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研究生:王威鈞
研究生(外文):Wei-JiunWang
論文名稱:鋼筋混凝土梁承受火害之強度分析
論文名稱(外文):Analysis of Strength of Reinforced Concrete Beam Subjected to Fire
指導教授:方一匡方一匡引用關係
指導教授(外文):I-Kuang Fang
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:181
中文關鍵詞:耐火性能梁柱複合構件火害溫度混凝土
外文關鍵詞:fire resistancebeam-column sub-assemblagesfiretemperatureconcrete
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  鋼筋混凝土為現今房屋結構材料之主體,而耐火性能為建築物結構設計的重要指標之一。本研究旨在探討鋼筋混凝土梁柱複合構件在高溫中、後之強度衰減情形與變形特性,同時利用ANSYS軟體分析試體內部溫度變化。本研究共測試2座實尺寸之梁柱複合構件試體,本文主要針對普通混凝土試體BNC1及自充填混凝土試體BSC1的梁進行研究,並與前期研究試體之成果相對照。
  在高溫中,因梁試體受熱膨漲,使得梁末端反力減少,因此,梁柱接頭點至第一個加載點(距柱1.75 m處)間的剪力會增加,負彎矩區之彎矩在高溫中也會增加,而正彎矩區的彎矩則相對減少。梁試體在升溫過程中,正彎矩區之彎矩強度折減情形大於負彎矩區,此因梁底部混凝土及張力鋼筋所提供的強度受到高溫有明顯折減之故。
  在殘餘強度測試中,試體之梁加載至服務載重的1.9-2.3倍時,梁之撓度開始出現明顯增加,最後均於第二個加載點(距柱4.35 m)發生發生版頂部混凝土壓碎之撓曲破壞,本研究所預測BNC1與 BSC1試體之極限載重與實測值之比值分別為0.76與0.78。

Reinforced concrete is the primary construction material of buildings nowadays, and fire resistance is one of the critical factors considered in design of buildings. This thesis aims at studying the behavior of beam-column sub-assemblage during preheating, heating and residual strength stages. Meanwhile, the ANSYS software is used to predict the temperature distribution of specimens. In experimental study, two full-scale beam-column sub-assemblage specimens were tested (BNC1 and BSC1). This thesis is focused on the study of beam in ordinary concrete specimens, BNC1, and self-compacting concrete specimens, BSC1.
In the heating phase, the thermal expansion of beam reduced the reaction at support, which led to the increase of shear force within the 1st loading point (at 1.75 m from the column) and joint and then increase of negative moment at joint, and decrease of positive moment at the 2nd loading point (at 4.35 m from the column). The decrease of positive moment is greater than that of negative moment, because more reduction in the strength of concrete and reinforcement occurred at the bottom of beam in the heating stage.
In the residual strength test, the deflection of beam in both specimens became pronounced as the total beam load reached 1.9-2.3 times of service load. Both specimens failed in typical ductile flexural mode by the crushing of concrete at top slab of second load point. The ratio of predicted to measur failure load of the two specimens are 0.76 and 0.78, respectively.

摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 IX
符號表 XIII
第一章 緒論 1
1-1 研究動機及目的 1
1-2 研究方法 1
第二章 文獻回顧 3
2-1 混凝土在高溫中之性質 3
2-2 混凝土在高溫中之力學性質 13
2-3 鋼筋在高溫中之力學性質 22
2-4 鋼筋混凝土構件在高溫中之承力行為 28
2-5 鋼筋混凝土梁構件耐火相關規範 29
第三章 試驗規劃及試驗方法 33
3-1 實尺寸複合構件試體之規劃與製作 33
3-2 加載與加溫設備 41
3-3 量測儀器及量測方法 44
3-3-1 量測儀器 44
3-3-2 量測方法 46
3-4 試驗程序及方法 56
3-5 材料試驗 59
3-5-1 混凝土圓柱試體的試驗規劃及試驗程序 59
3-5-2 竹節鋼筋的試體規劃及試驗程序 65
第四章 數值模擬與分析 71
4-1 數值模擬原理簡介 71
4-2 熱學參數 74
4-3 數值模擬構件之溫度場 76
4-4 預測梁在高溫中之殘餘強度 81
4-4-1梁在高溫中殘餘撓曲強度的分析 81
4-4-2梁在高溫中殘餘剪力強度的分析 88
4-5 預測梁在高溫後之殘餘強度 91
4-5-1梁在高溫後殘餘撓曲強度的分析 91
4-5-2梁在高溫後殘餘剪力強度的分析 98
第五章 結果與討論 101
5-1 高溫試驗中、後梁柱複合構件表面之觀察 101
5-2 高溫試驗中梁內部溫度之變化 112
5-2-1 梁內部溫度變化之探討 112
5-2-2 梁內部溫度預測值與實測值之比較 129
5-3 梁在服務載重作用下之行為 139
5-3-1 高溫試驗前載重與撓度之關係 139
5-3-2 高溫試驗中載重與撓度之關係 142
5-3-3 高溫試驗中之強度變化 154
5-4 高溫試驗後梁之承載行為與殘餘強度 159
5-4-1 載重與撓度之關係 159
5-4-2 梁尾端反力與構件承力行為 162
5-4-3 梁之破壞模式 166
第六章 結論 174
參考文獻 179

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