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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:簡巧涵
研究生(外文):Qiao-Han Jian
論文名稱:間接接合型鋼框架斜撐在RC構架之耐震補強研究
論文名稱(外文):Study of Steel Frame Bracing System with Indirect Connectionon Seismic Retrofitting of RC Frame
指導教授:黃世建黃世建引用關係
口試委員:鍾立來蕭輔沛
口試日期:2015-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:189
中文關鍵詞:耐震補強鋼筋混凝土構架鋼框架斜撐隅板補強接合部變形能力
外文關鍵詞:seismic retrofitreinforced concrete framesteel bracing systemgusset platemortar connectiondeformation capacity
相關次數:
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目前國內對既有建築物之補強相當關注,本研究針對間接接合型鋼框架斜撐補強工法進行探討,建議一套有效的設計方法提供工程師參考,希望補強後構架不僅增加垂直承載力及側力強度,亦能發展良好之變形能力,達成80%最大側推強度時,層間變位角2%以上之目標。
本年度研究著重於接合部之詳細設計,參考ACI 318-14之錨栓設計公式與HILTI固定設計手冊,進行接合部強度評估,並參考日本接合部斷面配置,最後建議了一套設計步驟,進而設計試體M16及M20進行實驗驗證。
實驗結果發現,相同層間變位角下,螺旋箍筋部分砂漿剝落嚴重,而矩形箍筋部分砂漿仍維持良好,比較可惜的是本次試驗接合部發生非預期破壞,剪力釘剪斷於銲接部分,使力量集中於角落砂漿,為避免此種破壞模式,建議剪力釘配置應進行改善。試體M16及M20斜撐皆挫屈使構架發揮良好韌性,試體M16補強倍率5倍,80%最大強度時層間變位角達3.7%,試體M20補強倍率7倍,80%最大強度時層間變位角達1.88%,結論本研究建議之設計步驟,能有效評估間接接合型鋼框架斜撐補強工法之補強效率,並達成變形能力目標。


Nowadays, Taiwan has been working on researches of seismic retrofitting on existing reinforced concrete buildings. This study focuses on the retrofitting method of using steel frame bracing system with indirect connection, and suggests an effective design procedure for engineers to use. It is expected that this retrofitting method can help existing RC buildings not only increasing vertical bearing capacity and lateral strength, but also developing good deformation ability which is defined as drift ratio develop higher than 2% when 80% of maximum lateral force happened.
This study focuses on the design detailing of mortar connection between steel bracing system and RC frame. The strength of mortar connection is evaluated by using design equations of anchors from ACI 318-14 and HILTI design manual. The configuration of mortar connection refers to design manual of Japan. Gathering all the design requirements, we suggest a design procedure and design specimen M16 and M20 to check the usability of proposed design method.
According to the observation from test results, at same drift ratio, mortar in the connection with spiral spalled dramatically while that with square stirrups remained well. Unfortunately, an unexpected failure, which is that studs in the connection had split at weld, made the stress concentration happened at corner mortar. To avoid this kind of failure mode, we suggest that the arrangement of studs needs to be improved. Specimens, M16 and M20, have developed good ductility due to brace buckling. Specimen M16’s deformation capacity is 3.7% with the retrofitting ratio of 5, while Specimen M20’s deformation capacity is 1.88% with the retrofitting ratio of 7. In conclusion, the proposed design method can not only help engineers effectively assess the retrofitting effectiveness of steel bracing system with indirect connection applied on RC frame, but also help reaching the target of deformation capacity.


口試委員會審定書 I
誌謝 II
摘要 III
Abstract IV
目錄 VI
表目錄 VIII
圖目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容與方法 1
第二章 文獻回顧 3
2.1 美國混凝土協會 3
2.1.1 柱之剪力強度 3
2.1.2 混凝土結構用錨栓 4
2.2 喜利得(HILTI)固定技術手冊 12
2.3 日本既有鋼筋混凝土建築物耐震修改設計指針 14
2.4 美國鋼結構協會 16
2.4.1 鋼斜撐預期發展強度 16
2.4.2 隅板設計及檢核 17
2.5 實驗回顧 20
第三章 實驗回顧與建議設計流程 21
3.1 傳力機制與實驗觀察比對 21
3.1.1 界面剪力與斜撐隅板分力 21
3.1.2 角隅拉力強度與隅板分力 23
3.2 建議補強設計流程 24
第四章 試體設計與實驗配置 29
4.1 構架設計 29
4.2 補強設計 30
4.2.1 M16試體設計 30
4.2.2 M20試體設計 38
4.3 試體製作 45
4.4 測試佈置 45
4.5 量測系統佈置 47
4.6 測試步驟 47
第五章 試驗觀察與結果 49
5.1 材料試驗 49
5.1.1 混凝土抗壓試驗 49
5.1.2 無收縮水泥砂漿抗壓試驗 49
5.1.3 鋼筋及鋼材拉伸試驗 49
5.2 試驗觀察 50
5.2.1 試體M16 51
5.2.2 試體M20 52
5.3 試驗結果討論 53
第六章 結論與建議 57
6.1 結論 57
6.2 未來研究建議 57
參考文獻 59
附錄A 試體M16-3及M20-3詳細計算 155
附錄B 量測儀器頻道對照表 187


[1]
国土交通省住宅局建築指導課,「2001年改訂版既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震改修設計指針」,財団法人日本建築防災協会,民國91年9月,377頁。
[2]
蕭輔沛、鍾立來、葉勇凱、簡文郁、沈文成、邱聰智、周德光、趙宜峰、翁樸文、楊耀昇、褚有倫、涂耀賢、柴駿甫、黃世建,「校舍結構耐震評估與補強技術手冊-第三版」,NCREE-09-023,台北,民國98年11月,325頁。
[3]
林叡延,「補強用鋼框架斜撐與既有RC構架之接合研究」,碩士論文,國立台灣大學土木工程系,台北,民國102年7月,140頁。
[4]
楊季軒,「間接接合型鋼框架斜撐在鋼筋混凝土構架耐震補強之應用」,碩士論文,國立台灣大學土木工程系,台北,民國103年7月,285頁。
[5]
ACI Committee 318, “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary on Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 138R-14),” American Concrete Institute, 2014, 519pp.
[6]
喜利得股份有限公司,「HILTI固定技術手冊」,2006,327頁。
[7]
AISC 341-10, “Seismic Provisions for Structural Steel Buildings,” American Institute of Steel Construction (AISC), Chicago, Illinois., 2010, 355pp.
[8]
AISC 325-05, “Steel Construction Manual,” American Institute of Steel Construction (AISC), Chicago, Illinois., 2005, 2183pp.
[9]
ICC Evaluation Service, “ICC Evaluation Report ERS-2322 for HILTI HIT-RE500-SD Adhesive Anchors in Cracked and Uncracked Concrete,”2010, 52pp.
[10]
蔡克銓、吳安傑、林保均、魏志毓與莊明介,2012,「槽接式挫屈束制支撐與脫層材料性能研究」,結構工程,第二十七卷,第三期,第29-59頁。
[11]
Whitmore, R. E., “Experimental Investigation of Stresses in Gusset Plate,” University of Tennessee, Engineering Experiment Station, Bulletin No. 16, May 1952, 33pp.
[12]
陳雅婷,「台灣中小學校舍結構耐震能力評估之研究」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程學系,台北,民國95年6月,198頁。
[13]
江文卿,「既有校舍結構耐震能力之現地實驗研究」,博士論文,國立台灣科技大學營建工程學系,台北,民國97年7月,756頁。
[14]
中華民國結構工程學會,「鋼結構設計手冊:極限設計法」,科技圖書,台北,2003,468頁。
[15]
CNS 2112 G2014,「金屬材料拉伸試驗試片」,經濟部標準檢驗局,民國101年,11頁。


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