高拉力鋼筋混凝土滑移剪力設計之研究

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鄭宇君(YU-CHUN CHENG) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

高拉力鋼筋混凝土滑移剪力設計之研究

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摘要(中)

本研究主要目的，是收集高拉力SD 690鋼筋混凝土梁耐震測試中有產生滑移剪力現象之實驗數據，以探討紐西蘭規範中有關滑移剪力設計之適用性。當中，亦規劃製作兩組2m矩形懸臂梁，一組為原型梁(N1)提供對照，一組(N2)在梁端增設45度彎起鋼筋作塑性鉸外移設計用，主筋皆使用SD690 #8螺紋節鋼筋，梁箍筋使用SD420W #4鋼筋，混凝土強度為60MPa，以利作相關實驗印證。
研究結果顯示，N1於DR=5%時在柱面處產生滑移剪力裂縫；而N2局部處因有斜向筋設置，在DR=5%以前未發現滑移剪力裂縫跡象，直至DR=6%時，滑移剪力裂縫會方轉移至無斜向筋之柱面處。再者，紐西蘭NZS3101-2006規範中，有關規定檢核梁滑移剪力設計值，對於New RC來說，是適用但相對保守。

摘要(英)

The purpose of the study is to investigate the validation on the design for resisting the sliding shear of New RC beams specified in NZS 3101-2006, by means of collecting some data of New RC beam testing performed recently. Meanwhile, this study planned two beams, prototype beam N1 for benchmark and the beam N2 with 45-degree bent-up steel reinforcement designed to relocate the plastic hinge away from column face. The length of the testing cantilever beams is 2 m. SD690 #8 for longitudinal reinforcement and bent-up bar, and SD 420 #4 for transverse reinforcement are used. The concrete strength is 60 MPa.
The test results show that beam N1 produces sliding shear cracks at the column face to DR=5%, while N2 suppresses sliding shear cracks due to the additional bent-up bars until the sliding shear cracks relocated at the column face to the later stage of the test DR = 6%. Also, it was found that the design of sliding shear in NZS3101-2006 code is applicable but relatively conservative for the New RC beams.

關鍵字(中)

★ 滑移剪力
★ 斜向彎起筋
★ 塑鉸外移

關鍵字(英)

★ New RC
★ plastic hinge
★ sliding shear slip
★ bent-up bars

論文目次

目錄
摘要 v
誌謝 viii
目錄 x
表目錄 xv
圖目錄 xvii
符號說明 xxii
第一章緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的及方法 2
第二章文獻回顧 3
2.1 ACI 318-14剪力設計[1] 3
2.1.1 基本剪力設計 3
2.1.2 耐震設計篇之剪力設計 4
2.2 相關高強度鋼筋混凝土(New RC)梁設計方法[2] 4
2.2.1 混凝土的彈性模數 4
2.2.2 梁撓曲強度設計 5
2.2.3 梁剪力設計強度 6
2.2.4 橫向鋼筋 7
2.2.5 T頭主筋之伸展長度 8
2.2.6 鋼筋之超額強度因子 8
2.3 塑性鉸外移設計方法 8
2.3.1 NZS 3101-2006 8
2.4 防滑移剪力設計方法 9
2.4.1 Paulay 紐西蘭鋼筋混凝土耐震設計發展 9
2.4.2 Paulay 滑移剪力設計 12
2.4.3 NZS3101-2006 防滑移剪力設計相關規範 14
2.4.4 ACI 318-14剪力摩擦設計 15
2.4.5 NZS 3101-2006摩擦剪力設計 16
2.5相關研究 17
2.5.1 增設T頭鋼筋塑鉸外移之設計 17
2.5.2 斜向筋塑鉸外移設計 18
第三章試體規劃與實驗步驟 19
3.1 試體規劃 19
3.2 材料試驗 20
3.2.1 鋼筋拉伸試驗 20
3.2.2鋼筋彎曲試驗 21
3.2.2 混凝土抗壓試驗 21
3.3 試體設計 22
3.3.1 N1 (無塑鉸外移設計之2200m梁) 22
3.3.2 N2 (有塑鉸外移550mm設計之2200mm) 23
3.4 試體製作 23
3.4.1 鋼筋應變計黏貼 24
3.4.2 鋼筋籠製作 25
3.4.3 應變計收線 25
3.4.4 錨定T-head安裝 26
3.4.5 模板製作與組立 26
3.4.6 試體澆鑄 27
3.4.7 試體拆模與養護 27
3.4.8 試體架設 27
3.5 試驗設備 28
3.5.1加載系統 28
3.5.2量測系統 29
3.6 試驗方法與步驟 30
3.7 試驗數據處理 31
3.7.1理論標稱載重Pn 32
3.7.2真實側位移∆ 32
3.7.3降伏位移與初始勁度 35
3.7.4斷面分析之實際慣性矩 36
3.7.5層間變位角DR與韌性位移比μ∆ 36
3.7.6相對消能比β 37
第四章試驗結果 38
4.1 試體整體行為 38
4.1.1 試體N1 39
4.1.2 試體N2 40
4.2 塑性變形對位移之貢獻 41
4.3滑移剪力現象比較 42
第五章實驗與預測結果之討論 44
5.1 防滑移剪力強度計算方法與統計說明 44
5.2 實驗數據討論 44
5.2.1 SD 690鋼筋之New RC 試體 45
5.2.2 跨深比對剪力滑移影響 46
第六章結論與建議 48
6.1 結論 48
參考文獻 49
附錄A 試體標稱強度計算 140
A.1 無塑鉸外移之高強度鋼筋混凝土梁N1 140
A.2 有斜向筋塑鉸外移550mm之高強度鋼筋混凝土梁 N2 142
附錄B各文獻之數據簡表 147
B.1 游凱翔「高拉力鋼筋混凝土梁塑性鉸位置外移設計之研究[6] 147
B.2洪立彥「New RC梁撓曲剪力行為研究」[14] 152
B.3陳信豪「普通強度鋼筋混凝土撓曲剪力行為研究」[15] 156

參考文獻

[1] ACI Committee 318, Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI318-14 & Commentary, American Concrete Institute, 2014.
[2] 中華民國地震工程學會國家地震工程研究中心，「高強度鋼筋混凝土結構設計手冊」，民國一百零六年。
[3] NZS 3101, Concrete Structural Standard, The design of Concrete Structures & Commentary on the Design of Concrete Structures, New Zealand Standard, 2006.
[4] Paulay, T., “Developments in Seismic Design of Reinforced Concrete Frames in New Zealand,” Can. J. Civil Eng. 8, No. 2, 91–113, June 1981.
[5] Paulay, T.,& Priestley, M., J., N., Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings, Wiley Interscience, New York,1992.
[6] 游凱翔，「高拉力鋼筋混凝土梁塑性鉸位置外移設計之研究」，國立中央大學，碩士論文，指導教授:王勇智，民國一百零六年。
[7] ACI Committee 374, Guide for Testing Reinforced Concrete Structural Elements under Slowly Applied Simulated Seismic Loads (ACI374.2R-13), American Concrete Institute, 2013.
[8] 康家榮，「鋼筋混凝土梁剪力滑移之研究」，國立中央大學，碩士論文，指導教授:王勇智，民國一百零七年。
[9] 中華明國國家標準，CNS560 A2006鋼筋混凝土用鋼筋，2018。
[10] 內政部營建署，「混凝土工程施工規範與解說 (土木402-94)」，民國九十五年。
[11] ACI Committee 374, Acceptance Criteria for Moment Frames Based on Structural Testing and Commentary (ACI 374.1-05), American Concrete Institute, 2005.
[12] ACI Committee 374, Guide for Testing Reinforced Concrete Structural Elements under Slowly Applied Simulated Seismic Loads (ACI374.2R-13), American Concrete Institute, 2013.
[13] 洪立彥，「New RC梁撓曲剪力行為研究」，國立中央大學，碩士論文，指導教授:王勇智，民國一百零三年。
[14] 陳信豪，「普通強度鋼筋混凝土撓曲剪力行為研究」，國立中央大學，碩士論文，指導教授:王勇智，民國一百零三年。

指導教授

王勇智

審核日期

2020-3-30

推文