NCREE-2018-013
時間 2018-08-15
標題 含鋼板之鋼筋混凝土剪力牆連接梁耐震行為研究
作者 林敏郎、黃昭勳、姚本濠
摘要
結構工程師在對剪力牆系統之連接梁(coupling beam)根據ACI規範做設計時,需在連接梁中配置縱向鋼筋、橫向鋼筋、對角向鋼筋與圍束鋼筋,其中使用對角向鋼筋之配筋形式於現場施工相當困難,由於對角向鋼筋必須有一定的伸展長度,故必須斜向插入剪力牆之邊界構材內,再加上圍束鋼筋於現場施做時,因連接梁內縱向與橫向鋼筋之排置緊密,造成現場施工上有許多的困難。為了解決規範之對角鋼筋籠所造成的施工問題,國震中心近期研究已完成各種簡化對角鋼筋之配筋及驗証傳統梁配筋之行為表現,由實驗結果顯示,對角鋼筋用量明顯影響連接梁後期之剪力強度及整體韌性;而僅配直通鋼筋之傳統梁配筋型式連接梁,可發展足夠彎矩強度,但在後期易因剪力強度衰降快速,使得整體韌性不足。採用傳統梁配筋之連接梁若能減緩後期剪力強度衰降速度並提升韌性能力,將可取代對角向配筋設計,解決現場施工難題,進而普級韌性剪力牆系統之應用。
本研究針對傳統梁配筋型式連接梁韌性不佳之問題,提出於RC連接梁內部置入剪力鋼板之改善方案,由於置入之鋼板主要提供剪力強度,並非提供彎矩強度,因此,僅需使用少量之鋼板面積,且端部僅需剪力傳遞,故邊界構材之端部錨定相對容易許多,此型式之連接梁更具備可預鑄之優勢,故極具研發價值。本研究主要經由實驗與分析之方式,進行六座跨深比2之連接梁試體,經由雙曲率與零軸壓之狀態下進行反覆載重試驗,發展置入鋼板於邊界構材之端部錨定型式,探討不同鋼板添加量對於連接梁剪力強度提升效果與韌性改善情形,並提出置入鋼板及端部錨定之設計方法。
試驗結果顯示超過ACI 318-14規定之剪力上限之傳統型連接梁試體,不僅發揮其撓曲能力,也展現極限層間位移大於4%之位移能力,而在不同鋼板錨定長度之試體中,可看到能藉由改變錨定長度來控制撓曲強度之發展,從不同用鋼量之試體中,可得知較少用鋼量之試體,能展現較良好之耐震行為。
關鍵字 剪力牆、連接梁、剪力鋼板、剪力強度、韌性
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