钢构造梁扩翼接头之耐震行为

传统抗弯构架之梁柱接头梁腹板以螺栓接合而梁翼板以全渗透焊接于柱,在北岭及阪神地震的侵袭下,梁柱接头处发生严重脆性破坏。本研究针对钢梁连接H型钢柱之接头,以扩大接头处梁翼板宽度之改良方式,改善扇形开孔处与梁翼全渗透焊道之应力集中现象。藉由参数研究确立各设计参数,制作六组实尺寸试体进行试验。试验结果显示,扩翼式梁柱接头试体可降低梁柱接头处发生脆性破坏之可能,而皆可产生塑性铰,提供优良且稳定之弯矩强度及韧性能力。

扇形焊接开孔于钢骨梁柱接头耐震行为之影响

扇形焊接开孔为进行梁翼板全渗透开槽焊接时所需之工作孔。然而,实尺寸梁柱接头试验证实,传统梁腹板锁螺栓及梁翼板全渗透焊接之钢构造梁柱接头,常于扇形开孔处发生突然性之脆性破坏。本研究采用非线性有限元素分析方法,探讨扇形焊接开孔于钢骨梁柱接头耐震行为上之影响,包括扇形开孔几何形状对接头区力学行为之影响。分析结果显示,平顺接至梁翼板之扇形开孔能将最大塑性应变之发生位置移离扇形开孔根部,减少因几何形状不连续所造成之应力集中现象,降低局部区域之韧性需求;无扇形开孔之梁柱接头可避免有扇形开孔之缺陷,大幅的改善梁柱接头之韧性行为。

未补强焊接梁柱接头之应用于箱形柱

探讨钢结构特殊弯矩构架梁柱接头的耐震行为,梁柱接头采用未补强焊接梁柱接头,特点在于厚梁翼板、箱形柱断面、且焊接扇形孔采用美国AWS的建议,以盼能提供良好的韧性行为。以试验方法进行两组实尺寸试体的试验,梁柱子结构承受反复载重。试验结果显示,两组试体皆可达4%弧度层间变位角,梁发展塑性弯矩强度;破坏肇因于梁翼全渗透焊道裂缝造成的撕裂。研究成果提供预审合格梁柱接头更广泛的实务应用。

含摩擦型消能装置预应力钢柱的耐震性能

针对预应力钢柱基底含摩擦型消能装置的耐震性能进行研究,探讨初始钢绞线预应力与消能装置的影响。通过钢绞线施拉预应力接合钢柱与基础,用来提供钢柱自复位能力;消能装置采用摩擦型消能,提供柱构件与基础接合的滞回消能能力,因此柱构件在受震后拥有自复位与无残余变形特性。研究参数包含初始预应力大小、摩擦消能面积与摩擦型消能装置的位置。通过理论推导建立预应力与消能装置在钢柱与基础接合的性能模式,进而设计试件进行试验来验证其性能。试验结果表明,柱与基础接合面有开启与闭合的现象;提高摩擦型消能装置螺栓的预应力量,能有效提升滞回消能面积;提升初始钢绞线预应力量,能使滞回循环远离原点,确保自复位能力;消能装置安装在柱翼板处比安装在柱腹板处有较好的消能能力,且较为经济。预应力钢柱基底含摩擦型消能装置具有良好的自复位能力,具有滞回消能能力且柱构件无残余变形,理论分析亦能准确预测其性能。

电热熔渣焊接瑕疵于钢骨箱型柱板破裂的有限元素分析

为探讨焊接瑕疵对于钢骨箱型柱板破裂行为的影响,本文采有限元素分析,根据裂缝尖端开口位移、应力三轴度与破裂指数等行为指标,来评估柱板破裂的可能性。有限元素模型参数分析结果显示,侧垫板间隙与钢梁相对于电热熔渣焊道的偏心等参数对于箱型柱板破裂的影响较小;然而由于电热熔渣焊道的偏心,即使侧垫板与柱板间隙处的电热熔渣焊熔接线至内横隔板的一个较小的距离,也将产生较大的裂缝尖端开口位移、应力三轴度与破裂指数,因而可能造成柱板的破裂。

钢梁与SRC柱之梁柱接头耐震试验

相对于传统SRC梁接SRC柱的梁柱接头而言,本研究采用钢梁接SRC柱之接头型式,尝试利用SRC柱在劲度与抗压强度之优点,并避开SRC梁在施工上的不便,初步进行了两组大尺寸试体之反复载重试验,以探讨此种型式接头之耐震行为。实验结果显示,由于两组试体之钢梁与钢柱之弯矩强度比并未满足强柱弱梁的规定(但SRC柱整体之抗弯强度仍大于钢梁之强度),因此其反复载重位移曲线并不如满足强柱弱梁的纯钢构接头饱满,而在非弹性阶段出现较明显劲度衰减的现象;但由于SRC柱接头区的混凝土对钢柱提供了良好的围束,使得试体极限强度仍可稳定发展。