淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
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系統識別號 U0002-3008200919545700
中文論文名稱 鋼筋混凝土梁柱交會區內不連續梁主筋彎鉤配置細節之研究
英文論文名稱 Anchorage Effects of Discontinuity Reinforced Bar in Bean-Column Joints
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 黃峻賢
研究生英文姓名 Jun-Xian Huang
電子信箱 final8250520@gmail.com
學號 695380096
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-06-12
論文頁數 262頁
口試委員 指導教授-廖國偉
委員-林克強
委員-高金盛
中文關鍵字 梁柱接頭  圍束核心  梁端塑鉸  位移載重 
英文關鍵字 beam-column connection  confined core  beam plastic hinges  displacement control 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 本研究主要探討鋼筋混凝土韌性抗彎構架中,梁主筋於梁柱接頭無法連續時,90°標準彎鈎錨定方向對梁柱接頭耐震行為之影響。根據現行ACI 318-08第21.7.5.1節及土木401-96第15.6.4.1節規定,“受拉鋼筋之90°彎鈎應置於柱或梁構材之圍束核心 ( confined core ) 中”,因此一般認定當受拉梁主筋必須於梁柱接頭中結束時,錨定用之90°彎鉤應朝向交會區中心,另外依據由梁柱交會區受剪力之壓拉桿模型也發現,在交會區受剪極限狀態下,梁主筋之90°彎鈎朝向交會區中心比朝向交會區外側,可提供交會區較佳之圍束作用。本研究共進行八組實尺寸梁柱接頭 ( 五組內柱梁柱接頭及三組外柱梁柱接頭 ) 試驗,試體之梁柱交會區剪力強度分別ACI 318-08規範與軟化壓拉桿模型建議之強度設計,對梁端施加反覆逐漸增大之位移載重進行試驗,探討梁下層主筋在梁柱接頭不連續時,其90°彎鈎往梁柱交會區核心外部錨定對梁柱接頭強度及韌性與梁端塑鉸發展之影響。
試驗結果顯示,在八組試體中,三組試體因梁主筋發生非設計允許之錨定破壞,而提前結束試驗,其餘五組試體均為試體梁於梁柱接頭處產生梁端塑鉸之破壞。此五組試體具有相同之正、負彎矩拉力鋼筋比,其彎矩強度的發展並無明顯差異,此顯示試體梁主筋90°彎鈎錨定於交會區核心外,未發現試體整體強度發展較差之現象,研判此結果與梁柱交會區剪力強度需求不高有關;但從梁柱交會區裂縫之觀察及交會區剪力變形的比較可發現梁主筋90°彎鈎往梁柱交會區外部錨定者,其交會區裂縫生成較多且交會區剪力變形較為明顯。另外統計八組試體中十三支試體梁之正、負彎矩勁度發現,若以梁彎矩包絡線在0.5 %變形內之平均勁度定義為梁之起始撓曲勁度,此勁度約僅佔梁矩形全斷面彈性勁度之22 %至32 %之間,同時由分析中也顯示,此勁度與梁拉力鋼筋比約呈線性關係。利用本研究有限之研究成果,本文也提出一梁構件於梁端產生塑鉸機構三線性簡化分析模型。
英文摘要 The objective of this study is to investigate the influence of the discontinuous beam flexural reinforcements, in the area of beam-column joint, on the seismic performance. According to the ACI 318-08 and Taiwan’s Concrete Engineering Design Specification and Commentary (401-96) provisions, “the 90-degree hook shall be located within the confined core of a column or of a boundary element”, indicating that 90-degree anchoring hooks should be directed to the joint core if the beam flexural bars have to be ended in this region. Also, based on the strut and tie model, when the 90-degree hooks is arranged within the core region, the confinement effect will be better with the consideration of shear force limit state, and thus have better performance. In this study, we conduct eight full size experiments (five of them are interior beam-column connections and three of them are exterior beam-column connection) to investigate the influence of the location of the 90-degree hooks’ on the performance of beam-column joints. The shear strength of the specimens are designed based on the recommendation of the ACI 318-08 code and the strut and tie model. The method of displacement control is used during each test.
Three tests fail to reach the design target due to the early anchor damaged, on the other hand, plastic hinges are found in the end of beam which is in the vicinity of the beam-column joint in the remaining five tests. Note that the development moment strengths of these five tests are close with identical positive and negative flexural reinforcement ratio, indicating that there is no apparent effect due to the different location of 90-degree hooks. The shear force requirement in the joint area is not very high could be the reason. Tests also show that more cracks and shear deformation are found in the beam-column joint area, in which the 90-degree hooks is directed to outside region of joint. In the end, we calculate the initial flexural stiffness of each beam by offset 0.5% deformation. From the calculated results, the initial stiffness is about 22-32% of the elastic stiffness. We also found that the initial stiffness is linear with the reinforcement ratio. This study also proposed a simplified tri-linear model to predict the plastic hinge mechanism in the beam area nearby the joint.
論文目次 第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 3
1.3 研究目的 5
第二章 文獻回顧 6
2.1 梁柱接頭主筋彎鈎方向 6
2.2 國外現行規範於梁柱接頭剪力設計規定 7
2.2.1 ACI 352R-02 設計建議 8
2.2.2 ACI 318-08 耐震規定 10
2.3 軟化壓拉桿模型之簡易評估法 12
第三章 實驗計劃 21
3.1 試體之研究參數 21
3.2 試體設計 22
3.2.1 ACI 318-08規範設計之計算例 24
3.2.2 軟化壓拉桿模型之簡易評估法設計 26
3.3 實驗裝置 28
3.3.1 試驗配置 28
3.3.2 量測計劃 29
3.2.3 試驗方法 30
3.2.4 實際材料強度 30
第四章 實驗過程 31
4.1 梁柱接頭試體之實驗過程 31
4.2 實驗過程之總結 41
第五章 實驗結果分析與討論 42
5.1 彎矩強度之發展與行為 42
5.2 梁柱交會區剪力強度之探討 45
5.3 梁柱接頭各試體變形之探討 47
5.4 鋼筋應變量測 48
5.5 試體韌性與消能行為 51
5.6 回歸模型及鋼筋比與勁度之探討 52
第六章 結論與建議 55
6.1 結論 55
6.2 建議 57
參考文獻 58
附錄A 194
附錄B 198
附錄C 240

表 目 錄
表2-1 ACI 352R-02梁柱接頭γ參數表 60
表3-1 梁柱接頭試驗之八組試體設計參數表 61
表3-2 混凝土實際抗壓強度表 62
表3-3 鋼筋實際材料強度表 62
表4-1 所有試體梁面裂縫寬度量測表 63
表5-1 實際材料強度與實驗之彎矩、剪力強度表 64
表5-2 梁柱接頭試體每一循環消能比 65
表5-3 總變形轉角之迴歸模型勁度與梁之鋼筋比關係表 67
表5-4 梁端分量變形轉角之迴歸模型勁度與梁之鋼筋比關係表 67
表5-5 平均之單筋梁計算及實驗彎矩強度與梁之鋼筋比關係表 67
表5-6 平均之雙筋梁計算及實驗彎矩強度與梁之鋼筋比關係表 67

圖 目 錄
圖1-1 (a)、(b)為梁柱接頭之交會區鋼筋配置圖 68
圖1-2 實務上角柱鋼筋排列之情形圖 69
圖1-3 梁端受側向力作用下之變形圖 69
圖2-1 梁柱交會區與梁柱接頭之示意圖 70
圖2-2 ACI352R-02柱連續之梁柱接頭圍束條件分類圖 71
圖2-3 ACI 352R-02柱不連續之梁柱接頭圍束條件分類圖 72
圖2-4 ACI 352R-02梁柱交會區有效寬度示意圖 73
圖2-5 ACI 318-05規範之接頭抗剪有效面積 74
圖2-6 內柱梁柱接頭之交會區力平衡示意圖 74
圖2-7 外柱梁柱接頭之交會區力平衡示意圖 75
圖2-8 ACI 318-08 90°標準彎鉤鋼筋示意圖 75
圖2-9 內柱梁柱交會區之壓拉桿模型 76
圖2-10 對角受壓節點上之混凝土壓桿力 76
圖2-11 壓拉桿模型示意圖 77
圖2-12 軟化壓拉桿之對角、水平與垂直機制關係圖 78
圖2-13 垂直及水平拉桿有效面積示意圖 79
圖2-14 軟化壓拉桿模型之簡易評估法 80
圖3-1 試體SP1與SP1A之梁柱接頭試體尺寸與配筋圖 81
圖3-2 試體SP2與SP3之梁柱接頭試體尺寸與配筋圖 81
圖3-3 試體SP1B之梁柱接頭試體尺寸與配筋圖 82
圖3-4 試體SP4之梁柱接頭試體尺寸與配筋圖 82
圖3-5 試體SP5、SP5A之梁柱接頭試體尺寸與配筋圖 83
圖3-6 內柱梁柱接頭試驗構架圖 83
圖3-7 外柱梁柱接頭試驗架構圖 84
圖3-8 內柱型式梁柱接頭外部量測儀器架設圖 85
圖3-9 外柱型式梁柱接頭外部量測儀器架設圖 86
圖3-11 外柱形式梁柱接頭試體之梁主筋應變計配置圖 87
圖3-12 所有試體柱主筋應變計配置圖 87
圖3-13 所有試體交會區箍筋應變計配置圖 88
圖3-14 試驗之施載程序圖 88
圖4-1 試體SP1南梁彎矩與總變形轉角關係圖 114
圖4-2 試體SP1北梁彎矩與總變形轉角關係圖 114
圖4-3 試體SP2南梁彎矩與總變形轉角關係圖 115
圖4-4 試體SP2北梁彎矩與總變形轉角關係圖 115
圖4-5 試體SP3南梁彎矩與總變形轉角關係圖 116
圖4-6 試體SP3北梁彎矩與總變形轉角關係圖 116
圖4-7 試體SP1A南梁彎矩與總變形轉角關係圖 117
圖4-8 試體SP1A北梁彎矩與總變形轉角關係圖 117
圖4-9 試體SP1B南梁彎矩與總變形轉角關係圖 118
圖4-10 試體SP1B北梁彎矩與總變形轉角關係圖 118
圖4-11 試體SP4南梁彎矩與總變形轉角關係圖 119
圖4-12 試體SP5南梁彎矩與總變形轉角關係圖 119
圖4-13 試體SP5A南梁彎矩與總變形轉角關係圖 120
圖5-1 試體SP1南端梁各迴圈彎矩強度比圖 121
圖5-2 試體SP1北端梁各迴圈彎矩強度圖 122
圖5-3 試體SP2南端梁各迴圈彎矩強度圖 123
圖5-4 試體SP2北端梁各迴圈彎矩強度圖 124
圖5-5 試體SP3南端梁各迴圈彎矩強度圖 125
圖5-6 試體SP3北端梁各迴圈彎矩強度圖 126
圖5-7 試體SP1A南端梁各迴圈彎矩強度圖 127
圖5-8 試體SP1A北端梁各迴圈彎矩強度圖 128
圖5-9 試體SP1B南端梁各迴圈彎矩強度圖 129
圖5-10 試體SP1B北端梁各迴圈彎矩強度圖 130
圖5-11 試體SP4南端梁各迴圈彎矩強度圖 131
圖5-12 試體SP5南端梁各迴圈彎矩強度圖 132
圖5-13 試體SP5南端梁各迴圈彎矩強度圖 133
圖5-14 內柱梁柱接頭試體南端梁各迴圈彎矩強度比圖 134
圖5-15 內柱梁柱接頭試體北端梁各迴圈彎矩強度比圖 135
圖5-16 外柱梁柱接頭試體南端梁各迴圈彎矩強度比圖 136
圖5-17 各組試體東西面梁柱交會區裂縫發展圖 138
圖5-18 SP1試體彎矩與各分量變形轉角圖 140
圖5-19 SP2試體彎矩與各分量變形轉角圖 142
圖5-20 SP3試體彎矩與各分量變形轉角圖 144
圖5-21 SP1A試體彎矩與各分量變形轉角圖 146
圖5-22 SP1B試體彎矩與各分量變形轉角圖 148
圖5-23 SP4試體彎矩與各分量變形轉角圖 149
圖5-24 SP5試體彎矩與各分量變形轉角圖 150
圖5-25 SP5A試體彎矩與各分量變形轉角圖 151
圖5-26 各試體梁柱交會區剪力與平均剪應力變形圖 153
圖5-27 試體SP1梁主筋之鋼筋應變圖 156
圖5-28 試體SP2梁主筋之鋼筋應變圖 160
圖5-29 試體SP3梁主筋之鋼筋應變圖 164
圖5-30 試體SP1A梁主筋之鋼筋應變圖 167
圖5-31 試體SP1B梁主筋之鋼筋應變圖 170
圖5-32 試體SP4梁主筋之鋼筋應變圖 173
圖5-33 試體SP5梁主筋之鋼筋應變圖 176
圖5-34 試體SP5A梁主筋之鋼筋應變圖 179
圖5-35 試體SP1S各迴圈能量消散圖 180
圖5-36 試體SP1N各迴圈能量消散圖 180
圖5-37 試體SP2S各迴圈能量消散圖 181
圖5-38 試體SP2N各迴圈能量消散圖 181
圖5-39 試體SP3S各迴圈能量消散圖 182
圖5-40 試體SP3N各迴圈能量消散圖 182
圖5-41 試體SP1AS各迴圈能量消散圖 183
圖5-42 試體SP1AN各迴圈能量消散圖 183
圖5-43 試體SP1BS各迴圈能量消散圖 184
圖5-44 試體SP1BN各迴圈能量消散圖 184
圖5-45 試體SP4-S各迴圈能量消散圖 185
圖5-46 試體SP5-S各迴圈能量消散圖 185
圖5-47 試體SP5A-S各迴圈能量消散圖 186
圖5-48 內柱梁柱接頭各試體南端梁能量比率圖 186
圖5-49 內柱梁柱接頭各試體北端梁能量比率圖 187
圖5-52 所有試體負向勁度衰減比較圖 188
圖5-53 梁端變形總旋轉角之#8號鋼筋試體之迴歸模型圖 189
圖5-54 梁端變形總旋轉角之#8號鋼筋試體之迴歸模型圖 189
圖5-55 梁端分量變形旋轉角之#8號鋼筋試體之迴歸模型圖 190
圖5-56 梁端分量變形旋轉角之#10號鋼筋試體之迴歸模型圖 190
圖5-57 變形總旋轉角迴歸模型之勁度比與鋼筋比之關係圖 191
圖5-58 梁端分量變形轉角迴歸模型之勁度比與鋼筋比之關係圖 191
圖5-59 實驗與單筋梁彎矩強度之比值與梁之鋼筋比關係圖 192
圖5-60 實驗與雙筋梁彎矩強度之比值與梁之鋼筋比關係圖 192
圖5-61 梁柱接頭建議之模型 193
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12.孔祥嵐,「巨大變形鋼骨梁柱交會區之梁柱接頭行為研究」,碩士論文,國立台灣大學土木工程研究所,台北,1998。
論文使用權限
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