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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉國強
研究生(外文):Liu Kuo-Chiang
論文名稱:鋼筋混凝土翼牆柱之耐震行為與分析模式研究
論文名稱(外文):Seismic Behavior And Analytical Model of Reinforced Concrete Column with Wing Walls
指導教授:劉玉文劉玉文引用關係姚昭智姚昭智引用關係
指導教授(外文):Liu Yuh-WehnYao George C.
學位類別:博士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:建築學系
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:250
中文關鍵詞:RC柱翼牆半剛性構架軟化桁架模式封閉式箍筋
外文關鍵詞:RC columnwing wallsemi-rigid framesoften truss modelclosed type hoop
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九二一集集大地震,使台灣中部地區建築受到極嚴重之損壞,原本規劃作為緊急避難收容場所之學校及公共建築崩塌程度遠超過一般的民間建築,從震災調查報告中顯示崩塌或嚴重損壞者,主要在建築底層,長向的柱被剪斷或彎斷,尤其校舍建築因通風或採光需要,在長向柱子底部1/3高度位置設置窗台,當地震來襲時,柱子可動長度減少了,而柱子所受之剪力相對提高,造成底層柱剪壞;相對的,有些校舍長向柱兩側配置適當的壁體,形成翼牆柱,對校舍長向剛度及長向耐震能力有很大的幫忙,在九二一地震後,結構體幾乎沒有損壞,或損壞極為輕微,充分顯示翼牆柱對校舍建築可提昇柱系統顯著的耐震能力。然而在結構技師或建築師設計耐震元件分析含翼牆柱之結構體時,應如何加入其剛度,造成許多之困
擾,也是現階段極需建立之資料,本文便在此情形下提出研究,主要以試驗與理論方式探討翼牆柱之耐震行為,以建立其分析模式。
一般柱承受地震力作用時,破壞主要由彎矩控制,而短柱破壞則由剪力控制,其破壞模式相當明確,本研究柱試驗部份以40cm*40cm*135cm一般柱4支及配以不同間距箍筋與配以封閉式箍筋柱4支,再將此8支試體以兩側固定做成長50cm試體進行單向加載試驗,長40cm試體進行反向反覆加載試驗,結果顯示柱以封閉式箍筋作圍束,比以傳統箍筋作圍束並不具有絕對優越性,但若混凝土強度低於180kg/cm2時則有明顯提昇整體耐震強度之效,且可提升10%。
柱行為經試驗及理論獲明確後,再施作翼牆柱試體10支,主要參數包括混凝土強度、翼牆寬度及厚度,以重覆漸大加載施力之漸增式反覆加載,得到各試體之遲滯基準曲線,並明確得到翼牆柱加寬,而使整個試體斷面積加大一倍時,耐震力明顯提昇一倍,而翼牆寬度不大時,翼牆柱行為偏向柱行為模式,隨著翼牆寬度加大,抗剪效益提昇,且整體行為成為抗剪機構,明顯達到抗剪耐震預期目標。另外,翼牆厚度增加雖翼牆柱斷面加大,但抗震能力低於相同斷面積但以加寬翼牆之情況。
本研究對試驗行為瞭解後,提出兩個不同的分析模式─半剛性構架模式與軟化桁架模式。半剛性構架模式先以半經驗公式得到反曲點位置,將翼牆柱試體視為柱與牆分開為三個不同的懸臂元件,計算斷面慣性矩時,考慮柱、牆互制的影響,利用鋼筋混凝土理論推導簡化之剛度及強度變化公式,以方便結構設計者參考使用,分析結果與試驗曲線(P-△T)比較,誤差均在容許範圍內。另一以軟化桁架模式分析,其原理是以混凝土受剪產生斜向裂縫後所形成之混凝土條柱模擬壓桿,以鋼筋模擬拉桿,使拉壓桿所提供之張壓力與水平力求得力平衡,並在材料組成律與應變諧和條件下,利用試誤法求得各翼牆試體不同階段之側向力(P)與剪力變形(△S)之關係曲線,經與試驗結果比較相當吻合。
The purpose of this dissertation is to study the structural behavior of reinforced concrete columns with wing wall subjected to lateral load. Its objective is to establish the analytical method and the stiffness of reinforced concrete column with wing walls.
Sixteen specimens of column and eleven specimens of column with wing walls were investigated in this study. The hoop efficiency in confine concrete is examined by using the specimens of general column with size 40cm*40cm*135cm, and short column with size 40cm*40cm *50cm and 40cm*40cm*40cm, respectively. The specimens of column with wing walls with column size 20cm*20cm*105cm, side wing wall with thickness 10cm, 15cm, and wing wall with width 10cm, 20cm, 30cm, 40cm were made. The seismic behavior of these columns with wing wall subjected to cyclic loading was studied, and the parameters of compressive strength of concrete, the width of wing wall, the thickness of wing wall and the reinforcement ratio of wing wall were fully investigated. The primary curve of specimen was constructed from the test hysteretic loop.
The test results revealed that the closed type hoop is more efficient than conventional hoop when concrete compressive strength is less than 17.65MPa, and the effect could ascend about 10% in the ultimate strength of a specimen. In addition, the experimental results show that the ultimate seismic resistant force ascend one time provided that each side of wing wall possesses the same width and section area as column. The structural behavior of a column with wing wall tends to column model when the wing wall width of each side is less than the column width. However, the shear resistant effect is affirmative when the width of wing wall is increased. The effect of width increment on the shear resistance is found to be superior to that of thickness increment.
Two analytical models, semi-rigid frame model and soften truss model, were proposed to analysis the seismic behavior of the specimens. For semi-rigid frame model, it is assumed that the top of a specimen will rotate and there will be an inflection point in the specimen. The specimen rigidity was composed by element column rigidity and element wing wall rigidity, and an interactive factor 3 between these two elements was found. The tolerance between primary curve of test result and analytical curve by semi-rigid frame model is found to be allowable. Alternatively, for soften truss model, the diagonal cracks of reinforced concrete strut is assumed to be a compressive main stringer and reinforcement of the specimen be tension stringer. The equations of stress equilibrium, strain compatibility, and constitutive law of materials are considered. The comparison between the test results and analytical results by soften truss model are also found to be in good agreement.
目 錄
摘要
ABSTRACT
誌謝
目錄 ……………………………………………………………………Ⅰ
表目錄 ………………………………………………………………Ⅴ
圖目錄 …………………………………………………………………Ⅶ
照片目錄………………………………………………………………ⅩⅦ
符號 ………………………………………………………………ⅩⅩⅠ
第一章 前言 …………………………………………………………1
1-1 研究背景與目的 …………………………………………………1
1-2 國內外相關文獻回顧 ……………………………………………2
1-3 本論文研究方法 …………………………………………………7
1-4 基本假設範圍 ……………………………………………………7
第二章 鋼筋混凝土桿件之力學行為 ………………………………10
2-1 鋼筋混凝土材料之力學行為 …………………………………10
2-1-1 混凝土與鋼筋材料力學性質 ………………………………10
2-2 鋼筋混凝土柱樑構架之受力行為 ……………………………13
2-2-1 鋼筋混凝土斷面之彎矩軸力關係曲線 ……………………13
2-2-2 柱樑桿件撓曲剛度(EI)之修正 …………………………14
2-2-3 柱樑桿件剪力剛度(GA)之修正 …………………………16
2-2-4 柱樑桿件軸向剛度(EA)之修正 …………………………17
2-3 鋼筋混凝土剪力牆之受力行為 ………………………………19
2-3-1 RC剪力牆之開裂剪力及等值彈性模數 …………………19
2-3-2 牆體鋼筋所提供之剪力 ……………………………………21
2-3-3 RC剪力牆之屈服剪力及RC剪力牆屈服時之等值彈性模數 ..21
2-3-4 RC剪力牆之極限剪力及剪力牆達極限時之等值彈性模數 …22
2-3-5 RC剪力牆等值剪力模數 ……………………………………22
第三章 試驗規劃與試體製作 ………………………………………24
3-1 試驗規劃 ………………………………………………………24
3-2 試驗設備與量測系統 …………………………………………25
3-2-1 靜態試驗 ……………………………………………………25
3-2-2 重覆漸大加載試驗之試驗架 ………………………………27
3-2-3 試驗量測系統 ………………………………………………30
3-3 試體規劃 ………………………………………………………33
3-3-1 單柱試體規劃及相關尺寸 …………………………………33
3-3-2 翼牆柱試體規劃及相關尺寸 ………………………………35
3-4 試體製作 ………………………………………………………37
3-4-1 柱試體製作 …………………………………………………37
3-4-2 翼牆柱試體製作 ……………………………………………39
第四章 試驗過程及試驗結果 ……………………………………45
4-1 試驗流程 ………………………………………………………45
4-1-1 靜態試驗 ……………………………………………………45
4-1-2 重覆漸大加載試驗 …………………………………………46
4-2 一般柱之測計架設與量測分析 ………………………………47
4-2-1 短柱之測計架設與量測 ……………………………………48
4-2-2 重覆漸大加載試驗之設備架設與量測 ……………………50
4-2-3 柱撓曲變形計算 ………………………………………………51
4-3 短柱之測計架設與量測分析 …………………………………54
4-4 重覆漸大加載試驗之設備架設與量測分析 …………………54
4-5 柱試驗結果與討論 ……………………………………………57
4-5-1 一般柱配置傳統箍筋試體之試驗結果 ……………………57
4-5-2 一般柱配置封閉箍筋試體之試驗結果 ……………………59
4-5-3 短柱試體試驗結果 …………………………………………61
4-5-4 討論 …………………………………………………………64
4-6 翼牆柱試驗結果與討論 ………………………………………65
4-6-1 翼牆之單柱試驗 …………………………………………65
4-6-2 翼牆厚10cm試體試驗 ………………………………………66
4-6-2.1 翼牆寬10cm之試體試驗 …………………………………66
4-6-2.2 翼牆寬20cm之試體試驗 …………………………………68
4-6-2.3 翼牆寬30cm之試體試驗 …………………………………71
4-6-2.4 翼牆寬40cm之試體試驗 …………………………………72
4-6-3 翼牆厚15cm試體試驗 ………………………………………73
4-6-3.1 翼牆寬10cm之試體試驗 …………………………………73
4-6-3.2 翼牆寬20cm之試體試驗 …………………………………76
4-7 翼牆柱試驗結果討論 …………………………………………77
第五章 柱與翼牆柱耐震行為分析 ………………………………148
5-1 前言 ……………………………………………………………148
5-2 半剛性構架模式之撓曲行為分析 ……………………………149
5-2-1 翼牆柱之受力變形半剛性構架模式 ……………………149
5-2-2 翼牆柱有效高度之計算 ………………………………149
5-2-3 翼牆柱之撓曲高度 ……………………………………155
5-3 翼牆柱之抗剪行為分析 ………………………………………161
5-3-1 翼牆柱剪力強度之計算 …………………………………161
5-3-2 剪力剛度之修正 …………………………………………163
5-4 預測與試驗結果比較……………………………………………164
5-5 箍筋對試體強度之影響…………………………………………173
5-6 翼牆長度對耐震能力之影響……………………………………180
5-7 試驗結果與日本混凝土學會(JCI)設計公式計算之比較 …181
5-8 本章小結…………………………………………………………184
第六章 翼牆柱之軟化桁架破壞理論分析 ………………185
6-1 前言 ……………………………………………………………185
6-2 翼牆柱軟化桁架破壞分析 ……………………………………186
6-2-1 翼牆之元素座標系統及力平衡關係 ………………………187
6-2-2 變形諧和條件分析 …………………………………………190
6-2-3 材料組成律 …………………………………………………191
6-2-4 翼牆柱剪力-位移曲線之求解 ……………………………193
6-3 理論分析結果與試驗結果之比較討論 ………………………198
6-4 本章小結 ………………………………………………………202
第七章 結論與建議 …………………………………………………208
7-1 結論………………………………………………………………208
7-2 建議………………………………………………………………209
參考文獻 …………………………………………………………210
附錄A …………………………………………………………216
附錄B ………………………………………………………………224
表 目 錄
表3-1 柱試體規劃表 …………………………………………………34
表3-2 翼牆柱試體編號尺寸及配筋 …………………………………36
表4-1 試體試驗過程重點摘錄及強度一覽表 ……………………79
表4-2 試驗結果相關數值 ……………………………………………80
表4-3 翼牆試驗結果相關試體間參數轉換表 ………………………81
表5-1 由理論所得Mu及試驗所得Pu計算K值 ……………………151
表5-2 由經驗K值計算之理論Pcr …………………………………152
表5-3 由經驗K值計算之理論Py …………………………………153
表5-4 由經驗K值計算之理論Pu …………………………………154
表5-5 各試體修正後之剛度Igm與原牆柱一體之剛度Ig比較 ……158
表5-6 修正之開裂剛度Icrm及原柱牆一體之開裂剛度Icr比較 …158
表5-7 翼牆柱斷面抗剪強度計算值與試驗值比較…………………163
表5-8 翼牆寬度小於柱寬試體之Pcr、Δcr ……………………165
表5-9 翼牆寬度小於柱寬試體之Pcr、Δcr ……………………165
表5-10 翼牆寬度小於柱寬試體之Py、Δy ………………………166
表5-11 翼牆寬度大於等於柱寬試體之Py、Δy …………………166
表5-12 翼牆寬度大於等於柱寬試體之Pu、Δu …………………166
表5-13 翼牆寬度大於等於柱寬試體之Pu、Δu …………………166
表5-14 試體編號與試驗結果 ……………………………………174
表5-15 配置封閉式箍筋與一般式箍筋之差異 …………………175
表5-16 試驗結果與理論計算之比較 ……………………………176
表5-17 翼牆寬度與提升強度關係表 ……………………………180
表5-18 試驗與JCI Mu公式之比較表 ……………………………183
表6-1 翼牆寬小於柱寬試體極限剪力之實驗與理論值比較………198
表6-2 翼牆寬大於等於柱寬試體極限剪力之實驗與理論值比較…198
表6-3 翼牆寬小於柱寬試體剪力變位之實驗與理論值比較………199
表6-4 翼牆寬大於等於柱寬試體剪力變位之實驗與理論值比較…199
圖 目 錄
圖1-1 竹山鎮延和國中福利社倒塌 ………………………………8
圖1-2 南投民宅因地震一樓完全壓垮 ………………………………8
圖1-3 埔里國小底層緊鄰窗台之柱子遭剪壞 ………………………8
圖1-4 嘉義中埔大有國小教室高窗之短柱效應 ……………………8
圖1-5 竹山高中柱剪壞,主筋挫屈 …………………………………8
圖1-6 柱頭箍筋鬆脫,混凝土壓碎,主筋挫屈………………………8
圖1-7 混凝土圍束效果不佳 …………………………………………9
圖1-8 柱箍筋間距太疏對混凝土無圍束效果 ………………………9
圖1-9 豐東國中因長向有翼牆校舍輕微受損 ………………………9
圖1-10 國姓鄉梅林派出所因設翼牆建物無損 ……………………9
圖1-11 老舊校舍因設翼牆一樓建物受損輕微 ……………………9
圖1-12 老舊校舍因設置翼牆而逃離災難 …………………………9
圖2-1 混凝土應力應變曲線 ………………………………………12
圖2-2 鋼筋應力應變曲線 …………………………………………12
圖2-3 斷面承受軸力彎矩之應力及應變圖 ………………………13
圖2-4 有效慣性矩之概念圖 ………………………………………15
圖2-5 剪力剛度衰減階段圖 ………………………………………17
圖 2-6 軸向剛度衰減階段圖 ……………………………………23
圖3-1 靜態試驗之相關設備示意圖 …………………………………25
圖3-2 單向加載模式 …………………………………………………27
圖3-3 反向反覆加載模式 ……………………………………………27
圖3-4 翼牆柱試驗架及鉸固定垂直拉桿 …………………………29
圖3-5 重覆漸大加載試驗加載模式 …………………………………30
圖3-6a 一般傳統式箍筋 ……………………………………………35
圖3-6b 一體成形封閉式箍筋 ………………………………………35
圖3-7 單柱試體尺寸圖 ……………………………………………40
圖3-8 單柱試體斷面配筋圖 ………………………………………40
圖3-9 翼牆柱試體配筋圖 …………………………………………41
圖3-10 翼牆柱試體尺寸圖 …………………………………………41
圖3-11 翼牆柱翼牆配筋圖 …………………………………………42
圖4-1 單柱試體測計架設相關位置圖 ……………………………47
圖4-2 試驗施力與量測變化關係圖 ………………………………49
圖4-3 試體基座受力變形示意圖 …………………………………50
圖4-4 柱第一段撓曲變形 …………………………………………51
圖4-5 短柱測計之架設相關位置圖 ………………………………54
圖4-6 翼牆柱試體尺寸及作用力與測計之架設 …………………55
圖4-7 試體對角變形變量示意圖 …………………………………57
圖4-8 CTM1 Pcr(=39.2kN)裂縫圖 ………………………………82
圖4-9 CTM1 (Py=72kN)裂縫圖 ……………………………………82
圖4-10 CTM1 (P=112.5kN)裂縫圖 …………………………………82
圖4-11 CTM1(Pu=153.47kN)裂縫圖 ………………………………82
圖4-12 CTM1試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………82
圖4-13 CTM2 Pcr(=24.5kN)裂縫圖 ……………………………83
圖4-14 CTM2 Py(=58kN)裂縫圖 ……………………………………83
圖4-15 CTM2 (P=109.76kN)裂縫圖 …………………………83
圖4-16 CTM2 Pu(=123.38kN)裂縫圖 ……………………………83
圖4-17 CTM2試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………83
圖4-18 CTR1 Pcr=51.65kN裂縫圖 …………………………………84
圖4-19 CTR1 Py(=135.7 kN)裂縫圖 ………………………………84
圖4-20 CTR1 P(= ±156.8kN)裂縫圖 …………………………84
圖4-21 CTR1 Pu(=186.79 Kn)裂縫圖 ……………………………84
圖4-22 CTR1試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………84
圖4-23 CTR2Pcr(=-101.43kN)裂縫圖 ……………………………85
圖4-24 CTR2 Py(=±154.8kN) 裂縫圖 ……………………………85
圖4-25 CTR2 P(= ±176.0kN)裂縫圖 ……………………………85
圖4-26 CTR2 Pu(=187.47 kN) 裂縫圖 ……………………………85
圖4-27 CTR2試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………85
圖4-28 CCM1 Pcr=58.8 kN裂縫圖 …………………………………86
圖4-29 CCM1 Py=86.1 kN裂縫圖 ………………………………86
圖4-30 CCM1 P=102.9kN裂縫圖 ……………………………………86
圖4-31 CCM1 Pu=128.9kN裂縫圖 …………………………………86
圖4-32 CCM1試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………86
圖4-33 CCM2 Pcr=45.0kN裂縫圖 …………………………………87
圖4-34 CCM2 Py= 71 kN裂縫圖 ……………………………………87
圖4-35 CCM2 P=123.28kN裂縫圖 …………………………………87
圖4-36 CCM2 Pu=130.34kN裂縫圖 …………………………………87
圖4-37 CCM2試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………87
圖4-38 CCR1 Pcr=-32.24kN裂縫圖 ……………………………88
圖4-39 CCR1 Py= ±118 kN裂縫圖 ………………………………88
圖4-40 CCR1 P= ±130.0kN裂縫圖 ………………………………88
圖4-41 CCR1 Pu= 150.63kN裂縫圖 ………………………………88
圖4-42 CCR1試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………88
圖4-43 CCR2 Pcr=80.36kN裂縫圖 …………………………………89
圖4-44 CCR2 Py=144.1 kN裂縫圖 …………………………………89
圖4-45 CCR2 P= ±166kN裂縫圖 …………………………………89
圖4-46 CCR2 Pu= ±183.56kN裂縫圖 ……………………………89
圖4-47 CCR2試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………89
圖4-48 STM1 Pcr=109.47kN裂縫圖 ………………………………90
圖4-49 STM1 Py=209.6 kN裂縫圖 …………………………………90
圖4-50 STM1 P=264.06kN裂縫圖 ………………………………90
圖4-51 STM1 Pu=307.43kN裂縫圖 …………………………………90
圖4-52 STM1試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………90
圖4-53 STM2 Pcr=90.16kN裂縫圖 ……………………………91
圖4-54 STM2 Py=200 kN裂縫圖 ……………………………………91
圖4-55 STM2 P=220kN裂縫圖 ………………………………………91
圖4-56 STM2 Pu=273.028kN裂縫圖 ……………………………91
圖4-57 STM2試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………91
圖4-58 STR1 Pcr=-186.2kN裂縫圖 ……………………………92
圖4-59 STR1 Py= ±340 kN裂縫圖 ………………………………92
圖4-60 STR1 P= ±416.5kN裂縫圖 ………………………………92
圖4-61 STR1 Pu=485.59kN裂縫圖 ………………………………92
圖4-62 STR1試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………92
圖4-63 STR2 Pcr=152.59kN裂縫圖 ……………………………93
圖4-64 STR2 Py= ±309 kN裂縫圖 ………………………………93
圖4-65 STR2 P= ±347.9kN裂縫圖 ………………………………93
圖4-66 STR2 Pu=437.08 kN裂縫圖 ………………………………93
圖4-67 STR2試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………93
圖4-68 SCM1 Pcr=93.1kN裂縫圖 …………………………………94
圖4-69 SCM1 Py=205 kN裂縫圖 ……………………………………94
圖4-70 SCM1 P=333.2kN裂縫圖 ……………………………………94
圖4-71 SCM1 Pu=362.9kN裂縫圖 …………………………………94
圖4-72 SCM1試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………94
圖4-73 SCM2 Pcr=63.7kN裂縫圖 …………………………………95
圖4-74 SCM2 Py=218 kN裂縫圖 ……………………………………95
圖4-75 SCM2 P=243.16kN裂縫圖 …………………………………95
圖4-76 SCM2 Pu=296.45kN裂縫圖 …………………………………95
圖4-77 SCM2試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………95
圖4-78 SCR1 Pcr=88.7kN裂縫圖 …………………………………96
圖4-79 SCR1 Py= ±289.65 kN裂縫圖 ……………………………96
圖4-80 SCR1 P= ±328.3kN裂縫圖 ………………………………96
圖4-81 SCR1 Pu= 453.25kN裂縫圖 ………………………………96
圖4-82 SCR1試驗試體受載變位曲線圖 …………………………96
圖4-83 SCR2 Pcr=-118.97kN裂縫圖 ……………………………97
圖4-84 SCR2 Py= ±303kN裂縫圖 …………………………………97
圖4-85 SCR2 P= ±352.8kN裂縫圖 ………………………………97
圖4-86 SCR2 Pu= 468.734kN裂縫圖 ………………………………97
圖4-87 SCR2試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………97
圖4-88 CWC Pcr時裂縫圖 …………………………………………98
圖4-89 CWC Py時裂縫圖 ……………………………………………98
圖4-90 CWC Pu時 裂縫圖 …………………………………………98
圖4-91 CWC Pmax時裂縫圖 ………………………………………98
圖4-92 CWC試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………98
圖4-93 CW1 Pcr時裂縫圖 ………………………………………99
圖4-94 CW1 Py 時裂縫圖 …………………………………………99
圖4-95 CW1 Pu時 裂縫圖 …………………………………………99
圖4-96 CW1 Pmax 時裂縫圖 ………………………………………99
圖4-97 CW1試驗試體受載變位曲線圖 ……………………………99
圖4-98 CW9 Pcr時裂縫圖 …………………………………………100
圖4-99 CW9 Py時裂縫圖 …………………………………………100
圖4-100 CW9 Pu 時 裂縫圖 ………………………………………100
圖4-101 CW9 Pmax 時裂縫圖 ……………………………………100
圖4-102 CW9試驗試體受載變位曲線圖 …………………………100
圖4-103 CW2 Pcr時裂縫圖 ………………………………………101
圖4-104 CW2 Py時裂縫圖 …………………………………………101
圖4-105 CW2 Pu時 裂縫圖 ………………………………………101
圖4-106 CW2 Pmax時裂縫圖 ………………………………………101
圖4-107 CW2試驗試體受載變位曲線圖 …………………………101
圖4-108 CW10 Pcr時裂縫圖 ………………………………………102
圖4-109 CW10 Py時裂縫圖 ………………………………………102
圖4-110 CW10 Pu時 裂縫圖 ………………………………………102
圖4-111 CW10 Pmax時裂縫圖 ……………………………………102
圖4-112 CW10試驗試體受載變位曲線圖 …………………………102
圖4-113 CW6 Pcr時裂縫圖 ………………………………………103
圖4-114 CW6 Py時裂縫圖 …………………………………………103
圖4-115 CW6 Pu時 裂縫圖 ………………………………………103
圖4-116 CW6 Pmax時裂縫圖 ………………………………………103
圖4-117 CW6試驗試體受載變位曲線圖 …………………………103
圖4-118 CW7 Pcr時裂縫圖 ………………………………………104
圖4-119 CW7 Py時裂縫圖 …………………………………………104
圖4-120 CW7 Pu時 裂縫圖 ………………………………………104
圖4-121 CW7 Pmax時裂縫圖 ………………………………104
圖4-122 CW7試驗試體受載變位曲線圖 …………………………104
圖4-123 CW8 Pcr時裂縫圖 ………………………………………105
圖4-124 CW8 Py時裂縫圖 …………………………………………105
圖4-125 CW8 Pu時 裂縫圖 ………………………………………105
圖4-126 CW8 Pmax時裂縫圖 …………………………………105
圖4-127 CW8試驗試體受載變位曲線圖 …………………………105
圖4-128 CW4 Pcr時裂縫圖 ………………………………………106
圖4-129 CW4 Py時裂縫圖 …………………………………………106
圖4-130 CW4 Pu 時 裂縫圖 ………………………………………106
圖4-131 CW4 Pmax時裂縫圖 ………………………………………106
圖4-132 CW4試驗試體受載變位曲線圖 …………………………106
圖4-133 CW5 Pcr時裂縫圖 ………………………………………107
圖4-134 CW5 Py時裂縫圖 …………………………………………107
圖4-135 CW5 Pu時 裂縫圖 ………………………………………107
圖4-136 CW5 Pmax時裂縫圖 ………………………………………107
圖4-137 CW5試驗試體受載變位曲線圖 …………………………107
圖4-138 CW3 Pcr時裂縫圖 ………………………………………108
圖4-139 CW3 Py時裂縫圖 ………………………………………108
圖4-140 CW3 Pu時 裂縫圖 ………………………………………108
圖4-141 CW3 Pmax時裂縫圖 ………………………………………108
圖4-142 CW3試驗試體受載變位曲線圖 …………………………108
圖4-143 翼牆柱試體試驗結果力比與位移比關係圖 ……………109
圖5-1 試體受力產生之軸力、剪力、彎矩圖 ……………………148
圖5-2 翼牆柱模擬為半剛性構架示意圖 …………………………149
(a) 原翼牆柱正面圖 …………………………………………………149
(b) 翼牆柱受力變形示意圖 …………………………………………149
(c) 半剛性構架示意圖 ………………………………………………149
圖5-3 試體受力彎矩變化圖 …………………………………… 150
(a) 試體受外力作用變形圖 ………………………………………150
(b) 試體受外力作用彎矩變化圖 ……………………………………150
(c) 彎矩變化詳圖 ……………………………………………………150
圖5-4 柱牆視為一體之撓曲剛度與試驗結果比較示意圖 ………156
圖5-5 翼牆柱反曲點下之懸臂桿模式
(a) 試體正視示意圖及A-A剖面圖 …………………………………159
(b) 翼牆柱受側力變位之模擬I值 …………………………………159
(c) 受側力作用之Ig值 ……………………………………………160
(d) 修正之Igm ……………………………………………………160
圖5-6 CWC試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 …………167
圖5-7 CW1試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 …………167
圖5-8 CW9試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 …………168
圖5-9 CW2試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 …………168
圖5-10 CW6試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 ………169
圖5-11 CW10試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 ………169
圖5-12 CW7試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 ………170
圖5-13 CW8試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 ………170
圖5-14 CW4試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 ………171
圖5-15 CW5試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 ………171
圖5-16 CW3試體半剛性構架模式與試驗結果 曲線比較 ………172
圖5-17 柱長135cm 試體單向加載試驗結果圖 ……………………177
圖5-18 柱長50cm 試體單向加載試驗結果圖………………………177
圖5-19 柱長135cm試體之 與試驗結果Pu與理論計算結果圖 ……178
圖5-20 柱長50cm試體之 與試驗結果Pu與理論計算結果圖 ……178
圖5-21 柱長40cm試體之 與試驗結果Pu與理論計算結果圖 ……179
圖5-22 柱試驗結果Pu與理論計算結果比例圖 ……………………179
圖5-23 翼牆試體受力提升與牆寬之關係圖 ………………………181
圖5-24 日本混凝土學會(JCI)對翼牆柱分析圖…………………183
圖6-1 RC薄膜元素軟化桁架模式之分析示意圖 …………………186
圖6-2 試體受力開裂破壞圖 ………………………………………187
圖6-3 牆體元素應力平衡示意圖 …………………………………187
圖6-4 元素主應力方向 ……………………………………………188
圖6-5 座標系統轉換圖 ……………………………………………189
圖6-6 RC元素之鋼筋與混凝土應力疊加示意圖 ………………189
圖6-7 縱向應變引起之剪應變 ……………………………………190
圖6-8 橫向應變引起之剪應變 ……………………………………190
圖6-9 主壓應變引起之剪應變 …………………………………190
圖6-10 Vecchio and Collins之應力-應變軟化曲線關係圖 ……192
圖6-11 完全彈塑性鋼筋之應力-應變關係圖 ……………………193
圖6-12 試體CW1之剪力與剪力變位圖 …………………………203
圖6-13 試體CW2之剪力與剪力變位圖 ……………………………203
圖6-14 試體CW3之剪力與剪力變位圖 ……………………………204
圖6-15 試體CW4之剪力與剪力變位圖 …………………………204
圖6-16 試體CW5之剪力與剪力變位圖 …………………………205
圖6-17 試體CW6之剪力與剪力變位圖 …………………………205
圖6-18 試體CW7之剪力與剪力變位圖 ……………………………206
圖6-19 試體CW8之剪力與剪力變位圖 ……………………………206
圖6-20 試體CW9之剪力與剪力變位圖 ………………………207
圖6-21 試體CW10之剪力與剪力變位圖 ………………………207
照片目錄
照片3-1 柱主試驗構架 …………………………………………43
照片3-2 柱試驗用驅動器 ………………………………………43
照片3-3 柱試驗用電動油壓機及油 …………………………………43
照片3-4 翼牆柱主試驗構架 …………………………………………43
照片3-5 翼牆柱重覆漸大加載試驗油壓驅動器 ……………………43
照片3-6 軸力桿load cell桿律定……………………………………43
照片3-7 翼牆柱重覆漸大加載試驗主控制 …………………………44
照片3-8 DC-1200資料蒐集器…………………………………………44
照片3-9 附掛式測微計(clip-on gauge)……………………………44
照片3-10 懸臂計(cantilever gauge) …………………………44
照片3-11 個人電腦……………………………………………………44
照片3-12 翼牆模板組立………………………………………………44
照片4-1 試體CTM1試驗過程 ………………………………………110
照片4-2 試體CTM1試驗結束…………………………………………110
照片4-3 試體CTM2試驗過程…………………………………………111
照片4-4 試體CTM2試驗結束…………………………………………111
照片4-5 試體CTR1試驗過程…………………………………………112
照片4-6 試體CTR1試驗結束…………………………………………112
照片4-7 試體CTR2試驗過程 ………………………………………113
照片4-8 試體CTR2試驗結束…………………………………………113
照片4-9 試體CCM1試驗過程 ………………………………………114
照片4-10 試體CCM1試驗結束 ………………………………………114
照片4-11 試體CCM2試驗過程 ………………………………………115
照片4-12 試體CCM2試驗結束 ………………………………………115
照片4-13 試體CCR1試驗過程 ………………………………………116
照片4-14 試體CCR1試驗結束 ………………………………………116
照片4-15 試體CCR2試驗過程 ………………………………………117
照片4-16 試體CCR2試驗結束 ………………………………………117
照片4-17 試體STM1試驗過程 ………………………………………118
照片4-18 試體STM1試驗結束 ………………………………………118
照片4-19 試體STM2試驗過程 ………………………………………119
照片4-20 試體STM2試驗結束 ………………………………………119
照片4-21 試體STR1試驗過程 ………………………………………120
照片4-22 試體STR1試驗結束 ………………………………………120
照片4-23 試體STR2試驗過程 ………………………………………121
照片4-24 試體STR2試驗結束 ………………………………………121
照片4-25 試體SCM1試驗過程 ………………………………………122
照片4-26 試體SCM1試驗結束 ………………………………………122
照片4-27 試體SCM2試驗過程 ………………………………………123
照片4-28 試體SCM2試驗結束 ………………………………………123
照片4-29 試體SCR1試驗過程 ………………………………………124
照片4-30 試體SCR1試驗結束 ………………………………………124
照片4-31 試體SCR2試驗過程 ………………………………………125
照片4-32 試體SCR2試驗結束 ………………………………………125
照片4-33 CWC試體試驗前 …………………………………………126
照片4-34 CWC試體架設試驗設備 …………………………………126
照片4-35 CWC試體達Pcr時開裂圖 …………………………………126
照片4-36 CWC試體達Py時開裂圖 …………………………………126
照片4-37 CWC試體達Pu時開裂圖……………………………………126
照片4-38 CWC試體試驗最終階段……………………………………126
照片4-39 CWC試體試驗結束…………………………………………127
照片4-40 CWC試驗結果………………………………………………127
照片4-41 CW1試體試驗前……………………………………………128
照片4-42 CW1試體架設試驗設備……………………………………128
照片4-43 CW1試體達Pcr時開裂圖 ……………………………128
照片4-44 CW1試體達Py時開裂圖 …………………………………128
照片4-45 CW1試體達Pu時開裂圖 …………………………………128
照片4-46 CW1試體試驗最終階段 …………………………………128
照片4-47 CW1試體試驗結束…………………………………………129
照片4-48 CW1試驗結果………………………………………………129
照片4-49 CW9試體試驗前……………………………………………130
照片4-50 CW9試體架設試驗設備……………………………………130
照片4-51 CW9試體達Pcr時開裂圖 …………………………………130
照片4-52 CW9試體達Py時開裂圖……………………………………130
照片4-53 CW9試體達Pu時開裂圖……………………………………130
照片4-54 CW9試體試驗最終階段 …………………………………130
照片4-55 CW9試體試驗結束…………………………………………131
照片4-56 CW9試驗結果………………………………………………131
照片4-57 CW2試體試驗前……………………………………………132
照片4-58 CW2試體架設試驗設備……………………………………132
照片4-59 CW2試體達Pcr時開裂 ……………………………………132
照片4-60 CW2試體達Py時開裂圖 …………………………………132
照片4-61 CW2試體達Pu時開裂圖 …………………………………132
照片4-62 CW2試體試驗最終階段……………………………………132
照片4-63 CW2試體試驗結束…………………………………………133
照片4-64 CW2試驗結果………………………………………………133
照片4-65 CW10試體試驗前 …………………………………………134
照片4-66 CW10試體架設試驗設備 …………………………………134
照片4-67 CW10試體達Pcr時開裂圖…………………………………134
照片4-68 CW10試體達Py時開裂圖 …………………………………134
照片4-69 CW10試體達Pu時開裂圖 …………………………………134
照片4-70 CW10試體試驗最終階段 …………………………………134
照片4-71 CW10試體試驗結束 ………………………………………135
照片4-72 CW10試驗結果 ……………………………………………135
照片4-73 CW6試體試驗前……………………………………………136
照片4-74 CW6試體架設試驗設備……………………………………136
照片4-75 CW6試體達Pcr時開裂圖 …………………………………136
照片4-76 CW6試體達Py時開裂圖……………………………………136
照片4-77 CW6試體達Pu時開裂圖……………………………………136
照片4-78 CW6試體試驗最終階段……………………………………136
照片4-79 CW6試體試驗結束…………………………………………137
照片4-80 CW6試驗結果………………………………………………137
照片4-81 CW7試體試驗前……………………………………………138
照片4-82 CW7試體架設試驗設備……………………………………138
照片4-83 CW7試體達Pcr時開裂圖 …………………………………138
照片4-84 CW7試體達Py時開裂圖……………………………………138
照片4-85 CW7試體達Pu時開裂圖……………………………………138
照片4-86 CW7試體試驗最終階段……………………………………138
照片4-87 CW7試體試驗結束…………………………………………139
照片4-88 CW7試驗結果………………………………………………139
照片4-89 CW8試體試驗前……………………………………………140
照片4-90 CW8試體架設試驗設備……………………………………140
照片4-91 CW8試體達Pcr時開裂圖 …………………………………140
照片4-92 CW8試體達Py時開裂圖……………………………………140
照片4-93 CW8試體達Pu時開裂圖 …………………………………140
照片4-94 CW8試體試驗最終階段……………………………………140
照片4-95 CW8試體試驗結束…………………………………………141
照片4-96 CW8試驗結果………………………………………………141
照片4-97 CW4試體試驗前……………………………………………142
照片4-98 CW4試體架設試驗設備……………………………………142
照片4-99 CW4試體達Pcr時開裂圖 …………………………………142
照片4-100 CW4試體達Py時開裂圖 …………………………………142
照片4-101 CW4試體達Pu時開裂圖 …………………………………142
照片4-102 CW4試體試驗最終階段 …………………………………142
照片4-103 CW4試體試驗結束 ………………………………………143
照片4-104 CW4試驗結果 ……………………………………………143
照片4-105 CW5試體試驗前 …………………………………………144
照片4-106 CW5試體架設試驗設備 …………………………………144
照片4-107 CW5試體達Pcr時開裂圖…………………………………144
照片4-108 CW5試體達Py時開裂圖 …………………………………144
照片4-109 CW5試體達Pu時開裂圖 …………………………………144
照片4-110 CW5試體試驗最終階段 …………………………………144
照片4-111 CW5試體試驗結束 ………………………………………145
照片4-112 CW5試驗結果 ……………………………………………145
照片4-113 CW3試體試驗前 …………………………………………146
照片4-114 CW3試體架設試驗設備 …………………………………146
照片4-115 CW3試體達Pcr時開裂圖…………………………………146
照片4-116 CW3試體達Py時開裂圖 …………………………………146
照片4-117 CW3試體達Pu時開裂圖 …………………………………146
照片4-118 CW3試體試驗最終階段 …………………………………146
照片4-119 CW3試體試驗結束 ………………………………………147
照片4-120 CW3試驗結果 ……………………………………………147
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