| 時間 |
2024-12-10 |
| 標題 |
混凝土填充箱型鋼柱非線性鉸模型研究 |
| 作者 |
[曾俞傑]
[林敏郎]
[黃昭勳]
[邱聰智]
[鍾立來]
[周德光]
[翁元滔]
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| 摘要 |
目前國家地震工程研究中心鋼構造建築結構耐震評估手冊(TEASPA-S)對於柱斷面只有銲接箱型鋼柱之非線性鉸模型，對於其他斷面設計之柱構件並無法分析與評估耐震能力。而台灣常見的鋼結構柱設計除了常見的矩形銲接箱型柱以外，不少工程師會在銲接箱型柱內填充混凝土用來增加柱的強度與勁度，但國內外相關規範缺乏矩形填充混凝土箱型鋼柱非線性鉸模型。
本研究蒐集國內外相關試驗，藉由實驗得到的遲滯迴圈之包絡曲線可得到各試體的非線性行為，將資料整理並進行統計回歸，研擬出建議之非線性鉸模型，此曲線以A到E五點表示，其中A點為原點，B點為降伏強度點，C點為極限強度點，D點為殘餘強度點，E點為極限轉角點。本研究以15層抗彎矩構架模型詳述側推分析流程，該模型柱為銲接箱型柱、梁為H型鋼梁，並在相同模型下更改柱為混凝土填充箱型鋼柱，並套用本研究建議之非線性鉸進行非線性側推分析，兩模型相互比較其耐震能力，結果顯示使用混凝土填充箱型鋼柱確實能有效提升建物之耐震性能。
本研究以國內工程師常用之結構分析軟體ETABS，提出矩形填充混凝土箱型鋼柱建議之ETABS內建遲滯模型，結果顯示，使用Kinematic Hysteresis Model模擬構件遲滯行為表現最佳，接著以側推分析相同之混凝土填充箱型鋼柱模型進行非線性動力歷時分析時，研究挑選了9筆真實地震歷時進行模擬，分析結果顯示最大層間變位平均值在X向為2.17%，Y向為2.48%，符合性能目標。研究建議在選擇地震歷時時考慮均方誤差值，以避免建築物反應過大而造成過度保守的分析結果。研究比較了非線性側推分析與非線性動力歷時分析的結果，顯示兩種分析方法在最大基底剪力強度上的結果相近，但在最大屋頂位移則相差較大，但動力歷時分析能更準確模擬高樓層建築物在地震中的真實行為。 |
| 關鍵字 |
鋼構架、抗彎矩構架、混凝土填充箱型鋼柱、非線性鉸模型、耐震能力評估、非線性測推分析、非線性動力歷時分析 |
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