawashima Earthquake Engineering Laboratory 網站 Cyclic. Loading Test Data of Reinforced Concrete Bridge Piers(鋼筋混凝土橋柱側向反覆載重 試驗)資料庫[6]中，其中 TP-54~61 等 8 支圓柱試體之直徑為 40 cm，TP-60~61 試體 採用螺箍筋，另 TP-54~59 試體採用圓形閉合箍筋彎鉤直接續接，其螺箍筋體積比 為 0.00745，參見圖 1-1 所示。. (2) Shake table experiment on circular reinforced concrete bridge column under multidirectional seismic excitation (J. Sakai and S. Unjoh；日本獨立行政法人土木研究 所，2007 年) 本研究[7]主要係針對橋梁鋼筋混凝土圓柱進行振動台多方向試驗，其圓柱試體 之直徑為 60 cm，採用組合圓箍筋之配置，此外並以有限元素分析結果與試驗行為 進行比對，其螺箍筋體積比為 0.0031，如圖 1-2 所示。. 4.
(27) 第一章 緒 論. 1.3.3 國內相關文獻 (1) 公路橋梁耐震設計規範修訂草案之研究(張國鎮等，國家地震工程研究中心研究 報告：NCREE-07-055，2007 年) 本研究報告[8]主要係針對現有公路橋梁耐震設計規範條文進行探討與修訂，根 據本研究報告建議，對於圓柱而言，螺箍筋或閉合圓箍筋之配置細部要求可參考日 本道路橋示方書中之規定，如圖 1-3 所示。. (2) 中國土木水利工程學會(土木 401-93) 本規範草案[9]主要係依據美國混凝土學會(ACI, American Concrete Institute)之. ACI 318-02 (Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary)而 研定，其中第十三章設計細則有關受壓構材之螺箍筋配置細部規定如下： 第 13.9.4.2 節：現場澆置受壓構材之螺箍筋不得小於 D10。 第 13.9.4.3 節：螺箍筋之淨間距不得大於 7.5 cm，亦不得小於 2.5 cm 或粗粒料 標稱最大粒徑之 1.33 倍。 第 13.9.4.4 節：螺箍筋應於兩端再加 1.5 圈以為錨定。 第 13.9.4.5 節：螺箍筋需續接時，搭接長度不小於 30 cm 與 48d b (無粘裹竹節 鋼棒或鋼線)之大者。( d b 為螺箍筋之標稱直徑) 另第十五章耐震設計之特別規定有關鋼筋混凝土柱橫向鋼筋配置之規定如 下： 第 15.5.4.1 節：. (1)螺箍或圓形閉合箍筋之體積比 ρ s 不得小於以下兩式之值： ⎞ f′ ⎛A ρ s = 0.45⎜⎜ g − 1⎟⎟ c ⎠ f yh ⎝ Ac. ρ s = 0.12. f c′ f yh. (2). (3). 其中. Ac = 螺箍筋柱螺箍外緣以內之斷面積。 f yh = 橫向鋼筋之規定降伏強度。. (3)橫向鋼筋可採用單個或重疊閉合箍筋。與閉合箍筋相同大小與間距之繫筋應可. 5.
(28) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 使用。繫筋的兩端均須圍繞於縱向鋼筋，並間隔換端。 第 15.2 節： 耐震彎鉤：凡肋筋、箍筋或繫筋中之彎鉤，若其彎角不少於 135 度，且彎後至少延 伸 6d b (但不得小於 7.5 cm)，彎鉤必須圍繞縱向鋼筋後進入肋筋或箍筋所圍束區域 之內部。 繫筋：一連續鋼筋，其一端具耐震彎鉤；另一端為至少 90 度之彎鉤，且彎後 至少直線延伸 6d b 。各彎鉤均須圍繞縱向鋼筋。鉤住同一主筋相鄰各繫筋之 90 度 與 135 度彎鉤應交替排置。. (3) 圓柱橫箍筋搭接長度之合理性探討 (技師月刊第 48 期第 39~43 頁，台北市土木 技師公會 2008 年 3 月發行) 現行「結構混凝土設計規範」對於鋼筋混凝土圓形柱或基樁之箍筋的搭接長 度，僅對採用螺箍筋時有作規定，對於採用一般橫箍筋時，其搭接長度究應採用 多少長度並無明確之規定，導致設計與施工者無所適從。本研究[10]嘗試從「結構 混凝土設計規範」之既有條文中整理歸納出可依循的方向，供工程師設計參考，也 希望建築主管機關及學術單位能儘速進行相關實驗，提供一套可靠安全之箍筋搭 接長度供設計者遵循，以維公共安全。. (4) 一 筆 箍 及 年 年 發 預 製 箍 筋 之 研 發 ( 潤 弘 精 密 工 程 事 業 股 份 有 限 公 司 網 站 : http://www.ruentex.com.tw) 國內預鑄廠[11]有鑒於鋼筋現場綁紮常常是最費工，也是最容易因為人為的疏 失導致施工結果與設計不符的情形，嘗試進行預製箍筋的研發，所謂的一筆箍，即 指箍筋在鋼筋廠中將一根鋼筋，依據設計連續彎折成箍筋的形狀，箍筋已事先從 工廠中彎折成設計之大小，運至工地後僅需將箍筋套入，省去工地現場許多箍筋 加工的工項，加快施工之速度，而年年發則是一種採用螺旋箍筋新工法。. 6.
(29) 第一章 緒 論. 圖 1-1 日本東京工業大學 TP-54~59 試體斷面圖(單位：mm) (資料來源：參考文獻[6]). 圖 1-2 日本土木研究所圓形橋柱試體圖 (資料來源：參考文獻[7]). 7.
(30) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. (a). (b) 圖 1-3 橋梁耐震設計規範草案建議圓柱示意圖 (資料來源：參考文獻[8]). 8.
(31) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹 本研究規劃製作 3 組方形及 9 組圓形試體，每組有 2 支試體，以避免混凝土材 料變異性影響試驗的結果，因此共計有 24 支試體，以下將就本研究之試體規劃、 試體設計及軸向強度檢核與試體細部設計等事項詳加說明。. 第一節 試體之規劃 本所已於去(97)年度針對 18 支 RC 方形短柱，進行軸壓試驗，以探討各種繫筋 配置下之軸向韌性行為，由研究結果發現，繫筋沿主筋方向，不間隔換端的試體， 其軸向韌性行為較優於規範標準試體，參見表 2-1，此結果與規範規定及工程界的 一般認知有所差距，因此今(98)年擬再一次驗證，以確認其正確性。同時目前國內 工程實務界為求施工的方便性，有將矩形柱外箍筋以兩根 L 型組合箍筋取代的作 法，因此規劃 1 組方形短柱試體，以驗證此種替代方式之圍束效果。 此外由第一章之相關文獻回顧得知對於 RC 圓柱，美國 ACI 規範及相關設計、 施工皆以螺箍筋為主，尚未發現有採用圓形閉合箍筋及內部繫筋之研究文獻。而日 本則對於橋梁 RC 柱，發現採用螺箍筋、圓形閉合箍筋及內部繫筋之研究資料。由 於國內長期以來，皆參考 ACI 規範研訂國內規範，但因臺灣與美國國情不盡相同， 國內常有使用圓形閉合箍筋的需求，致使設計者及施工者無所依據。因此，本研究 首先規劃螺箍筋 RC 圓柱 2 組(ACI 續接長度 48d b 及日本東京工業大學彎鉤直接續接 方式)，另設計圓形閉合箍筋 RC 圓柱 5 組(ACI 續接長度 48d b 、日本東京工業大學 彎鉤直接續接、ACI 拉力彎鉤續接、彎鉤直接續接但不鉤住主筋及彎鉤直接續接但 僅鉤住輔助鋼筋)。最後規劃圓形閉合箍筋搭配 2 根標準繫筋 RC 圓柱 1 組(橫向鋼 筋體積比與標準試體接近)，以及圓形閉合箍筋搭配 4 根繫筋 RC 圓柱 1 組(135 度繫 筋且橫向鋼筋體積比與標準試體相同)。本研究之方形及圓形 RC 柱試體彙整表，參 見表 2-2 及 2-3。. 9.
(32) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 第二節. 試體細部設計及強度檢核. 本研究係規劃鋼筋混凝土短柱，承受漸增軸向壓力載重，因此須避免長柱效 應，亦即試體之高寬比應小於 4。本研究選定之圓柱試體直徑為 85 cm(斷面積與 75. cm × 75 cm 方形柱相接近)，高寬比選定為 3，因此試體的總高度為 258 cm (其中混 凝土的高度為 255 cm；另含頂部及底部之 1.5 cm A572 Grade 50-直徑 85 cm 圓鋼 板)，以下為試體設計之詳細資料：. (1)材料強度： f c′ = 28 MPa (280 kgf/cm2)；主筋： f y = 414 MPa (4200 kgf/cm2)； 箍筋及繫筋： f yt = 414 MPa (4200 kgf/cm2)。. (2)柱試體斷面直徑為 85 cm；混凝土之保護層厚度= 5 cm；總高度為 258 cm。 (3)主筋設計： 採用 ρ st = 0.02 ；因此所需之主筋面積為 Ast = 0.02 × 0.25 × π × 85 × 85 = 113.5. cm2。考慮 24 根主筋均勻排列；主筋採用#8(D25)， Ast = 24 × 5.067 = 121.608 cm2 ≈ 113.5 cm2。(主筋之號數及根數與 75 cm × 75 cm 方形柱相同). (4)檢核柱之軸壓力強度： Pmax = [28 × (0.25 × π × 85 × 85 − 121.608) + 414 × 121.608] / 1000 = 20.58 MN < 30. MN (OK) 另假設混凝土強度有 15%之變異性，其最大軸壓力強度約為 23.66 MN，應屬 可行之設計。. (5)橫向鋼筋之設計： 本研究設計之柱體高寬比為 3，其中規劃高度中央 3 分之 1 的區域為試驗段(亦 即預期試體破壞發生的區域)，對於上部及下部 3 分之 1 的區域，其設計強度高於試 驗段，以確保試體破壞於中央試驗段(因內繫筋對於圓形 RC 柱的圍束效果尚有疑 慮，本研究對於非中央試驗段，採取縮小箍筋間距的設計方式)。本研究之中央試驗 段標準斷面螺箍筋或圓形閉合箍筋採用#3(D10)–每一斷面配置 2 個箍筋，間距為 8. cm (滿足螺箍筋之淨間距不得大於 7.5 cm 之要求)，計算所需的橫向鋼筋體積比是 否滿足規範之要求：. ⎛ 0.25 × π × 85 × 85 ⎞ 28 = 0.0087 Code 1: ρ s = 0.45 × ⎜ − 1⎟ × ⎝ 0.25 × π × 75 × 75 ⎠ 414 28 Code 2: ρ s = 0.12 × = 0.0081 414. 10.
(33) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. (a) 對於螺箍筋或圓形閉合箍筋 2-#3(D10)@8 cm： 0.71× π × 74.05 × 2 ρs = = 0.0093 (符合規範之要求) 0.25 × π × 75 × 75 × 8 此外，本研究對於繫筋之等值橫向鋼筋體積比，採用參考文獻[12]之觀念計算 之(考慮斷面半圓自由體之混凝土側向擴張力與橫向鋼筋拉力成平衡狀態)。 (b) 對於圓形閉合箍筋#4(D13)配合 2 個#3(D10)135 度繫筋@8 cm： 73.73 × π × 1.29 ρs = + 0.25 × 0.0093 = 0.0108 (與標準斷面橫向鋼筋比相近) 0.25 × π × 75 × 75 × 8 (c) 對於圓箍筋#3(D10)與 4 個 135 度繫筋@8 cm： ρ s = 0.0093 (與標準斷面橫向鋼筋體積比相同) (6)箍筋、繫筋之設計： 本研究有關箍筋及繫筋之細部尺寸及續接長度，皆參考混凝土工程設計規範草 案[9]、ACI 318-08 規範[4]及日本東京工業大學資料庫[6]進行設計與施工。其中對 於#3 螺箍筋及圓箍筋( d b = 0.95 cm)之直線續接長度為 l d = 48 × 0.95 = 45.6 cm，採用. 50 cm；90 度彎鉤直線延伸段為 12d b = 12 × 0.95 = 11.4 cm，採用 12 cm。另對於#4 圓 箍筋( d b = 1.27 cm)之 90 度彎鉤直線延伸段為 12d b = 12 ×1.27 = 15.24 cm，採用 16 cm。 對於#3 鋼筋： d b = 0.95 cm、 f y = 414 MPa 及 f c′ = 28 MPa 0.168 × 414 l dh = × 0.95 = 12.49 cm，採用 15 cm。 28 對於#4 鋼筋： d b = 1.27 cm、 f y = 414 MPa 及 f c′ = 28 MPa 0.168 × 414 l dh = × 1.27 = 16.7 cm，採用 17 cm。 28 本研究方形及圓形 RC 柱試體之細部，參見圖 2-1 至圖 2-15。. (7) 柱試體軸壓行為之數值分析： 本研究為確保圓形柱試體之軸壓行為符合預期設計構想，以 Xtract 程式[13]進 行軸向行為分析，由 2-#3 螺箍筋之分析結果得知，柱試體軸壓行為符合預期構想， 參見圖 2-16 至圖 2-17。. 第三節 試驗設備 由於國內現有之萬能材料試驗機，其測試容量大多無法滿足大尺寸或高強度 材料的組件試驗需求，實在是國內建築土木力學實驗的一大憾事，有鑒於此，本 所於台北市景美之大型力學實驗室設置大容量之萬能材料試驗機，可供進行大尺. 11.
(34) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 寸組件實驗，其壓力荷重為 30 MN，拉力荷重為 15 MN，目的在於提供國內研究 單位與業界得以進行大型結構組件之試驗或檢測所用。. 3000 噸萬能材料試驗機係為國內首見，本研究以該試驗機針對國內 RC 柱繫 筋配置實際的工程問題，進行大尺寸試體軸壓試驗及研究，期使試驗機能發揮其 功效。以下將就本試驗機的規格、附屬設施及容量，做詳盡的介紹。. (1) 試驗機規格 本試驗機總高度為 20.271 m，可進行拉力試驗、壓力試驗與彎曲試驗，利用 二支油壓桿將橫軛上下移動，並採用四支鍍鉻圓柱導桿以輔助橫軛之升降，每支 鍍鉻圓柱導桿之直徑為 42.5 cm，當橫軛移動至適當實驗位置時可利用油壓系統將 橫軛加以鎖固於四支鍍鉻圓柱導桿，再利用橫軛上之油壓制動器，加壓力或拉力 於試體上，故本試驗機可直接對試體施以壓力與拉力之重覆載重，如圖 2-18 所 示。 本試驗機橫軛油壓制動器之總衝程為 1000 mm，以油壓制動器於 500 mm 的衝 程計算時，該油壓制動器之接合板與底座之淨間距為 15 m，故可提供長度 15 m 以 下試體之實驗，但是由於四支鍍鉻圓柱導桿於底部設有防撞保護裝置，故此時油 壓制動器之接合板與底座之最小淨間距為 2.463 m，故最小可供實驗之試體為 2.463. m，若考量油壓制動器仍有 500 mm 之衝程時，最大與最小之試體可再各增減 500 mm，如圖 2-19 所示。 為解決短試體時實驗之限制問題，並彌補垂直向加載淨空間之不足，本所另 行設置一輛輪軌式運載台車設備，高度為 90 cm，其承壓能力大於 3000 噸，可提供 試體迅速與穩定之運載，增進相關之試驗效率，提高結構組件試驗與檢測之品 質，該台車之載重包含最大試體載重 20 噸與鞍座機構自重 25 噸，並規劃有增設鞍 座機構，作為日後壓力實驗試體為小於 110 cm 以下之較短試體時，彌補垂直向加 載淨空間不足之機構之結合機制，如圖 2-20 所示。。 試驗機橫軛油壓制動器上設有一組球座軸承之抗壓接合板，重量約為 6575. kg，該圓形接合板之直徑為 1.5 m，於接合接圓周上等距離設置 12 個直徑 75 mm 的 螺栓孔提供試體接合使用，同時該球座軸承之抗壓接合板可提供正負 2.5 度之微 調。試驗機底座之淨空間為 3 m × 1.2 m，底座上共設置 64 個直徑 60 mm 之螺栓 孔，孔距為 300 mm，該底座上並附有一個厚 10.2 cm 且直徑為 1.7 m 之圓形抗壓接 合板。. 12.
(35) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. 本試驗機之橫軛上兩側設置有兩組吊籠，每組吊籠之荷重為 500 kg，可藉由 吊索吊至適當高程，讓工作人員站於吊籠內，可供人員架設量測儀器以及輔助試 體之架設工作。. (2) 試驗機之附屬設施 萬能材料試驗機於進行實驗時，從試體之製作、搬運、設置、固定、試驗、 撤離，以及試體上各種量測儀器與輔助工具之裝設，皆要靠其他的設施與設備協 助，而較大型的附屬設備，如固定式起重機(天車)及堆高機，以下將針對相關附屬 設施加以介紹。. (A) 固定式起重機 固定式起重機又名為天車，於進行實驗時將試體或相關設備吊升並將其作水 平搬運，本所於實驗室中設置有二部固定式起重機，該固定式起重機之吊升荷重 分別為 40/10 噸與 20 噸，其中 40/10 噸之主吊機額定荷重為 40 噸，副吊機額定荷 重為 10 噸，跨距為 18.16 m，主機揚程為 23.5 m；另一部 20 噸之額定荷重為 20 公 噸，跨距為 18.16 m，主機揚程為 25 m，詳如圖 2-21 及圖 2-22 所示。. (B) 堆高機 堆高機為在車體前端之升降架(Lift mast)上裝置貨叉(Fork)或插棒(Ram)，並能 使之上升、下降或前傾、後揚等，具有搬運及裝卸貨物之車輛。本所於材料實驗中 心配置有一台堆高機，專供載運小型設備、物品移動及安裝試件使用，該堆高機之 積載荷重為 2500 kg，詳如圖 2-23 所示。. (3) 試驗機之容量 本試驗機之總重量約 273 噸，最大壓力荷重為 30 MN，最大拉力荷重為 15. MN，如果加上輪軌式運載台車設備所彌補之垂直向加載淨空間，則可以提供 15 m 以下試體之壓力試驗與拉力試驗，試驗時可直接對試體施以壓力與拉力之重覆載 重，由於底座水平淨間距為 3 m × 1.2 m，故進行彎矩試驗時，當試體跨距不超過 底座時，最大可加載之力量等於油壓制動器所提供最大容量，當試體跨距超過底 座時，最大可加載之壓力等於本試驗機之總重量約 273 噸，詳細之規格如表 2-4 所 示。. 13.
(36) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 表 2-1 RC 方柱試體軸向位移比較表 RC 方柱試體 編號. Δ (0.85 Ppeak ) (mm). 軸向位移 之比值. 備考. C1. 8.67. 1.00. 規範標準試體. C9. 10.94. 1.26. 繫筋沿主筋方向， 不間隔換端。. 其中 Ppeak : 最大軸向載重(三直線模式之平台數值)。. Δ (0.85 Ppeak ): 三直線模式第 3 階段當軸向載重衰減至最大軸向載重 85%之對應軸 向位移。. (資料來源：研究文獻[1]) 表 2-2 本研究之方形柱試體彙整表 試體. 應變計數量. 備註. SC1. 6. SC2. 12. 與 SC1 類 似 ， 惟 沿 著 主 筋 的 方 向，繫筋不間隔換端。. SC3. 12. 與 SC1 類似，惟外箍筋採用 L 型組 合箍筋，箍筋續接不間隔換端。. 採用標準繫筋(90 及 135 度). (資料來源：本研究) 註：. 1. 混凝土強度：28 MPa；鋼筋降伏強度：414 MPa。 2. 每種編號製作 2 支試體。 3. 試體之主筋採用 24-#8(D25)；箍筋及繫筋採用#4(D13)。 4. 柱試體斷面之保護層厚度為 5 cm，箍筋之中心間距為 10 cm，所有箍、繫 筋彎鉤之直線延伸段長度均為 8 cm。. 5. 鋼筋應變計採用日本東京測器研究所 TML(FLA-5-120-11-3L)或類似型號 應變計。. 14.
(37) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. 表 2-3 本研究之圓形柱試體彙整表 試體. 應變計數量. 備註. RC1. 6. 採用螺箍筋 2-#3(D10)@8 cm， 直線搭接(約 50 cm)。. RC2. 6. 採用螺箍筋 2-#3(D10)@8 cm， 於同一主筋處以端部約 12 cm 彎鉤續接。. RC3. 6. 採用圓箍筋 2-#3(D10)@8 cm， 直線搭接(約 50 cm)。. RC4. 6. 採用圓箍筋 2-#3(D10)@8 cm， 於同一主筋處以端部約 12 cm 彎鉤續接。. RC5. 6. 採用圓箍筋 2-#3(D10)@8 cm， 直線搭接長度約為 15 cm，端部 彎鉤長度約為 12 cm。. RC6. 6. 與 RC4 類似，惟彎鉤不鉤住主 筋。. RC7. 6. 與 RC6 類似，惟彎鉤鉤住同一 #6(D19)施工補助筋。. RC8. 10. 採用圓箍筋 #4(D13) 配合 2 個 #3(D10)標準繫筋@8 cm，直線 搭接長度約為 17 cm，端部彎 鉤長度約為 16 cm。. RC9. 8. 採用圓箍筋 #3(D10) 配合 4 個 135 度繫筋@8 cm，直線搭接長 度約為 15 cm，端部彎鉤長度 約為 12 cm。. (資料來源：本研究) 註：. 1. 混凝土強度：28 MPa；鋼筋降伏強度：414 MPa。 2. 每種編號製作 2 支試體。 3. 柱試體斷面之保護層厚度為 5 cm。 4. 螺箍筋應於兩端再加 1.5 圈以為錨定。 5. 鋼筋應變計採用日本東京測器研究所 TML(FLA-5-120-11-3L)或類似型號 應變計。 15.
(38) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 表 2-4 萬能試驗機規格 項目. 規格. 試驗機總高. 20.271 m. 最大壓力能量. 30 MN. 最大拉力能量. 15 MN. 最大試體長度. 15 m. 垂直柱間距. 3 m × 1.2 m. 油壓最大衝程. 1000 mm. (資料來源：本研究). 16.
(39) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. Steel plate (75X75X1.5 cm). A572 Grade 50 steel plate (75X75X1.5 cm) A. A. Hole Diameter =40cm. 1.6 cm hole Logitudinal rebar welded with plate Section A-A B. B. LVDT. Concrete cover=5 cm. A572 Grade 50 steel plate (75X75X1.5 cm). 24 Longitudinal reinforcement (D25) One hook plus 4 crossties (D13) spacing=10 cm Section B-B. 圖 2-1 本研究方形柱試體之立面及剖面圖 (資料來源：本研究). 17.
(40) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 2-2 方柱上部及下部 3 分之 1 區域箍、繫筋配置 (資料來源：本研究). 1. 3. 6. 5. 2. 4. Section SC1. Neighboring Section. 圖 2-3 SC1 試體之中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其沿主筋方向之 相鄰斷面(單位：cm) (資料來源：本研究) 18.
(41) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. 7. 8. 9 10. 11 12. 1. 3. 6. 5. 2. 4. Section SC2. Neighboring Section. 圖 2-4 SC2 試體之中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其沿主筋方向之 相鄰斷面(單位：cm) (資料來源：本研究). 7. 8. 9 10. 11 12. 1. 3. 6. 5. 2. 4. Section SC3. Neighboring Section. 圖 2-5 SC3 試體之中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其沿主筋方向 之相鄰斷面(單位：cm) (資料來源：本研究). 19.
(42) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. A572 Grade 50 steel plate (85 cm Diameter). A. A. Hole Diameter = 40 cm. 1.6 cm hole Longitudinal rebar welded with plate. Section. A-A. A572 Grade 50 steel plate (85 cm Diameter). 圖 2-6 本研究圓形柱試體之立面及剖面圖 (資料來源：本研究). 20.
(43) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. Concrete Cover = 5 cm 3. 4. 1. 2. 5. 24 Longitudinal reinforcement (D25). 6. Unit：cm. Spiral 2-#3 (D10) @ 8 cm lap splice = 50 cm. Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two spirals (2) Spiral 2-#3 (D10) @ 6 cm and lap splice = 50 cm for top and bottom regions. Section RC1 圖 2-7 RC1 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置) (資料來源：本研究). 3. 4. 1. 2. 5. 6. Unit：cm Spiral 2-#3 (D10) @ 8 cm Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two hoops (2) Spiral 2-#3 (D10) @ 6 cm for top and bottom regions. Section RC2. Neighboring Section. 圖 2-8 RC2 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其 沿主筋方向之相鄰斷面 (資料來源：本研究). 21.
(44) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 3. 4. 1. 2. 5. 6. Unit：cm Circular hoop 2-#3 (D10) @ 8 cm lap splice = 50 cm Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two hoops (2) Circular hoop 2-#3 (D10) @ 6 cm and lap splice = 50 cm for top and bottom regions. Section RC3. Neighboring Section. 圖 2-9 RC3 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其 沿主筋方向之相鄰斷面 (資料來源：本研究). 3. 4. 1. 2. 5. 6. Unit：cm Circular hoop 2-#3 (D10) @ 8 cm Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two hoops (2) Circular hoop 2-#3 (D10) @ 6 cm for top and bottom regions. Section RC4. Neighboring Section. 圖 2-10 RC4 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其 沿主筋方向之相鄰斷面 (資料來源：本研究). 22.
(45) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. 3. 4. 1. 2. 5. 6. Unit：cm Circular hoop 2-#3 (D10) @ 8 cm Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two hoops (2) Circular hoop 2-#3 (D10) @ 6 cm for top and bottom regions. Neighboring Section. Section RC5. 圖 2-11 RC5 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其 沿主筋方向之相鄰斷面 (資料來源：本研究). 3. 4. 1. 2. 5. 6. Unit：cm Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two hoops (2) Circular hoop 2-#3 (D10) @ 6 cm for top and bottom regions. Section RC6. Circular hoop 2-#3 (D10) @ 8 cm. Neighboring Section. 圖 2-12 RC6 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其 沿主筋方向之相鄰斷面 (資料來源：本研究) 23.
(46) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 3. 4. #6 (D19) @ for fastening hook. 1. 2. 5. 6. Unit：cm Circular hoop 2-#3 (D10) @ 8 cm. Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two hoops (2) Circular hoop 2-#3 (D10) @ 6 cm for top and bottom regions. Section RC7 圖 2-13 RC7 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置) (資料來源：本研究). 3. 4. 9. 8. 2. 1. 7. 10. 5. 6. Unit：cm Circular hoop #4 (D13) plus 2-#3 (D10) crossties @ 8 cm Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two hoops (2) Circular hoop #4 (D13) plus 2-#3 (D10) crossties @ 6 cm for top and bottom regions. Section RC8. Neighboring Section. 圖 2-14 RC8 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其 沿主筋方向之相鄰斷面 (資料來源：本研究). 24.
(47) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. 3. 4. 7. 2. 1. 8 5. 6. Circular hoop #3 (D13) plus 4 crossties @ 8 cm. Unit：cm. Note： (1) Strain gauges of 3 , 4 , 5 , and 6 are installed between two hoops (2) Circular hoop #3 (D10) plus 4 crossties @ 6 cm for top and bottom regions. Section RC9. Neighboring Section. 圖 2-15 RC9 試體中央試驗段斷面圖(含應變計配置)及其 沿主筋方向之相鄰斷面 (資料來源：本研究). 圖 2-16 圓柱試體(2-#3 螺箍筋)Xtract 程式網格圖 (資料來源：本研究). 25.
(48) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 2-17 圓柱試體(2-#3 螺箍筋)Xtract 程式分析之軸力與位移圖 (資料來源：本研究). 26.
(49) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. 圖 2-18 本所 3000 噸(30 MN)萬能材料試驗機 (資料來源：本研究). 圖 2-19 萬能材料試驗機橫軛降至最低位置 (資料來源：本研究) 27.
(50) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 2-20 輪軌式運載台車設備 (資料來源：本研究). 圖 2-21 (資料來源：本研究). 28. 40/10 噸之固定式起重機.
(51) 第二章 實驗試體之規劃設計及設備介紹. 圖 2-22. 20 噸之固定式起重機. (資料來源：本研究). 圖 2-23. 堆高機圖. (資料來源：本研究). 29.
(52) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 30.
(53) 第三章 實驗試體之製作. 第三章 實驗試體之製作 第一節. 鋼筋混凝土柱試體之發包作業. 本研究共計 24 支鋼筋混凝土柱試體之製作(除預埋 180 片鋼筋應變計之材料與 施工，由本所委託三聯科技股份有限公司辦理外)，依據政府採購法相關規定，以上 網公開招標的方式，徵選廠商辦理。本案於 9 月 15 日辦理第 2 次招標開標作業， 共有 3 家廠商參與投標，由伍寬營造有限公司(台中縣梧棲鎮)以 117 萬元得標。本 標案之時程要求為得標廠商應於決標次日起 30 日曆天內完成本案所有試體之混凝 土澆置，並於 60 日曆天內報請本所辦理驗收。為確保本研究試體製作之品質及精 確度，合約之試體製作注意事項規定如下：. 1. 施工前試體底座所在區域須先行整平，才能施工，且底模鋪設前須由本所 人員驗收其水平完成後，才能施工。. 2. 試驗場中的施工，需由本所人員許可後方能進行。 3. 廠商於施工過程及完工後須負責維護場地清潔。 4. 廠商須負責現場之安全衛生之設計及施工作業。 5. 在試體適當位置需加設試體吊鉤，以便利試體之移動，試體吊鉤位置應配 合本所人員要求。. 6. 在試體適當位置需預埋螺桿或鐵件，以便利日後變位計之架設，預埋螺桿 或鐵件位置應配合本所人員要求。. 7. 試體裝置應變計部分由本所負責施作，廠商於施工過程中應預先知會本所 何時可派員進場黏貼應變計。. 8. 本案所有柱試體之縱向鋼筋應以適當之設計及施工方式與上、下端板銲接 固定，且上、下端板不可產生翹曲，必須保持完全水平。. 9. 模板工程精確與否為實驗的重要因素，其包括組裝與支撐等的施作精度必 須良好，尤其各軸線、角度及水準面都要兼顧。另一方面，須配合工程進 度，不得延誤。. 10. 進行模板工程前，應於 24 小時前通知本所人員，以方便本所人員進行最 後之檢核，未經允許不得施工。. 11. 試體製造過程中，因研究需要有可能於試體施工進行中，為配合實驗目的. 31.
(54) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 而進行部份修改，請廠商予以配合。若有超過或減少其承包價之 10%則依 實際數量增減帳目；未達 10%者，則不予以計價。. 12. 澆置混凝土應於 24 小時前通知本所人員，未經允許不得澆置。 13. 所有混凝土澆置於模板內 15 分鐘內應即使用頻率至少每分鐘 4000 次之高 頻率內部振動器振實之，振動器使用地點、方法及振動時間，須保證混凝 土得到最大密度而不使水泥漿及粒料產生離析，且不致引起表面有浮水現 象，並需分層澆製。. 14. 試體完成拆除模板後，待試體進行試驗前，本所將另行通知廠商將所有試 體漆上白色油漆。. 15. 本案所有柱試體上部端板與混凝土澆置完成面之間應預留 2 cm 之間隙， 並以至少 56 MPa 強度無收縮水泥漿灌實，再將直徑 40 cm 之圓形灌漿鋼 板填回、銲接固定及磨平。. 16. 本案所有完成之柱試體須有明顯的標記，足以識別其試體編號(如對 SC1 試體型式，編為 SC1-1 及 SC1-2，其餘類推)。. 17. 如完成製作之試體有缺失之處，廠商有責任加以補強或重新製作以達預先 要求。. 18. 其餘未規定之事項，以建築土木工程施工慣例辦理。 19. 材料要求： (A)混凝土： (1)拌合混凝土用之材料(水泥、骨材、水、添加劑)等均需按 CNS 規定辦 理。 c水泥：普通波特蘭水泥(TYPE I)，應符合 CNS-61 規定。 d骨材：粗骨材最大尺寸為 2.5 cm，細骨材用天然砂(未受污染者)或 其與軋製砂之混合材料，其含泥量不得超過 3%，FM 在 2.3 以上， 其含氯離子量需在 0.003%以下，依 JIS A5308 提出檢驗報告。粗 細骨材比重均應在 2.5 以上，堅硬潔淨。 e水：須潔淨，不得含有害的酸、鹼、油、鹽類有機物及懸游有害物 質。 f化學添加劑：須經本所人員同意其種類與用量，並先作試體合格後 始可使用。. 32.
(55) 第三章 實驗試體之製作. (2)本案試體於混凝土澆置後 20 天內，不得吊裝。若於預鑄廠製作時， 混凝土強度達 12 MPa 以上，可進行脫模作業(將試體模具移除並搬運 至儲存場地儲放)。. (3)本案混凝土 28 天設計強度為 28 MPa。每一柱試體之混凝土材料針對 14 天(2 個)、28 天(2 個)及試驗當天(3 個)共提供 7 個抗壓試體(其中前 2 項須做溼布養護；最後 1 項則與柱試體養護條件相同)以供測試抗壓 強度( f c′ )，試體取樣位置由本所人員於現場指定之，混凝土強度試驗 須符合 ASTM 試驗規範及一般規定。每次澆置前，須提送配比至本所 審核，並於現場澆置時做坍度試驗，不合格者則予以退回，不得澆 置。混凝土抗壓強度，需至具 TAF 認證之實驗室進行混凝土抗壓試驗. (試驗費用由廠商支付)。每一柱試體混凝土 14 天之平均抗壓強度需大 於 18 MPa；28 天材齡試體之抗壓試驗強度需滿足(a)個別抗壓強度均 大於 28 MPa 且(b)平均抗壓強度小於 34 MPa 之合格標準，否則廠商必 須拆除、重作，不得異議。. (B)鋼材、鋼筋、結合鐵件、銲接材料及五金： (1)鋼材：A572 Gr. 50 或類似鋼材。 (2)鋼筋：均應符合 JIS-G 3112 規格或竹節鋼筋 CNS 560 或 ASTM A706。 不得使用水淬鋼筋。鋼筋之降伏強度要求為 414 MPa 不可超過. 540 MPa)。使用竹節鋼筋#3、#4 及#8，組筋前，須先行至具 TAF 認證之實驗室做抗拉應力-應變曲線試驗(同批鋼筋料各號 數鋼筋各提供 3 支 60 cm 長之鋼筋試片試驗結果，試驗費用由 廠商支付)。. (3)結合鐵件：ASTM A572 Gr.50 之要求。 (4)銲接材料：ASTM. E7016 或同級材料. (5)吊點：屬假設工程，能保吊裝安全因數至少 4 以上為原則。 (6)以上之鐵件不須做任何防銹處理；螺紋及空隙處在送入儲場前應塗以 黃油，吊裝前應將黃油消除乾淨；鐵件之加工精度，尺寸誤差不得超 過±3 mm。若有不同的處理方式，必先經設計者同意後才能更改。. 33.
(56) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 第二節. 試體之施工、組模及澆置混凝土. 本案所有鋼筋皆為 SD 420W 鋼材，其中 D10 鋼筋由慶欣欣鋼鐵股份有限公司 製造(彰化縣伸港鄉)；D13 鋼筋由豐欣鋼鐵股份有限公司製造(臺中縣后里鄉)；D25 鋼筋由海光企業股份有限公司製造(高雄市小港區)，均提供無放射性污染證明。上、 下端板為 ASTM A572 Gr. 50 鋼材，由中國鋼鐵股份有限公司製造(高雄市小港區)。 另本案由於施工期程較為緊迫(決標次日起 30 日曆天內必須完成所有試體混凝土之 澆置工作)，為爭取時效，因此鋼筋的裁切及加工(鋼筋試片於 9 月 25 日進行試驗， 結果參見表 3-1，符合合約之要求)，於鋼筋加工廠進行(所有鋼筋之加工彎曲均在常 溫下進行)。 此外，為求施工的便利及精確性，試體上端板於鋼構廠預先進行 24 個主筋銲 接孔之鑽孔，而下端板則於主筋位置銲接外徑 32 mm 之套筒。上端板中央另開直 徑 40 cm 之混凝土灌漿孔(保留開孔圓形鋼板，並於灌漿後蓋回)及 4 個 1.6 cm 直徑 之灌漿通氣孔。另製作圓形鋼模 3 套，供圓形柱試體組模用，並且以試體組立施工 台，進行鋼筋籠組立(主筋與上、下端板先以點銲固定)，以控制試體製作之精準度。 本研究案之承包商於 10 月 2 日與三聯科技股份有限公司同時進場配合施作，. 10 月 10 日至 15 日連續 6 天澆置混凝土，每天澆置 3 支鋼筋混凝土圓形柱試體，另 方形柱以 2 天各澆置 3 支完成。預拌混凝土廠為芳榮實業股份有限公司(新店市安平 路)，並以混凝土吊桶由上端板中央之直徑 40 cm 混凝土灌漿孔，分 4 次以垂直方式 澆置，以模擬工地現場澆置情況。RC 柱試體之混凝土澆置完成面約與上端鋼板底 面相差 2 cm，並於 10 月 21 日起進行無收縮水泥漿之 2 次施工，同時將上端板圓形 灌漿孔鋼板置回，再將主筋與上端板之空隙滿銲並磨平。本案每支試體製作 8 個混 凝土圓柱試體，供未來試體分析驗證用。混凝土圓柱試體於 10 月 26 日及 29 日， 分 2 次進行 14 天混凝土抗壓強度試驗，試驗結果參見表 3-2 與 3-3，符合合約之要 求。另於 11 月 9 日及 16 日，分 2 次進行 28 天混凝土圓柱試體抗壓強度試驗，試 驗結果參見表 3-4 與 3-5，亦符合合約之要求，因此於 11 月 25 日完成辦理驗收，其 中 RC 6-2 試體於 11 月 23 日下午，因吊裝時吊帶斷裂而有部分損壞。本案共預埋. 180 片 2 線式鋼筋應變計(KYOWA)，截至驗收止，共有 SC 2-1 第 9 個及 RC 5-2 試 體第 5 個應變計無法量到訊號，量測結果參見表 3-6 與 3-7，另有關本研究試體詳 細製作施工細節，可參見圖 3-1 至 3-32。. 34.
(57) 第三章 實驗試體之製作. 表 3-1 本研究用竹節鋼筋試驗表 鋼筋號數. 規格. 編號. f y (MPa). f y 之平均值 (MPa). D10 (#3). D13 (#4). D25 (#8). SD 420W. SD 420W. SD 420W. 1. 448. 2. 432. 3. 455. 1. 452. 2. 461. 3. 448. 1. 449. 2. 449. 3. 475. 445. 454. 458. 註：. 1. f y 為鋼筋之降伏強度；試驗方法： CNS 560 (2005)。 2. 本試驗於 2009/09/25 假桂田土城實驗室(成田興業有限公司)進行。 3. 見證人：內政部建築研究所(李台光、薛凱元)及伍寬營造(龔謙鼎)。. (資料來源：本研究). 35.
(58) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 表 3-2 本研究之方形柱試體 14 天混凝土強度彙整表 f c′ (MPa). f c′ 之平均值 (MPa). 1. 27.0. 26.1. 2009/10/14. 2009/10/29. 2. 25.2. 1. 31.0. 29.4. 2009/10/14. 2009/10/29. 2. 27.7. 1. 28.8. 27.8. 2009/10/14. 2009/10/29. 2. 26.8. 1. 27.0. 25.5. 2009/10/11. 2009/10/26. 2. 24.0. 1. 25.4. 25.6. 2009/10/11. 2009/10/26. 2. 25.8. 1. 24.9. 25.2. 2009/10/11. 2009/10/26. 2. 25.4. 試體編號 圓柱試體 編號. SC1-1 SC1-2 SC2-1 SC2-2 SC3-1 SC3-2. 試體混凝土 圓柱試體試 澆置日期 驗日期. (資料來源：本研究) 註：. 1. f c′ 為混凝土 14 天強度；試驗方法： CNS 1232 (2002)。 2. 本試驗假桂田土城實驗室(成田興業有限公司)進行。 3. 2009/10/26 見證人：內政部建築研究所(李台光、薛凱元)及伍寬營造(龔謙 鼎) 。. 4. 2009/10/29 見證人：內政部建築研究所(李台光)及伍寬營造(龔謙鼎)。. 36.
(59) 第三章 實驗試體之製作. 表 3-3 本研究之圓形柱試體 14 天混凝土強度彙整表 f c′ (MPa). f c′ 之平均值 (MPa). 1. 26.0. 25.5. 2009/10/14. 2009/10/29. 2. 25.0. 1. 25.8. 24.8. 2009/10/15. 2009/10/29. 2. 23.8. 1. 25.9. 25.8. 2009/10/15. 2009/10/29. 2. 25.7. 1. 25.2. 24.6. 2009/10/15. 2009/10/29. 2. 24.0. 1. 27.3. 27.8. 2009/10/10. 2009/10/26. 2. 28.3. 1. 26.8. 26.8. 2009/10/10. 2009/10/26. 2. 26.8. 1. 26.5. 26.8. 2009/10/12. 2009/10/26. 2. 27.1. 1. 26.2. 25.3. 2009/10/12. 2009/10/26. 2. 24.3. 1. 28.4. 28.2. 2009/10/11. 2009/10/26. 2. 27.9. 1. 26.8. 27.8. 2009/10/11. 2009/10/26. 2. 28.7. 1. 28.4. 28.1. 2009/10/10. 2009/10/26. 2. 27.7. 1. 28.1. 28.1. 2009/10/11. 2009/10/26. 2. 28.1. 1. 27.8. 26.9. 2009/10/12. 2009/10/26. 2. 26.0. 1. 25.1. 25.2. 2009/10/13. 2009/10/29. 2. 25.3. 試體編號 圓柱試體 編號. RC1-1 RC1-2 RC2-1 RC2-2 RC3-1 RC3-2 RC4-1 RC4-2 RC5-1 RC5-2 RC6-1 RC6-2 RC7-1 RC7-2. 試體混凝土 圓柱試體試 澆置日期 驗日期. 37.
(60) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. f c′ (MPa). f c′ 之平均值 (MPa). 1. 26.3. 25.3. 2009/10/14. 2009/10/29. 2. 24.2. 1. 25.4. 25.4. 2009/10/14. 2009/10/29. 2. 25.4. 1. 23.4. 23.7. 2009/10/13. 2009/10/29. 2. 24.0. 1. 23.5. 24.2. 2009/10/13. 2009/10/29. 2. 24.8. 試體編號 圓柱試體 編號. RC8-1 RC8-2 RC9-1 RC9-2. 試體混凝土 圓柱試體試 澆置日期 驗日期. (資料來源：本研究) 註：. 1. f c′ 為混凝土 14 天強度；試驗方法： CNS 1232 (2002)。 2. 本試驗假桂田土城實驗室(成田興業有限公司)進行。 3. 2009/10/26 見證人：內政部建築研究所(李台光、薛凱元)及伍寬營造(龔謙 鼎) 。. 4. 2009/10/29 見證人：內政部建築研究所(李台光)及伍寬營造(龔謙鼎)。. 38.
(61) 第三章 實驗試體之製作. 表 3-4 本研究之方形柱試體 28 天混凝土強度彙整表 f c′ (MPa). f c′ 之平均值 (MPa). 1. 30.9. 30.9. 2009/10/14. 2009/11/16. 2. 30.9. 1. 31.9. 31.5. 2009/10/14. 2009/11/16. 2. 31.1. 1. 31.3. 31.6. 2009/10/14. 2009/11/16. 2. 31.8. 1. 29.3. 29.6. 2009/10/11. 2009/11/09. 2. 29.8. 1. 29.9. 30.0. 2009/10/11. 2009/11/09. 2. 30.0. 1. 29.3. 30.0. 2009/10/11. 2009/11/09. 2. 30.6. 試體編號 圓柱試體 編號. SC1-1 SC1-2 SC2-1 SC2-2 SC3-1 SC3-2. 試體混凝土 圓柱試體試 澆置日期 驗日期. (資料來源：本研究) 註：. 1. f c′ 為混凝土 28 天強度；試驗方法： CNS 1232 (2002)。 2. 本試驗假桂田土城實驗室(成田興業有限公司)進行。 3. 2009/11/09 見證人：內政部建築研究所(李台光)及伍寬營造(龔謙鼎)。 4. 2009/11/16 見證人：內政部建築研究所(李台光)及伍寬營造(龔謙鼎)。. 39.
(62) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 表 3-5 本研究之圓形柱試體 28 天混凝土強度彙整表 f c′ (MPa). f c′ 之平均值 (MPa). 1. 29.0. 29.3. 2009/10/14. 2009/11/16. 2. 29.5. 1. 32.1. 31.7. 2009/10/15. 2009/11/16. 2. 31.2. 1. 32.9. 32.9. 2009/10/15. 2009/11/16. 2. 32.8. 1. 30.7. 31.2. 2009/10/15. 2009/11/16. 2. 31.6. 1. 30.6. 30.7. 2009/10/10. 2009/11/09. 2. 30.7. 1. 30.2. 30.2. 2009/10/10. 2009/11/09. 2. 30.1. 1. 30.1. 29.9. 2009/10/12. 2009/11/09. 2. 29.6. 1. 30.2. 30.2. 2009/10/12. 2009/11/09. 2. 30.1. 1. 29.1. 29.6. 2009/10/11. 2009/11/09. 2. 30.1. 1. 29.4. 29.4. 2009/10/11. 2009/11/09. 2. 29.4. 1. 31.5. 31.0. 2009/10/10. 2009/11/09. 2. 30.4. 1. 31.4. 30.5. 2009/10/11. 2009/11/09. 2. 29.5. 1. 30.1. 30.8. 2009/10/12. 2009/11/09. 2. 31.4. 1. 29.8. 29.9. 2009/10/13. 2009/11/16. 2. 29.9. 試體編號 圓柱試體 編號. RC1-1 RC1-2 RC2-1 RC2-2 RC3-1 RC3-2 RC4-1 RC4-2 RC5-1 RC5-2 RC6-1 RC6-2 RC7-1 RC7-2. 40. 試體混凝土 圓柱試體試 澆置日期 驗日期.
(63) 第三章 實驗試體之製作. f c′ (MPa). f c′ 之平均值 (MPa). 1. 31.9. 31.4. 2009/10/14. 2009/11/16. 2. 30.9. 1. 32.3. 31.6. 2009/10/14. 2009/11/16. 2. 30.9. 1. 30.4. 31.5. 2009/10/13. 2009/11/16. 2. 32.6. 1. 32.2. 32.3. 2009/10/13. 2009/11/16. 2. 32.3. 試體編號 圓柱試體 編號. RC8-1 RC8-2 RC9-1 RC9-2. 試體混凝土 圓柱試體試 澆置日期 驗日期. (資料來源：本研究) 註：. 1. f c′ 為混凝土 28 天強度；試驗方法： CNS 1232 (2002)。 2. 本試驗假桂田土城實驗室(成田興業有限公司)進行。 3. 2009/11/09 見證人：內政部建築研究所(李台光)及伍寬營造(龔謙鼎)。 4. 2009/11/16 見證人：內政部建築研究所(李台光)及伍寬營造(龔謙鼎)。. 41.
(64) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 表 3-6 本研究之方形柱試體鋼筋應變值彙整表(單位： μ = 10 −6 ) SC1-1 施工完成 灌漿後 1 -507 -490 2 -265 -212 3 -545 -525 4 -709 -628 5 -281 -240 6 -96 -62. SC1-2 施工完成 灌漿後 1 -409 -360 2 -182 -130 3 -238 -180 4 133 193 5 -150 -226 6 -343 -136. SC2-1 施工完成 灌漿後 1 4033 3983 2 -623 -596 3 3245 3170 4 -336 -320 5 -486 -547 6 -138 -182 7 -519 -578 8 -534 -589 9 -50 X 10 60 63 11 -213 -298 12 -525 571 SC2-2 施工完成 灌漿後 1 -176 -24 2 706 -529 3 -131 -9 4 183 292 5 -318 -190 6 -355 -267 7 -248 -85 8 -217 -169 9 -378 -278 10 -573 -443 11 -67 76 12 -248 -113. (資料來源：本研究). 42. SC3-1 施工完成 灌漿後 1 -563 -437 2 -140 -48 3 -284 -199 4 -494 -385 5 65 297 6 -264 -141 7 -435 -338 8 -321 -230 9 -550 -438 10 -112 -34 11 -235 -110 12 -504 -412 SC3-2 施工完成 灌漿後 1 -240 -193 2 -188 -168 3 10 133 4 -424 -522 5 -410 -467 6 13 -8 7 -292 -298 8 5 8 9 -430 -399 10 -273 -277 11 -389 -400 12 -826 -823.
(65) 第三章 實驗試體之製作. 表 3-7(a) 本研究之圓形柱試體鋼筋應變值彙整表(單位： μ = 10 −6 ) RC1-1 施工完成 灌漿後 1 105 45 2 -351 -436 3 -318 -364 4 -426 -490 5 -61 -21 6 -418 -492 RC1-2 施工完成 灌漿後 1 -529 -530 2 -307 -309 3 -209 -218 4 115 138 5 218 209 6 -295 -292. RC2-1 施工完成 灌漿後 1 -256 -281 2 -195 -169 3 74 -60 4 -430 -428 5 778 750 6 -330 -298 RC2-2 施工完成 灌漿後 1 -63 -96 2 -392 -353 3 -309 -285 4 -94 -109 5 -665 -660 6 -386 -416. RC3-1 施工完成 灌漿後 1 -28 182 2 39 189 3 -473 -262 4 -223 -15 5 79 -251 6 -326 -122 RC3-2 施工完成 灌漿後 1 -264 -107 2 -26 145 3 -340 -168 4 -148 71 5 -539 -392 6 -557 -386. (資料來源：本研究). 43.
(66) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 表 3-7(b) 本研究之圓形柱試體鋼筋應變值彙整表(單位： μ = 10 −6 ) RC4-1 施工完成 灌漿後 1 -424 44 2 -465 30 3 -214 225 4 -710 -267 5 -222 165 6 -353 130 RC4-2 施工完成 灌漿後 1 -56 195 2 -158 60 3 -306 38 4 -274 60 5 -264 62 6 -432 -193. RC5-1 施工完成 灌漿後 1 -407 -188 2 -460 -1450 3 -439 -425 4 -380 2978 5 -525 917 6 -665 1892 RC5-2 施工完成 灌漿後 1 -914 -607 2 -545 -312 3 -181 99 4 -292 11 5 -143 X 6 -355 -82. (資料來源：本研究). 44. RC6-1 施工完成 灌漿後 1 -20 204 2 129 336 3 -260 -32 4 -124 104 5 11 202 6 -487 -302 RC6-2 施工完成 灌漿後 1 -589 -310 2 -565 238 3 -259 42 4 -199 88 5 -139 118 6 -660 -330.
(67) 第三章 實驗試體之製作. 表 3-7(c) 本研究之圓形柱試體鋼筋應變值彙整表(單位： μ = 10 −6 ) RC7-1 施工完成 灌漿後 1 -325 49 2 -224 158 3 -319 44 4 -202 177 5 -377 -19 6 -227 179. RC7-2 施工完成 灌漿後 1 -444 -117 2 -264 111 3 36 372 4 -306 47 5 -192 147 6 -352 35. RC8-1 施工完成 灌漿後 1 -279 -260 2 -260 -280 3 -539 -575 4 -702 -733 5 -360 -389 6 -478 -336 7 -326 -257 8 -175 -103 9 -389 -338 10 -349 -257 RC8-2 施工完成 灌漿後 1 -520 -521 2 -450 -479 3 -379 -397 4 -637 -694 5 -205 -223 6 -445 -537 7 -314 -254 8 -139 -65 9 -399 -330 10 -334 -297. RC9-1 施工完成 灌漿後 1 -484 -210 2 -556 -210 3 -406 -84 4 -465 -12 5 -233 125 6 -196 123 7 -87 295 8 -127 255. RC9-2 施工完成 灌漿後 1 -89 227 2 -477 -142 3 -667 -340 4 -329 40 5 45 363 6 -398 -94 7 81 405 8 250 584. (資料來源：本研究). 45.
(68) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 3-1. 方形柱試體鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 圖 3-2 (資料來源：本研究). 46. 圓形柱試體鋼筋組立圖.
(69) 第三章 實驗試體之製作. 圖 3-3. SC1 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 圖 3-4. SC2 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 47.
(70) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 3-5. SC3 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 圖 3-6. RC1 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 48.
(71) 第三章 實驗試體之製作. 圖 3-7. RC2 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 圖 3-8. RC3 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 49.
(72) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 3-9. RC4 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 圖 3-10. RC5 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 50.
(73) 第三章 實驗試體之製作. 圖 3-11. RC6 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 圖 3-12. RC7 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 51.
(74) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 3-13. RC8 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 圖 3-14. RC9 試體中央測試段鋼筋組立圖. (資料來源：本研究). 52.
(75) 第三章 實驗試體之製作. 圖 3-15. 方形柱鋼筋組立完成圖. (資料來源：本研究). 圖 3-16. 圓形柱鋼筋組立完成圖. (資料來源：本研究). 53.
(76) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 3-17. 預埋鋼筋應變計施工圖(1). (資料來源：本研究). 圖 3-18 (資料來源：本研究). 54. 預埋鋼筋應變計施工圖(2).
(77) 第三章 實驗試體之製作. 圖 3-19. 方形柱試體組模圖. (資料來源：本研究). 圖 3-20. 圓形柱試體組模圖. (資料來源：本研究). 55.
(78) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 3-21. 試體澆置混凝土圖(1). (資料來源：本研究). 圖 3-22 (資料來源：本研究). 56. 試體澆置混凝土圖(2).
(79) 第三章 實驗試體之製作. 圖 3-23. 混凝土圓柱試體製作圖(1). (資料來源：本研究). 圖 3-24. 混凝土圓柱試體製作圖(2). (資料來源：本研究). 57.
(80) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 3-25. RC 柱試體澆置混凝土之完成面(1). (資料來源：本研究). 圖 3-26. RC 柱試體澆置混凝土之完成面(2). (資料來源：本研究). 58.
(81) 第三章 實驗試體之製作. 圖 3-27. RC 柱試體拆模後之照片(1). (資料來源：本研究). 圖 3-28. RC 柱試體拆模後之照片(2). (資料來源：本研究). 59.
(82) 繫筋細部對大尺寸鋼筋混凝土柱行為影響之驗證研究. 圖 3-29. 試體頂部無收縮水泥漿施工圖(1). (資料來源：本研究). 圖 3-30. 試體頂部無收縮水泥漿施工圖(2). (資料來源：本研究). 60.
數據
![圖 1-2 日本土木研究所圓形橋柱試體圖 (資料來源：參考文獻[7])](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/8906189.259145/29.892.242.613.721.1028/圖12日本土木研究所圓形橋柱試體圖資料來源參考文獻7.webp)
![圖 1-3 橋梁耐震設計規範草案建議圓柱示意圖 (資料來源：參考文獻[8])](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/8906189.259145/30.892.298.598.148.962/圖13橋梁耐震設計規範草案建議圓柱示意圖資料來源參考文獻8.webp)
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