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研究生: 黃苡寧
Yi-Ning Huang
論文名稱: 填充混凝土箱型鋼柱撓曲合成行為研究
Composite Behavior of Concrete Filled Box Column Subjected to Bending Moment
指導教授: 陳正誠
Cheng-Cheng Chen
口試委員: 陳生金
Sheng-Jin Chen
邱建國
Chien-Kuo Chiu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 165
中文關鍵詞: 填充型箱型柱合成效應鋼骨鋼筋混凝土柱箱型柱
外文關鍵詞: concrete filled composite member, composite action, concrete filled box column, SRC column
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由於箱型柱具有優異的力學性能,台灣高樓鋼結構大多使用箱型柱或填充型箱型柱(即內填充混凝土箱型鋼柱)。若填充型箱型柱要擁有合成效應,鋼骨與混凝土間有剪力傳遞的需要,過去的研究顯示填充型箱型柱不需設置剪力釘即可發揮合成桿件之強度,也具有良好的延展性。但是這些試體並沒有考慮混凝土乾縮的可能效應,此外規範亦沒有明確的規定,因此大部分的工程師還是會在填充型箱型柱內設置剪力釘。
由於規範沒有明確的規定,因此工程師乃自行建立分析模式,已計算所需剪力釘之數量。而工程師自行建立的分析模式並不一致,且沒有相關的研究來印證這些分析模式的準確性與可靠性,因此工程實務上如何設計剪力釘仍然莫衷一是,帶給工程師困擾,而結構的安全性與經濟性也不容易掌握。
有鑑於此,本研究先建立分析模型估算剪力釘之需求個數,並規劃大尺寸柱試體進行反復載重試驗,探討混凝土乾縮後柱桿件之合成行為,檢討分析模型的可靠性。此外檢視剪力釘配置的情況與其有效性的關係,建立剪力釘之設計方法。本計畫之研究成果一方面可以提供工程界結構細部設計與施工之參考,一方面也可以提供相關規範未來修改之參考。此外,研究結果還具有學術參考價值,也可以用於提供後續研究發展之方向與課題之參考。


Steel box column and concrete filled box column are widely used in Taiwan in high-raise buildings. However, shear force transfer between steel box and concrete is required for the member to obtain composite action. Past research shows that concrete filled column could develop its composite strength even there were no shear connectors provided. However, these experimental studies didn’t consider the effect of concrete shrinkage, as a result, shear connectors are still used in the real structures.
Since design code doesn’t provide design methods, the engineers develop their own analytical model to calculate the number of required shear connectors. However, the developed analytical models varies and they are not confirmed by experimental evidences.
In this study, a rational analytical will be discussed and developed. Large scale column specimens will be tested under cyclic loading to study the composite behavior of the concrete filled box column. The analytical model will be examined by using test results. It is expected that the research results can provide engineers a design methodology to determine the number of required shear studs and, consequently, to improve the seismic performance of building using concrete filled box column.

論文摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 IX 照片目錄 XV 索引符號 XXI 第一章 緒論 1 1.1 研究緣起與背景 1 1.2 文獻回顧 3 1.3 剪力釘設計方法檢討 4 1.3.1 軸力為零的不平衡力 4 1.3.2 剪力釘的有效性 7 1.3.3 軸力對不平衡力之影響 7 1.4 研究動機與目的 8 1.5研究範圍與內容 8 第二章 試驗計畫 10 2.1前言 10 2.2試驗規劃與設計 11 2.3試體製作 14 2.3.1 材料試驗 14 2.3.2 鋼柱試體製作 15 2.3.3模板工程 15 2.3.4混凝土澆置 15 2.4試驗裝置 16 2.5量測系統 16 2.6載重歷程 17 第三章 試驗結果與討論 18 3.1 FHS系列試體 18 3.1.1 整體行為 18 3.1.2 合成效應探討 20 3.2 FHD系列試體 22 3.2.1 整體行為 23 3.2.2 合成效應探討 24 3.3 BXD系列試體 25 3.3.1 整體行為 25 3.3.2 合成效應探討 26 第四章 結論與建議 28 4.1 結論 28 4.2 建議 29 參考文獻 30

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