钢板剪力墙抗震行为与设计

本研究主要目的在于针对未束制型钢板剪力墙的使用性与消能特性加以改良,并研发束制型钢板剪力墙试体,共规划四座试体,3cm厚之低降伏LYS钢板为墙体:一座完全不加束制构件,另两座试体分别在LYS钢板墙体之两面以矩型钢管束制之,第四座则以钢筋混凝土板(简称为CP板)束制LYS钢板墙,于地震工程研究中心进行试验,同时并研究钢板剪力墙的分析模型,包括精准的Strip Model供研究者应用,与较简易的等效斜撑模型供工程实务应用。试验结果显示,束制型钢板剪力墙,LYS钢板挫屈所产生之声响减小,且平面外侧向挫屈变形也随之减少,而消能效果也明显增加。束制与未束制钢板剪力墙之分析模型采用Strip Model,皆可以准确仿真出试验所得之迟滞循环。在单向侧推分析中,采用等效层斜撑模型仿真束制型钢板剪力墙的初始劲度以及强度与试验结果接近。     

多楼层钢板剪力墙之耐震设计研究

现有钢板剪力墙耐震设计规范对于多楼层钢板剪力墙边界梁柱的容量设计并无清楚交代,本研究的目的在于研发方便且有效的多楼层钢板剪力墙的耐震分析与容量设计方法。探讨不同原理的钢板剪力墙底层边界柱容量设计法,研究如何避免底层柱顶塑性铰的产生,并以ABAQUS有限元模型证实所提设计方法可以有效地避免柱顶塑性铰的发生,而避免侧向变形集中在底层时的软弱层现象。本研究采用美国洛杉矶市反应谱分别设计了6层以及20层的钢板剪力墙建筑结构,并用结构非线性分析软件PISA3D建立双向板条模型进行非线性时程分析,依SAC计划中20组475年回归期的地震分析统计结果讨论钢板剪力墙结构在强烈地震下的反应。由构架动力分析反应和所估计的最大静态需求比较,可观察到钢板对边界柱的最大累积拉力的静态估计值会随着楼层位置越低时有越高估的趋向。此外,边界梁端的最大剪力在上下层钢板厚度相同处,静态估计值有严重低估的情形发生,因此会造成边界梁端的最大累积剪力静态估计值随着楼层位置越低时有越低估不保守的趋向。最后依时程分析结果给出不同楼层数的钢板剪力墙边界柱轴力需求的估算方式建议,依此建议可设计出安全且经济的边界柱。     

钢骨箱形柱内横隔板采用改良型电热熔渣焊细部及梁翼板高程差对梁柱接合抗震性能的影响

电热熔渣焊(Electro-slag Welding,ESW)为钢骨箱形柱制作柱内横隔板最有效率的焊接方法之一,因此台湾钢骨建筑结构的箱形柱构件广泛采用ESW作为柱内横隔板与柱板连接的焊接方法。由过去实尺寸梁柱接合试验研究成果发现,箱形柱内横隔板采ESW与柱板连接的梁柱接合抗震性能可靠度不佳,在未发展充分非弹性变形前发生破坏的几率较高。进一步针对ESW焊道制作与质量检测的相关研究也显示,传统ESW焊道的制作与检测质量仍有改善空间,并提出喇叭形扩大孔的ESW熔池改良细部。该研究共进行4组实尺寸梁翼盖板式增强型梁柱接合试验,研究参数包括梁翼板与箱形柱内横隔板的偏心、ESW焊接熔池细部与荷载历时。试验结果显示,若梁翼板未偏心且ESW焊道制作良好的试件,可提供5%rad层间位移角的变形容量。当梁翼板与柱内横隔板高程偏心1倍梁翼板厚度时,采用传统矩形ESW熔池细部的梁柱接合试件,其层间位移角约降至3%rad;箱形柱板与内横隔板连接的ESW采用改良喇叭形熔池细部的梁柱接合试件,具有5%rad以上层间位移角的抗震性能,甚至可高达8%rad而不会发生断裂。