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研究生: 蔡東均
Tung-Chun Tsai
論文名稱: 高強度鋼筋混凝土柱軸力與彎矩強度互制關係電腦程式NewRC-PM 之開發與研究應用
A Computer Program for Axial Loadmoment Interaction Diagram for New High-strength Reinforced Concrete Columns- New RC-PM
指導教授: 邱建國
Chien-Kuo Chiu
歐昱辰
Yu-Chen Ou
口試委員: 歐昱辰
Yu-Chen Ou
李宏仁
Hung-Jen Lee
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: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 鋼筋混凝土高強度軸力與彎矩強度互制關係彎矩-曲率關係New RC程式資料庫最大可能彎矩強度
外文關鍵詞: reinforced concrete, high strength, columns, axial load-moment interaction diagram, moment-cmvature relationship, New RC, computer program, database, maximum probable moment strength
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為因應高層鋼筋混凝土建築之強度需求,「台灣新型高強度鋼筋混凝土結構系統(New RC)研發計畫」於是孕育而生,該計畫整合國內產學界之製造與研究能力,致力於發展適用台灣產業環境與設計規範之New RC結構。該計畫之縱向主筋與橫向鋼筋,分別採用SD690(降伏強度685 MPa)與SD790之鋼材(降伏強度785 MPa),混凝土抗壓強度一般為70 MPa以上。
為配合台灣New RC計畫,本研究發展一套適用NewRC柱軸力與彎矩強度(PM)互制關係之計算程式:NewRC-PM,該程式除PM關係外,亦可分析斷面彎矩-曲率關係,本文闡述該程式的計算原理以及與商用程式之比對驗證。本研究亦蒐集297座矩形柱試驗結果,應用NewRC-PM分析其PM關係,其中採高強度混凝土的173座柱經比對僅2座試體顯示不保守,相較之下,混凝土結構設計規範之PM關係對13座試體顯示不保守,證明NewRC-PM可得保守性較為合理的分析結果。
本研究再進一步計算柱試驗與標稱彎矩強度之比值,發現該比值與軸力比呈正相關,經數學式推導,本研究證明斷面的圍束效應會導致此現象發生。考量此現象之影響,本研究建議一套最大可能彎矩強度的計算簡單式,並採該式與混凝土結構設計規範、橋梁耐震設計規範計算柱最大可能彎矩強度,結果顯示後兩者之不保守率高於本研究建議簡單式許多。本研究最後亦建議一套最大可能彎矩強度的詳細算法,該算法為採柱斷面彎矩-曲率關係求取最大彎矩強度,本研究應用NewRC-PM依該算法計算最大彎矩強度,經27座柱試驗結果比對,相較於前述三個算法,該算法之精準度雖些微低於橋梁耐震設計規範,然而變異性大幅低於橋梁耐震規範與混凝土結構設計規範,屬四個算法中變異性最低者。


To address the need for high-rise reinforced concrete buildings in Taiwan, Taiwan New High-Strength Reinforced Concrete (Taiwan New RC) project was initiated. The project integrates the resources of academia and industry of Taiwan to develop the New RC structures for use in Taiwan. The longitudinal and transverse reinforcement used in the project are SD690 (yield strength of 685 MPa) and SD790 (yield strength of 785 MPa), respectively. The concrete compressive strength is typically ≥ 70 MPa.
This research have developed a computer program for axial load-moment (PM) interaction diagram for new high-strength reinforced concrete(NewRC) columns which named “NewRC-PM”. In addition to calculating PM interaction diagram, NewRC-PM has been programmed to anlysis the moment-curvature relationship of reinforced concrete column. The theoretical background and verification of the New RC-PM are presented and discussed in this thesis. Moreover, a test database with 297 rectangular columns which including 173 columns using high strength concrete were established . New RC-PM was used to analyze the PM interaction diagrams of the columns in database.The estimation of columns which using high strength concrete has compared with the test results.The comparison showed that the New RC-PM only gives 2 unconservatively estimation for the axial-bending strengths of those 173 columns.However,the procedure specified by current building code to calculate the axial-bending strengths gives 13 unconservatively estimation for those 173 columns which proves that the New RC-PM could more conservatively estimate the axial-bending strengths of the columns.
This research further evaluate the ratios of maximum moment strength to nominal moment strength. Evaluation results showed that this ratio significantly increases as the axial load ratio increases. This research derive the mathematical formulas to prove that confinement effect of concrete can cause this phenomena.A simple formula for calculating the maximum probable moment strength (Mpr) which consider this phenomena has been proposed. Moreover, the simple formula is used to calculate the maximum probable moment strength of columns of database. Evaluation results shows that the Mpr calculated by the simple formula more conservative than the method of the current building code and the current bridge code.
A more detailed method which using moment-curvature relationship to calculating the Mpr also proposed in this research. The evaluation result shows that the accuracy of this detailed method slightly less than the method of the current bridge code. However, this detailed method give the lowest coefficient of variation compared with the other three method .

摘 要 I Abstract III 誌謝 V 目 次 VII 表 次 XI 圖 次 XIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.1.1 高強度鋼筋混凝土(New RC)介紹 1 1.1.2 New RC柱-軸力與彎矩強度(PM)互制關係計算問題 4 1.1.3 New RC柱-最大可能彎矩強度計算問題 5 1.2 研究目的與方法 5 第二章 文獻回顧 7 2.1 ITG-4.3R-07[9]-高強度混凝土矩形應力塊之相關建議 7 2.1.1 ITG-4.3R-07[9]-等值矩形應力塊之應力值強度修正係數α1 7 2.1.2 ITG-4.3R-07[9]-無偏心載重下之軸力計算強度 10 2.1.3 ITG-4.3R-07[9]-高強度混凝土矩形應力塊建議式 11 2.2 spColumn 使用手冊[25]-計算定義與假設 12 2.3 雙軸彎曲矩形柱校核程式之使用手冊[11]-計算定義與假設 13 2.4 國內既有規範[8, 12]-最大可能彎矩強度Mprc相關規定 14 2.5 美國加州運輸部(Caltrans)之耐震設計準則[28]- Mprc相關規定 15 第三章 NewRC-PM之開發 17 3.1 NewRC-PM軸力與彎矩互制關係計算功能 17 3.1.1 計算原理與假設 17 3.1.2 單雙軸PM互制關係計算方法說明 18 3.1.3 PM互制關係計算功能驗證 20 3.1.4 New RC柱斷面PM互制關係計算例 21 3.2 NewRC-PM彎矩-曲率關係計算功能 23 3.2.1 圍束混凝土與鋼筋應力應變模型 24 3.2.2 纖維元素(Fiber)與斷面軸力以及彎矩強度 27 3.2.3 彎矩-曲率關係計算方法說明 28 3.2.4 NewRC-PM彎矩-曲率關係計算功能驗證 29 第四章 RC與New RC柱試體資料庫 33 4.1 台灣New RC柱試體資料庫 33 4.2 日本柱試體資料庫 35 4.2.1 簡介 35 4.2.2 日本柱試體之破壞模式 35 4.2.3 日本柱試體縱向鋼筋保護層 37 4.2.4 日本柱試體最大側向強度 39 4.3 PEER柱試體資料庫 49 第五章 NewRC-PM研究應用:軸力與彎矩聯合作用下之強度 63 5.1 ITG-4.3R-07之建議對PM關係之影響 63 5.2 鋼筋降伏強度對PM關係之影響 64 5.3 柱資料庫之計算強度與試驗結果比對(等偏心距) 65 第六章 NewRC-PM研究應用:最大可能彎矩強度 69 6.1 柱資料庫之試體標稱彎矩強度 (等軸力) 69 6.2 超額彎矩強度係數與軸力比之關係 70 6.2.1 試體超額彎矩強度係數與軸力比之關係 70 6.2.2 彎矩強度比例與軸力比之關係式推導-無縱向鋼筋斷面 71 6.2.3 彎矩強度比例與軸力比之關係式推導-單排拉力筋斷面 76 6.3 最大可能彎矩強度之建議簡單式 87 6.4 最大可能彎矩強度之建議詳細算法 90 6.5 材料預期強度之可用性 93 第七章 結論 97 參考文獻 117

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無法下載圖示 全文公開日期 2022/08/20 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
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