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研究生: 黃伯誠
Po-chein Huang
論文名稱: 主筋以續接器續接之RC柱的遲滯行為
The Hysteresis of the Reinforced Concrete Columns with Steel Couplers
指導教授: 陳正誠
Cheng-Cheng Chen
口試委員: 黃世建
none
陳誠直
none
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: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 243
中文關鍵詞: 鋼筋續接器續接器檢驗頸縮伸長率塑鉸區鋼筋混凝土柱遲滯行為
外文關鍵詞: steel coupler, mechanical splice, necking, rainforced concrete column
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為了落實對於續接試體延展性之要求,本研究嘗試由頸縮量(necking),建立頸縮量與伸長率之關係,以應用在續接器之檢驗,並同時落實續接器規範[4][5]對於延展性之要求。
於試驗之初,推導並得到頸縮率(necking)與伸長率之理論關係,接下來對目前流通與台灣科技大學實驗室內之鋼筋分號數、分批取樣,以取得可靠之樣本,並進行鋼筋拉力試驗,同時量測直徑收縮率與伸長率,與理論關係相互比較後,得到各號鋼筋直徑收縮率至少需達到5%,伸長率才符合CNS 560鋼筋混凝土用鋼筋規範之鋼筋伸長率,再以續接器試體進一步印證,針對各種續接狀況製作續接器接合試體,並得到相當不錯之結果。
第二階段之實驗規劃六支柱試體,分別針對續接器兩端鋼筋降伏強度不同、續接型式、續接位置進行反復載重試驗,以深入比較續接器於各種使用上可能之狀況,實驗結果顯示SA級續接器使用於塑鉸區,對於試體之延展性與消能容量有正面之幫助,續接型式不須拘限,但是續接器上端降伏強度較高之情況下,並無足夠數據顯示對於梁柱接頭行為之影響程度。


The elongation of the mechanical splice(coupler) is an index of the ductility. The reserch attampt to develop the relationship between elongation and necking. First,we collect the steel bars ,measure the elongation and the diameter of the steel bar(without mechanical splice) during the steel tension test.Then use the relationship of elongation and necking to the steel bars (with mechanical splice) tension testing resault,to prove the relationship. And we found the relationship of the elongation –necking is a good index of the mechanical splices ductility.
In the second part of the study about mechanical splices, 6 full scale RC cantilaver column was constructed to investigate the hysterisis of column whose steels with mechanical splice, especially the mechanical splice in the range of the plastic hinge area .The experiment resoult shows the position of mechanical splices in column needn’t to limit. But when the yielding stress of the steel which above the mechanical splice,we didn’t have enough data to know if the extra deformation of the column steel which below the mechanical splice will affect the beam-column joint.

目錄 表索引••••••••••••••••••••Ⅴ 圖索引•••••••••••••••••••••Ⅸ 一、前言••••••••••••••••••••1 二、鋼筋直徑收縮率與延展性之關係 2.1 圓鋼棒直徑收縮率與應變關係之理論分析••5 2.1.1 真實應變與工程應變•••••••••••5 2.1.2 理論直徑收縮率-應變曲線方程式(rd -ε)•••7 2.2 鋼筋直徑收縮率試驗•••••••••••7 2.2.1 頸縮區與非頸縮區之直徑收縮率••••••8 2.2.2 試驗結果之整理與比較•••••••••10 2.2.3 鋼筋直徑收縮率需求量之推估 ••••••12 2.3 續接器接合試體拉力試驗 ••••••••13 2.4 續接器接合試體拉力試驗結果與討論 •••13 三、柱構材反復載重試驗 3.1 試驗規劃與設計 ••••••••••••15 3.1.1 試體規劃•••••••••••••••15 3.1.2 試體設計•••••••••••••••16 3.1.3 模板設計•••••••••••••••17 3.1.4 軸力加載裝置•••••••••••••18 3.2 試體製作 •••••••••••••••19 3.2.1 鋼筋整備、續接器加工•••••••••19 3.2.2 箍筋加工•••••••••••••••19 3.2.3 貼佈應變計 ••••••••••••••20 3.2.4 模板element預組 •••••••••••21 3.2.5 鋼筋籠組立 ••••••••••••••21 3.2.6 模板組立 •••••••••••••••23 3.2.7 灌漿、養護及拆模 •••••••••••23 3.3 試驗裝置與加載歷程 ••••••••••24 3.3.1 試體架設 •••••••••••••••24 3.3.2 加載歷程•••••••••••••••28 3.3.3材料試驗 •••••••••••••••28 3.4 試驗結果 •••••••••••••••30 3.4.1載重與位移關係行為 ••••••••••30 3.4.2裂縫發展與破壞模式 ••••••••••33 3.4.3近臨界斷面曲率量測結果 ••••••••38 3.4.4主筋應變計 ••••••••••••••39 3.4.5試體水平位移與轉角 ••••••••••41 3.4.6軸力變化 •••••••••••••••41 四、柱構材反復載重試驗結果之討論 4.1 強度及勁度發展 ••••••••••••43 4.1.1單向強度 •••••••••••••••43 4.1.2強度衰減(Decay) ••••••••••••44 4.1.3勁度發展 •••••••••••••••44 4.1.4勁度衰減 •••••••••••••••45 4.2 殘留位移與消能容量 ••••••••••45 4.2.1消能容量 •••••••••••••••45 4.2.2殘留位移•••••••••••••••46 4.3 近臨界斷面曲率變化••••••••••47 五、結論與建議 5.1鋼筋直徑收縮率與延展性關係•••••••••49 5.2柱構材反復載重試驗•••••••••••••49 5.3建議與展望•••••••••••••••••50 參考文獻•••••••••••••••••••••53 本文圖表•••••••••••••••••••••55 附錄A 柱之BIAX撓曲分析輸入檔•••••••••A-1 附錄B 續接試體拉力試驗結果與現行基準比較••••B-1 表索引 表 2-1 鋼筋數量表•••••••••••••••••55 表 2-2 SD 420W加釩鋼筋-1實驗值與理論值之比較••55 表 2-3 SD 420W加釩鋼筋-2實驗值與理論值之比較••58 表 2-4 SD 280W熱軋鋼筋實驗值與理論值之比較•••64 表 2-5 SD 420W線上熱處理鋼筋實驗值與理論值之比較•66 表 2-6 atest與 atheory之整理•••••••••••••67 表 2-7 SD420W加釩鋼筋-1非頸縮區 直徑收縮率需求估計值 •••••••••••67 表 2-8 SD420W加釩鋼筋-2非頸縮區 直徑收縮率需求估計值 •••••••••••68 表 2-9 SD280W熱軋鋼筋非頸縮區 直徑收縮率需求估計值 •••••••••••68 表 2-10 SD420W線上熱處理鋼筋非頸縮區 直徑收縮率需求估計值•••••••••••68 表 2-11續接試體之詳細描述••••••••••••69 表 2-12 續接試體直徑收縮率之試驗結果(正常續接)•70 表 2-13續接試體直徑收縮率之試驗結果(不同批#8續接)•71 表 2-14續接試體直徑收縮率之試驗結果(異徑續接)•••72 表 3-1 試體描述••••••••••••••••73 表 3-2 圓柱試體抗壓強度試驗結果••••••••••73 表3-3 柱構材第一種降伏強度(FY1)主筋試驗結果•••74 表3-4 柱構材第二種降伏強度(FY2)主筋試驗結果•••74 表3-5 柱構材第三種降伏強度(FY3)主筋試驗結果•••74 表3-6 臨界斷面裂縫寬度紀錄•••••••••••75 表 3-7 試體L2-Y3續接器下方裂縫寬度紀錄•••••76 表 3-8 試體L1/2-Y3續接器上下裂縫寬度紀錄•••••76 表 3-9 試體R-Y1鋼筋應變計值•••••••••••77 表3-10 試體L1-Y1鋼筋應變計值••••••••••79 表3-11 試體L1-Y2鋼筋應變計值••••••••••81 表3-12 試體L1-Y3鋼筋應變計值••••••••••83 表3-13 試體L2-Y3鋼筋應變計值••••••••••85 表3-14 試體L1/2-Y3鋼筋應變計值•••••••••87 表4-1(1)試體R-Y1、L1-Y1每一迴圈強度、勁度發展•91 表 4-1(2)試體L1-Y2、L1-Y3每一迴圈強度、勁度發展•93 表 4-1(3)試體L2-Y3、L1/2-Y3每一迴圈強度、勁度發展•95 表 4-2 試體R-Y1每一迴圈消散能量••••••••97 表 4-3 試體L1-Y1每一迴圈消散能量••••••••99 表 4-4 試體L1-Y2每一迴圈消散能量••••••••101 表 4-5 試體L1-Y3每一迴圈消散能量••••••••103 表 4-6 試體L2-Y3每一迴圈消散能量••••••••105 表 4-7 試體L1/2-Y3每一迴圈消散能量•••••••107 表 4-8 全試體殘留位移••••••••••••••109 表 4-9 全試體每一迴圈最大載重之曲率•••••••110 表 4-10 全試體比較••••••••••••••••111 圖索引 圖 1-1 續接器續接試體破壞模式例••••••••••113 圖 2-1 鋼材應力應變曲線••••••••••••••113 圖 2-2 理論直徑收縮率-應變曲線••••••••••113 圖 2-3 鋼筋拉力試驗示意圖 ••••••••••••114 圖 2-4 鋼筋直徑之量測方式 ••••••••••••114 圖 2-5 SD 420W加釩鋼筋-1直徑收縮率-應變關係曲線 •114 圖 2-6 鋼筋不同位置之應力-應變關係曲線••••••115 圖 2-7SD 420W加釩鋼筋-1非頸縮區鋼筋之直徑收縮率•115 圖 2-8 SD 420W加釩鋼筋-1頸縮區鋼筋之直徑收縮率••115 圖 2-9 SD 420W加釩鋼筋-2直徑收縮率-應變關係曲線 •116 圖2-10SD 420W加釩鋼筋-2非頸縮區鋼筋之直徑收縮率116 圖 2-11 SD 420W加釩鋼筋-2頸縮區鋼筋之直徑收縮率•116 圖 2-12 SD 280W熱軋鋼筋直徑收縮率-應變關係曲線••117 圖 2-13 SD 280W熱軋鋼筋非頸縮區鋼筋之直徑收縮率•117 圖 2-14 SD 280W熱軋鋼筋頸縮區鋼筋之直徑收縮率••117 圖 2-15 SD 420W線上熱處理鋼筋(水淬鋼筋) 直徑收縮率-應變關係曲線•••••118 圖 2-16 SD 420W水淬鋼筋非頸縮區鋼筋之直徑收縮率•118 圖 2-17 SD 420W水淬鋼筋頸縮區鋼筋之直徑收縮率••118 圖 2-18直徑收縮率量測位置示意圖•••••••••119 圖 3-1 柱鋼筋在柱頭以鋼筋續接器續接示意圖•••••119 圖 3-2 柱試體規劃示意圖••••••••••••120 圖 3-3 柱試體尺寸及主要之鋼筋配置••••••••121 圖 3-4 續接器外部尺寸•••••••••••••••121 圖 3-5 模板設計概念圖•••••••••••••••122 圖 3-6 模板組立詳圖•••••••••••••••122 圖 3-7 柱構材反復載重試驗裝置示意圖•••••••123 圖 3-8 箍筋成品••••••••••••••••••123 圖 3-9 柱構材應變計貼佈位置示意圖•••••••••124 圖 3-10柱主筋組立完工圖•••••••••••••125 圖 3-11基座主筋組立完工圖••••••••••••125 圖 3-12外部測計量測位置示意圖••••••••••126 圖 3-13量測初始間距位置示意圖••••••••••126 圖 3-14加載歷程•••••••••••••••••127 圖 3-15圓柱試體抗壓強度試驗•••••••••••128 圖 3-16鋼筋拉力試驗•••••••••••••••129 圖 3-17基座主筋應力-應變關係圖••••••••••129 圖 3-18柱構材主筋應力-應變關係圖•••••••••130 圖 3-19柱構材箍筋應力-應變關係圖•••••••••130 圖 3-20試體R-Y1載重-位移曲線••••••••••131 圖 3-21試體L1-Y1載重-位移曲線••••••••••132 圖 3-22試體L1-Y2載重-位移曲線••••••••••133 圖 3-23試體L1-Y3載重-位移曲線••••••••••134 圖 3-24試體L2-Y3載重-位移曲線••••••••••135 圖 3-25試體L1/2-Y3載重-位移曲線•••••••••136 圖 3-26試體R-Y1於層間位移角0.75%之裂縫分布•••137 圖 3-27試體R-Y1於層間位移角3.5%側面之裂縫分布•138 圖 3-28試體R-Y1於層間位移角7%破壞•••••••139 圖 3-29試體L1-Y1於層間位移角1.0%之裂縫分布•••140 圖 3-30試體L1-Y1於層間位移角3.5%之裂縫分布•••141 圖 3-31試體L1-Y1於層間位移角7%(2)破壞•••••142 圖 3-32試體L1-Y2於層間位移角1.0%之裂縫分布•••143 圖 3-33試體L1-Y2於層間位移角3.5%之裂縫分布•••143 圖 3-34試體L1-Y2於層間位移角8%(2)破壞•••••144 圖 3-35試體L1-Y3於層間位移角1.0%之裂縫分布•••145 圖 3-36試體L1-Y3於層間位移角3.5%之裂縫分布•••146 圖 3-37試體L1-Y3於層間位移角7%(2)破壞•••••147 圖 3-38試體L2-Y3於層間位移角1.0%之裂縫分布•••148 圖 3-39試體L2-Y3於層間位移角3.5%之裂縫分布•••149 圖 3-40試體L2-Y3於層間位移角6%(2)破壞•••••150 圖 3-41試體L2-Y3破壞後•••••••••••••151 圖 3-42試體L1/2-Y3於層間位移角1.0%之裂縫分布••152 圖 3-43試體L1/2-Y3於層間位移角3.5%之裂縫分布••153 圖 3-44試體L1/2-Y3於層間位移角7%(2)破壞•••••154 圖 3-45試體L1/2-Y3破壞後••••••••••••155 圖 3-46試體R-Y1近臨界斷面之載重-曲率關係••••156 圖 3-47試體L1-Y1近臨界斷面之載重-曲率關係••••157 圖 3-48試體L1-Y2近臨界斷面之載重-曲率關係••••158 圖 3-49試體L1-Y3近臨界斷面之載重-曲率關係••••159 圖 3-50試體L2-Y3近臨界斷面之載重-曲率關係••••160 圖 3-51試體L1/2-Y3近臨界斷面之載重-曲率關係•••161 圖 3-52試體R-Y1應變計命名及位置圖••••••••162 圖 3-53試體R-Y1應變計讀數-層間位移角關係圖(1)••163 圖 3-54試體R-Y1應變計讀數-層間位移角關係圖(2)••164 圖 3-55試體L1-Y1應變計命名及位置圖•••••••165 圖 3-56試體L1-Y1應變計讀數-層間位移角關係圖(1)••166 圖 3-57試體L1-Y1應變計讀數-層間位移角關係圖(2)••167 圖 3-58試體L1-Y2應變計命名及位置圖•••••••168 圖 3-59試體L1-Y2應變計讀數-層間位移角關係圖(1)••169 圖 3-60試體L1-Y2應變計讀數-層間位移角關係圖(2)••170 圖 3-61試體L1-Y3應變計命名及位置圖•••••••171 圖 3-62試體L1-Y3應變計讀數-層間位移角關係圖(1)••172 圖 3-63試體L1-Y3應變計讀數-層間位移角關係圖(2)••173 圖 3-64試體L2-Y3應變計命名及位置圖•••••••174 圖 3-65試體L2-Y3應變計讀數-層間位移角關係圖(1)••175 圖 3-66試體L2-Y3應變計讀數-層間位移角關係圖(2)••176 圖 3-67試體L1/2-Y3應變計命名及位置圖••••••177 圖 3-68試體L1/2-Y3應變計讀數-層間位移角關係圖(1)•178 圖 3-69試體L1/2-Y3應變計讀數-層間位移角關係圖(2)•179 圖 3-70試體L1/2-Y3應變計讀數-層間位移角關係圖(3)•180 圖 3-71試體L1/2-Y3應變計讀數-層間位移角關係圖(4)•181 圖 3-72全試體基座水平位移與轉動量••••••••182 圖 3-73全試體軸力-層間位移角關係圖••••••••183 圖 4-1 全試體單向正規化載重-層間位移角關係圖•••184 圖 4-2 全試體強度衰減•••••••••••••••185 圖 4-3 全試體勁度發展•••••••••••••••186 圖 4-4 全試體勁度衰減•••••••••••••••187 圖 4-5 全試體累積消散能量•••••••••••••188 圖 4-6 全試體殘留位移•••••••••••••••189 圖 4-7 全試體近臨界斷面曲率變化••••••••••190

參考文獻
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