具雙向束制塑性鉸之鋼管混凝土柱承載行為

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余虹霖(Ho-Lin Yu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

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具雙向束制塑性鉸之鋼管混凝土柱承載行為

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摘要(中)

鋼管混凝土結構承受地震力作用時，常因局部挫屈發生而減低構
件之承載力，因此如何避免局部挫屈為此類構件設計的重要考量。而
矩形鋼管混凝土柱的局部挫屈模式為兩相對鋼板發生向外之相對位
移，若能在局部挫屈區域進行有效控制，使鋼板上具有抑制向外的束
制力，以延緩局部挫屈的發生，並減緩構件強度衰減速率，將可有效
提昇構件效能。
本研究應用繫桿束制鋼板塑性鉸相對位移之發生，並以ABAQUS
有限元素分析軟體模擬加勁鋼管構件受力情形，作為規劃實驗繫桿配
置之參考。由方形鋼管混凝土柱同時承受固定軸力與反覆側向載重作
用下之強度、勁度、韌性與消能行為，探討此束制方式對局部挫屈與
構件破壞模式的影響。
研究結果顯示，繫桿加勁可提供鋼管有效束制力，延後初始挫屈
之發生，對構材極限強度與勁度衰減影響不大，但對後挫屈強度則有
明顯提升。繫桿加勁對韌性與能量消散方面亦皆有所助益，其中在高
軸力作用下，雙層加勁在寬厚比較小之構件，對韌性與消能能力提升
最佳，對寬厚比較大之構件，則以單層加勁提升效果較顯著。

摘要(英)

premature local buckling so that member performance can be sustained.
Post-buckling performance of CFT members under lateral load is
governed by the deterioration rate of tube plates at plastic hinge region.
Therefore, study of method to reduce plate deformation and to increase
energy dissipation capacity during post-buckling stages is essential to the
seismic performance of such design.
This study is focused on the performance improvement of CFT
members by applying pairs of tie rods to restrain relative plate
deformations after members are locally buckled. Placements of tie rods
were determined by the results from analytical simulations.
Test results show that the tie rods effectively restrained the
development of plate deformation and delayed the occurrence of local
buckling. It is found from comparisons that member strength and stiffness
were not influenced by the application of tie rods. It is also confirmed
from test results that energy dissipation capacities of members with tie
rods were significantly enhanced.

論文目次

目錄… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Ⅰ
表目錄… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Ⅳ
圖目錄… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Ⅴ
照片目錄… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … Ⅸ
1-1 前言… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . …..1
1-2 研究動機與目的… … … …. … … … … … … … … … … … … . …..2
1-3 研究方法與範圍… … ….. … … … … … … … … … … … … … …..3
2-1 國內外相關研究… … … …. … … … … … … … … … … … … …. ..4
2-2 鋼管混凝土相關設計規範…. … … … … … … … … … … … …. ..6
2-2-1 美國AISC-LRFD規範… … … … … … … … … … … … … …6
2-2-2 美國ACI 規範… … … … … … … … … … … … … … … … . … 8
2-2-3 日本AIJ-SRC 設計規範… … … … . … … … … … … … … … 9
2-2-4 我國鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說研究… … … 10
第三章理論分析與有限元素模擬
3-1 板元素挫屈應力推導… … … … … … … … … … … … … … … . . 12
3-1-1 板元之基本假設… … … … … … … … … … … … … … … … 12
3-1-2 臨界挫屈載重推導… … … … … … … … … … … … … … … 12
3-1-3 挫屈係數推導… … … … … … … … … … … … … … … … … 15
3-1-4 繫桿與鋼板之勁度比… … … … … … … … … … … … … … 153-2 有限元素模型之建立… … … … … … … … … … … … … … … . . 17
3-2-1 元素模型與網格之建立… … … … … … … … … … … … … 17
3-2-2 模擬之基本假設… … … … … … … … … … … … … … … … 18
3-2-3 材料性質之建立… … … … … … … … … … … … … … … … 18
3-2-4 邊界束制與加載方式之建立… … … … … … … … … … … 19
3-2-5 模擬誤差… … … … … … … … … … … … … … … … … … … 19
3-2-6 模擬結果之探討… … … … … … … … … … … … … … … … 20
第四章實驗規劃
4-1 研究參數… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 22
4-2 試體編號說明… … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 22
4-3 試體配置與製作… … … … … … … … … … … … … … … … … . . 23
4-4 實驗設備… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 25
第五章實驗觀察與分析
5-1 實驗觀察… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 27
5-1-1 寬厚比45 系列… … … … … … … … … … … … … … … … . .27
5-1-2 寬厚比60 系列… … … … … … … … … … … … … … … …..29
5-1-3 寬厚比85 系列… … … … … … … … … … … … … … … … . .32
5-1-4 觀察探討… … … … … … … … … … … … … … … … … … … 35
5-2 斷面性質分析… … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 35
5-3 極限強度分析… … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 37
5-4 勁度衰減分析… … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 39
5-5 韌性比分析… … … … … … … … … … … … … … … … … … …..40
5-6 能量消散分析… … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 42
第六章結論與建議
6-1 結論… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..44
6-2 建議… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . 45
參考文獻… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …..46
表… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. … … … … ...51
圖… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … … … … …...65
照片… … … … … … … … … … … … …. . … … … … …. … … … … … ….108

參考文獻

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指導教授

許協隆(Hsieh-Lung Hsu)

審核日期

2002-1-9

推文