NCREE-2013-032
時間 2013-12-01
標題 鋼筋混凝土柱耐震圍束之研究
作者 黃世建、黃冠傑、沈文成
摘要
在人口密集的都會區,興建高樓層建築逐漸成為新的趨勢,然而建築物越高,最底層柱構件須承載的自重越大,因而軸力越大。做為住宅使用之建築以鋼筋混凝土造較受歡迎,但若使用傳統的普通強度鋼筋混凝土來興建高樓層建築,最底層柱構件承受極高之軸力,其柱斷面必須放大設計,但如此一來將降低可使用之空間。若改為使用超高強度的材料,可以有效縮小柱構件尺寸,而增加使用空間,並降低建造成本。
對於位處地震帶國家之結構物安全,除在結構強度上要求外,尚須符合耐震能力需求。然而在高軸力的作用下,將降低鋼筋混凝土柱構件變形能力,又超高強度混凝土之力學行為較為脆性,上述兩種情形均會影響柱構件之耐震能力,如何對承受高軸力的作用以及超高強度混凝土柱進行圍束,以維持柱構件應有之變形能力,已成為重要的問題。依據過去的經驗,可以藉由增加圍束鋼筋量、改變彎鉤型式等改善其變形能力,至於超高強度混凝土柱則可使用高強度之鋼筋增加其圍束力。
國內現有的工程設計規範與ACI 318-08規範相似,規範所建議之柱圍束箍筋量公式若應用於高軸力作用下或高強度混凝土柱時明顯不足,缺乏位移能力的概念,應加以研究並進一步改善設計公式。紀偉凡在2012年曾提出柱圍束箍筋量之建議公式,改善了國內規範於高軸力作用下或高強度混凝土柱對箍筋量配置明顯不足之情況。本研究認為該建議公式對柱圍束鋼筋配置較為適用,因此以8座實尺寸試體進行測試,檢討該建議公式對高軸力作用下或高強度混凝土柱是否能維持應有之變形能力,並探討試驗之結果,期能修正該建議公式,提出一套有效建議設計公式供工程界參採使用。
關鍵字 鋼筋混凝土柱、圍束、高強度材料、高軸力、位移能力
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