典型鋼筋混凝土柱構件損傷狀態評估研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	李冠穎 Kuan-Ying Li
論文名稱：	典型鋼筋混凝土柱構件損傷狀態評估研究 Study on the Damage State Evaluation for Typical Reinforced Concrete Columns
指導教授：	邱建國 Chien-Kuo Chiu
口試委員:	廖文義蕭輔沛鄭敏元
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：	2018
畢業學年度：	106
語文別：	中文
論文頁數：	245
中文關鍵詞：	損傷狀態、典型鋼筋混凝土柱、性能點評估、變形角、力量 -位移曲線、損傷階段、裂縫寬度、卸載勁度
外文關鍵詞：	damage level, typical reinforced concrete columns, evaluation of characteristic points, deformation angle, curve of force-deformation, damage level, crack width, residual stiffness
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目前在台灣一般仍使用極限應力設計法或工作應力法做構件設計，因此無法了解到構件在受力過程中損傷狀態，造成往後構件在受力後發生非預期損傷。因此，本研究以不同軸力比以及箍筋比之典型鋼筋混凝土柱構件為對象，首先介紹試體參數、配筋形式、加載方式，接著，將參考NCREE-13-023而得的力量與位移(變形角)，與實驗值做比較，並驗證日本建築學會AIJ(2004)的裂縫寬度、卸載勁度與變形角之關係以及性能點，探討並建議最適合之性能點評估方法，接著，利用本研究建議之性能點評估式計算後，除建立柱構件之力量-位移曲線，也建立性能點、損傷階段、裂縫寬度與力量之關係，並提供給工程師在設計時使用，避免構件在受力後發生非預期損傷，最後，本研究將以實際建築物為例，評估其柱構件於地震受力後損傷狀態與力量之關係，由損傷狀態判定損傷階段後，可進一步推估殘留耐震容量，並判斷建築物損傷程度，作為工師於實務應用時之參考。

So far Ultimate Stress Design method and Working Stress Design method are generally used to design members in Taiwan, therefore it’s not able to understand the damage state in the situation that members are subject to force, and it’ll cause unexpected damage after members are subject to force. Therefore, this study selects typical reinforced concrete columns with different axial force ratios and transverse reinforcement ratios as targets. First, introduce the parameters, arrangement of reinforcement, and the loading mode of the specimens. Second, compare the force and the deformation got referring to NCREE-13-023 with their experimental values, and verify characteristic points and the relation between deformation angle and crack width, residual stiffness from AIJ(2004), and then discuss the results and advise the most suitable evaluation methods of characteristic points. Third, after calculating characteristic points using the methods advised by this study, setting up the curve of force-deformation and the relation between characteristic points, damage level, crack width and force, and then offer them to engineers for design to avoid causing unexpected damage after members are subject to force. Last, this study will take an actual building for example to evaluate the relation between damage state and force after earthquake for its columns. After judging damage level by damage stage, it’s able to evaluate residual seismic performance and judge damage level of the building for engineer on the practical application.

致謝 ................................ ................................ ................................ .......... III
摘要 ................................ ................................ ................................ .......... IV
Abstract ................................ ................................ ................................ ..... V
目錄 ................................ ................................ ................................ ......... VII
表索引 ................................ ................................ ................................ ........ X
圖索引 ................................ ................................ ................................ ..... XII
第一章 緒論 ................................ ................................ ............................... 1
1 研究動機 ................................ ................................ ....................... 1
2 研究目的與方法 研究目的與方法 ................................ ................................ ........... 2
3 研究架構 ................................ ................................ ....................... 5
第二章 文獻回顧 ................................ ................................ ...................... 6
1 柱構件之彎矩與變形角之關係 ................................ .................. 6
1.1 撓曲裂縫開點 撓曲裂縫開點 ................................ ................................ . 7
1.2 主筋降伏點 ................................ ................................ ......... 9
1.3 水平抵抗能力喪失點 ................................ ....................... 20
1.4 軸向破壞點 ................................ ................................ ....... 27
2 柱構件損傷度與界限狀態 ................................ ........................ 29
2.1 柱構件損傷度 ................................ ................................ ... 29
2.2 柱構件界限狀態 柱構件界限狀態 ................................ ............................... 32
3 極限剪力強度 極限剪力強度 ................................ ................................ ............. 35
3.1 桁架效應 ................................ ................................ ........... 35
3.2 拱效應 ................................ ................................ ............... 40
3.3 塑性變形角 ................................ ................................ ....... 43
第三章 試體介紹 ................................ ................................ .................... 45
1 試體參數 ................................ ................................ ..................... 45
1.1 試體設計參數 ................................ ................................ ... 45
1.2 試體實際參數 ................................ ................................ ... 46
2 試體配筋形式 試體配筋形式 ................................ ................................ ............. 48
3 實驗配置與加載方式 實驗配置與加載方式 實驗配置與加載方式 ................................ ................................ . 52
第四章 性能點評估式之驗證與探討 性能點評估式之驗證與探討 ................................ .................... 53
1 力量 -位移曲線之建立與性能點 位移曲線之建立與性能點 位移曲線之建立與性能點 ................................ ............... 53
1.1 力量 -位移曲線之建立 位移曲線之建立 ................................ ..................... 53
1.2 性能點 ................................ ................................ ............... 60
2 力量 -位移曲線之計算值與實驗比較探討 位移曲線之計算值與實驗比較探討 位移曲線之計算值與實驗比較探討 位移曲線之計算值與實驗比較探討 位移曲線之計算值與實驗比較探討 位移曲線之計算值與實驗比較探討 ....................... 70
3 裂縫寬度與變形角之關係驗證 裂縫寬度與變形角之關係驗證 裂縫寬度與變形角之關係驗證 裂縫寬度與變形角之關係驗證 ................................ .............. 100
3.1 撓曲裂縫 寬度與變形角之關係驗證 寬度與變形角之關係驗證 寬度與變形角之關係驗證 寬度與變形角之關係驗證 寬度與變形角之關係驗證 ............................ 100
3.2 剪力裂縫寬度與變形角之關係驗證 剪力裂縫寬度與變形角之關係驗證 剪力裂縫寬度與變形角之關係驗證 剪力裂縫寬度與變形角之關係驗證 剪力裂縫寬度與變形角之關係驗證 ............................ 102
4 卸載勁度驗證 卸載勁度驗證 ................................ ................................ ........... 106
5 其他性能點評估式之驗證 其他性能點評估式之驗證 其他性能點評估式之驗證 ................................ ...................... 113
第五章 損傷狀態評估結果 損傷狀態評估結果 ................................ ................................ .. 116
1 性能點、殘留裂縫寬度損傷階段與力量之關係 性能點、殘留裂縫寬度損傷階段與力量之關係 性能點、殘留裂縫寬度損傷階段與力量之關係 性能點、殘留裂縫寬度損傷階段與力量之關係 性能點、殘留裂縫寬度損傷階段與力量之關係 性能點、殘留裂縫寬度損傷階段與力量之關係 性能點、殘留裂縫寬度損傷階段與力量之關係 .............. 116
2 構件卸載勁度與位移之關係 構件卸載勁度與位移之關係 構件卸載勁度與位移之關係 構件卸載勁度與位移之關係 ................................ .................. 124
3 街屋柱構件損傷狀態評估 街屋柱構件損傷狀態評估 街屋柱構件損傷狀態評估 ................................ ...................... 128
3.1 街屋柱構件力量 街屋柱構件力量 -位移曲線之建立過程 位移曲線之建立過程 位移曲線之建立過程 位移曲線之建立過程 ....................... 128
3.2 街屋柱構件損傷狀態與力量之關係 街屋柱構件損傷狀態與力量之關係 街屋柱構件損傷狀態與力量之關係 街屋柱構件損傷狀態與力量之關係 街屋柱構件損傷狀態與力量之關係 ............................ 136
3.3 街屋柱構件卸載勁度與位移之關係 街屋柱構件卸載勁度與位移之關係 街屋柱構件卸載勁度與位移之關係 街屋柱構件卸載勁度與位移之關係 街屋柱構件卸載勁度與位移之關係 ............................ 184
第六章 結論與建議 ................................ ................................ .............. 209
1 結論 ................................ ................................ ........................... 209
2 建議 ................................ ................................ ........................... 216
參考文獻 ................................ ................................ ................................ . 217

                                

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