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研究生:黃明田
研究生(外文):Ming-Tang Hwang
論文名稱:韌性鋼筋混凝土剪力牆-構架互制實驗研究
論文名稱(外文):Experimental Study on Ductile Reinforced Concrete Framed Shear Walls
指導教授:邱耀正邱耀正引用關係
指導教授(外文):Yaw-Jeng Chiou
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:鋼筋混凝土剪力牆
外文關鍵詞:shear wallReinforced Concrete
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剪力牆是一種相當經濟有效的耐震構件,而如何有效地運用牆體鋼筋的排列方式來增加混凝土剪力牆抗震的韌性與剛度,實有探討與研究的必要。目前國內外對於含邊界構件之剪力牆,雖已有不少研究成果,但其對於牆體的配筋方式幾乎都是是屬於一般傳統的垂直筋和水平筋。那是否有其他方式的配筋法可以增加剪力牆的強度、剛度、韌性?因此如何有效地運用鋼筋,在相同數量的鋼筋之下,利用排列方式的不同來增加剪力牆的強度與剛度以及韌性,實為工程設計上一個蠻重要的課題。
本文首先用含邊界構件之鋼筋混凝土剪力牆,將牆體鋼筋排成斜向45度的排列方式來進行試驗。總共試驗了4個試體,其中試體之淨高除以牆淨寬之比例分別為0.74與1的含邊界構件剪力牆各2個,牆體的外部尺寸與余明松的試體皆相同,而且排成斜向排列的牆體內鋼筋的總量也與余明松的相對應的試體相同,以方便做對照與比較之用。再來本文將嘗試另一種構想,就是運用放射狀排列的配筋方式,一樣是與余明松兩個中型牆、兩個低型牆相對應的試體鋼筋總數量也是都相同,這樣一來就可以比較出傳統、斜向排列、放射狀排列三種配筋方法的強度、剛度、韌性了。之後本文又將高寬比為1的中型剪力牆根據斜向配筋與放射狀配筋的缺點做改良,分別又各做了一個試體。最後又將低型剪力牆用斜向與傳統水平-垂直綜合的方式配筋來做實驗。在許多方法的嚐試中主要是希望可以找出一個最好的方法,達成強化剪力牆耐震能力的目的。
本文將建立在各種配筋方式下之剪力、撓曲開裂強度、剪力與撓曲極限強度之建議計算公式。另外建立模擬剪力牆載重與位移關係之模擬曲線,並與試驗結果進行比較,以得到適用於RC剪力牆之強度計算公式。
1.強度計算:撓曲開裂、極限載重,依ACI規範對梁開裂、極限彎矩之規定計算。剪力開裂載重,依ACI剪力開裂公式計算。剪力極限載重,本文根據試驗結果,和對於試體破壞過程與最後的破壞模式的觀察,引導鋼筋抗剪強度計算公式。
2.載重-位移曲線預測:參考相關碩士論文之建議公式,以及本文試體的遲滯圈圖中的破壞包絡線,模擬出載重-位移曲線。
中文摘要…………………… Ⅰ
誌謝 …………………… III
章節目錄…………………… IV
圖目錄 …………………… VII
表目錄 …………………… X
符號說明表 …………………… XI
第一章 緒論
1-1 研究動機………………………01
1-2 文獻回顧………………………01
1-3 研究目的………………………02
1-4 研究方法………………………03
1-4-1 試體試驗………………………03
1-4-2 理論分析………………………03
1-5 本文適用範圍 ………………………04
第二章 試體製作與試驗儀器的架設
2-1 試驗準備計劃………………………05
2-2 材料性質 ………………………05
2-2-1混凝土 ………………………05
2-2-2鋼筋 ………………………06
2-3 試驗設備 ………………………06
2-3-1基座鋼樑 ………………………06
2-3-2千斤頂 ………………………06
2-3-3傳力剛帽 ………………………07
2-3-4油壓機 ………………………07
2-3-5 資料收集系統………………………07
2-4 試體製作………………………08
2-5 試驗準備………………………09
第三章 試驗過程與試驗結果
3-1 概述 ………………………12
3-2 試驗過程及結果………………………14
試體 LWFD1………………………14
試體 LWFD2………………………17
試體 LWFD1a………………………19
試體 LWFD2a………………………21
試體 MWFD1………………………23
試體 MWFD2………………………25
試體 MWFD1a………………………28
試體 MWFF1a………………………30
3-3 試驗結果討論………………………33
第四章 強度計算與位移曲線預測
4-1 概述 ………………………35
4-2 撓曲開裂強度計算………………………35
4-3 撓曲極限強度計算………………………36
4-4 剪力開裂強度計算………………………37
4-5 本文建議之剪力極限載重公式………………………38
4-6 位移曲線建立………………………39
4-6-1 降伏點座標的計算………………………39
4-6-2 極限點座標的計算………………………41
第五章 結論與建議
5-1 結論………………………43
5-2 建議………………………44
參考文獻 ………………………45
附圖………………………47
附表………………………92
附錄一 鋼筋載重-應變圖………………………97
附錄二 扇形配筋試體…………………… 101
1.ACI 318-83, “Building Code Requirements fpr Reinforced Concrete”, Americdan Concrete Institute, 1983.
2.Barda, F., J.M. Hanson, and W.G. Corley, “Shear Strength of Low-Rise Walls with Boundary Elements,” R.C. Structure in Seismic Zones, ACI, edited by N.M. Hawkins, 1977.
3.Benjamin, Jack R., and Harry A. Williams, “The Behavior of One-Story Reinforced Shear Wall,” Journal of the Structural Division, ASCE, May, pp.1254-1-pp.1254-49, 1957.
4.Fintel, M., “Shear wall─An Answer for Seismic Resistance,” Concrete International, July, pp.48-53, 1991.
5.Yamada, M., H. Kawamura, and K. Katagihara, “Reinforced Concrete Shear Walls Without Openings Test and Analysis,” Shear in Reinforced Concreted, Vols. 1&2 Combined Edition, pp.539-558,1974.
6.李嘉泰,「低型剪力牆之鋼筋配置對其耐震行為之影響」,碩士論文,成功大學建築研究所,1987。
7.郭雄銘,「鋼筋混凝土低型剪力牆承受反向重覆載重之行為研究」,碩士論文,成功大學建築研究所,1986。
8.國家地震工程研究中心,1999年9月21日台灣中部集集地震初步勘災報告(二),報告編號:NCREE-99-031,1999。
9.賴慶鴻,「鋼筋混凝土剪力牆強度與剛度之試驗與分析」,碩士論文,成功大學建築研究所,1999。
10.羅必達,「低型鋼筋混凝土剪力牆承受反向重覆載重之剛度變化及耐震診斷研究」,碩士論文,成功大學建築研究所,1988。
11.李威聰,「含牆鋼筋混凝土構架試驗研究」,碩士論文,成功大學土木研究所,2001。
12.余明松,「低型RC剪力牆-構架互制實驗研究」,碩士論文,成功大學土木研究所,2002。
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