高強度鋼筋混凝土梁塑性鉸長度之探討

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姓名

余成偉(Cheng-wei Yu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

高強度鋼筋混凝土梁塑性鉸長度之探討
(The Study of the Plastic Hinge of the High Strength Steel RC Beam)

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摘要(中)

本實驗主要針對高強度鋼筋混凝土梁耐震行為做實驗探討。研究內容主要是實驗T形懸臂梁，並採用其他矩形梁實驗數據作比較，用以瞭解T形梁與矩形梁耐震行為差異。其中T形梁試體，上與下層主筋是根據美國ACI與紐西蘭NZS規範作截斷設計。
本研究試體梁主筋採用台灣自行生產之螺紋節SD685MPa-#8之高拉力鋼筋，箍筋則採用一般竹節SD785MPa-#4高拉力鋼筋，均按ACI318規範作耐震配筋。實驗結果主要是探討T形梁整體耐震行為觀察、T形梁與矩形梁消能比較、鋼筋截斷對耐震行為影響以及塑性鉸長度探討等。
研究結果顯示，版的消能貢獻量介於12%到25%之間，且第一迴圈，版的消能貢獻量最大，第二與第三迴圈相對較小。根據實驗結果計算塑性鉸長度，在分別針對各家學者提出之經驗公式作比較，最後發現皆與Paulay 與 Priestley[10]提出之塑性鉸長度較接近本實驗高強度螺紋節鋼筋混凝土梁之量測長度。

摘要(英)

The purpose of this study is to observe the seismic behavior of high strength reinforced concrete beam. The study investigates the T-shaped cantilever beam and compares to the experimental data of other rectangular beams. In order to realize the difference of seismic behavior between T-beams and rectangular beams. The T-beam specimen of the upper and lower steel bars were curtailed according to the design of ACI 318-11 and NZS3101-2006.
The test specimens were designed using #8 screwed SD685 high strength bars for beam main bars and #4 deformed SD785 bars for beam web shear reinforcement. These specimens were also designed according to seismic design of ACI318-11. The experimental discuss explore the overall seismic behavior of T- beam and compare with rectangular beams energy dissipation. The study also investigate steel bar curtailment impact on the seismic behavior as well as the plastic hinge length.
The results showed that the energy dissipation contribution of slab was ranged from 12% to 25%. The largest contribution was appeared in the first cycle at each controlled drift ratio. According to the results on plastic hinge length and comparison with the empirical formula proposed by various researchers, it was found that the measured length of the high-strength reinforced concrete beam is closer to the plastic hinge length proposed by Paulay and Priestley [10].

關鍵字(中)

★ T形斷面梁
★ 高強度鋼筋
★ 鋼筋截斷
★ 耐震行為
★ 消散能力
★ 塑性鉸長度

關鍵字(英)

★ T-Beam
★ High Strength Bars
★ Bar Curtailment
★ Seismic Behavior
★ Energy Dissipation
★ Plastic Hinge Length

論文目次

第一章緒論...... 1
1.1研究動機..... 1
1.2研究目的及方法........ 1
第二章文獻回顧.. 3
2.1規範ACI 318-11對截斷長度之規定. 3
2.2規範NZS 3101-2006對截斷長度之規定...... 5
2.3塑性鉸長度之探討...... 7
2.3.1各家學者推導塑性鉸長度之理論背景及經驗公式...... 10
2.4拉力外移(Tension shift)...... 12
第三章實驗規劃與步驟..... 15
3.1試體規劃..... 15
3.2材料試驗..... 15
3.2.1鋼筋抗拉試驗 16
3.2.1.1校正萬能試驗機接到數據擷取器的係數... 16
3.2.1.2鋼筋的材料性質.... 17
3.2.2混凝土抗壓試驗...... 20
3.3試體製作..... 21
3.3.1應變計黏貼方式...... 21
3.3.2鋼筋籠製作.. 21
3.3.3模板製作... 23
3.3.4埋設預留管及鐵件.... 23
3.3.5試體澆置... 24
3.3.6試體的養護與拆摸.... 24
3.4實驗架設..... 24
3.4.1夾具設備... 25
3.4.1.1柱頭施加預力...... 26
3.4.1.2反力鋼梁. 27
3.4.2施力系統... 27
3.4.3量測系統... 28
3.5實驗方法與步驟 29
3.6實驗數據處理.. 30
3.6.1理論標稱載重 30
3.6.2理論降伏位移 30
3.6.3斷面分析之理論初始勁度....... 31
3.6.4梁實際加載位移之修正∆b...... 32
3.6.5層間變位角DR與位移韌性比μ∆.. 32
3.6.6梁實際加載位移之量測. 33
3.6.6.1柱端塊體旋轉角造成之位移∆cb....... 34
3.6.6.2梁固定端旋轉角造成之位移∆bf....... 34
3.6.6.3梁腹側面矩形應變塊量測之撓曲位移∆fi與剪力位移∆si. 35
第四章實驗結果.. 37
4.1試體HT1c之整體行為.... 37
4.2 T形梁主筋截斷之影響... 41
4.3版筋之貢獻.... 42
4.4箍筋之應變.... 42
4.5梁腹側面矩形應變塊量測結果之探討 43
4.6消能行為之探討 45
4.6.1消散能量... 45
4.6.2相對消能比.. 46
4.7 ACI374.1-05耐震性能評估...... 47
4.8塑性鉸長度之探討...... 48
4.8.1實驗量測及計算塑性鉸長度..... 48
4.8.2塑性鉸長度之比較.... 49
第五章結論與建議. 52
5.1結論. 52
5.2建議. 53
參考文獻 54
附錄A 試體標稱強度評估計算 108

參考文獻

[1]ACI Committee 318, Building Code Requirement for Structural Concrete, ACI318-11 & Commentary, American Concrete Institute, 2011.
[2]ACI Committee 374, "Acceptance Criteria for Moment Frames Based on structural Testing and Commentary (ACI 374.1-05), "American Concrete Institute, Farmington Hills, MI,2005, pp.1-9.
[3]CNS560，「鋼筋混凝土用鋼筋」，民國九十一年十二月修訂。
[4]CNS1232，「混凝土圓柱試體抗壓強度檢驗法」，民國九十一年十二月修訂。
[5]CNS2111，「金屬材料拉伸試驗法」，民國八十五年七月修訂。
[6]Elmenshawi, A. and Brown, T. and Metwally, S.E.“Plastic Hinge Length Considering Shear Reversal in Reinforced Concrete Elements,”Journal of Earthquake Engineering, 2012
[7]Lehman, D. E. and Moehle, J. P.“Seismic Performance of Well-Confined Concrete Bridge Columns,”PEER Report
No.9801,2000.
[8]Panagiotakos, T. B. and Fardis, M. N.“Deformations of Reinforced Concrete Members at Yielding and Ultimate,”ACI Structural Journal98(2), pp. 135-148.
[9]Park, R. and Paulay, T. Reinforced Concrete Structures, John Wiley & Sons, 1975.
[10]Paulay, T. and Priestley, M. J. N. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Building, John Wiley & Sons, 1992.
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[15] 許禎祐，「有鋼筋截斷之RC梁耐震行為探討」，國立中央大學，碩士論文，民國一百零一年。
[16] 鄭智仁，「預鑄施工梁與版間冷縫對T形斷面梁耐震行為之影響」，國立中央大學，碩士論文，民國一百零一年。
[17]鄭世駿，「有鋼筋截斷之超高拉力鋼筋混凝土梁耐震行為探討」，國立中央大學，碩士論文，民國一百零二年。
[18] 路景文、詹穎文與陳振川，「台灣地區混凝土抗壓強度與彈性模數探討特性研究」，中國土木水利工程學會學刊，第十四卷，第三期，第371-379頁，民國九十三年。

指導教授

王勇智(Yung-Chih Wang)

審核日期

2013-4-18

推文