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研究生： 萬進豪
J-H Wan
論文名稱： 預力式預鑄鋼筋混凝土柱與基礎接合承載行為
指導教授： 許協隆
H. L. Hsu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 81
中文關鍵詞： 預力 、基礎 、預鑄
外文關鍵詞： base, precast, prestress
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    • 預鑄結構承載效能之優劣有賴行為良好之接合設計，就建築物耐震設計而言，接合在反覆載重下之良好反應更為重要，由於構件接合處為傳遞力量最重要樞紐，預鑄構件雖然具有高品質的優點，但若於構件接合處破壞，仍然無法發揮構材之承載力。目前，此預鑄預力結構系統之研究，多集中於其承壓承彎之梁柱接頭設計。針對柱構件與基礎接合之研究資訊較為缺乏。本研究提出一具有較佳消能功能，同時可維持構材回復作用之消能式預力柱基礎，此類柱基礎設計，除預力大小之考量外，其另一主要考量參數，則為橡膠力學性質之探討；為界定有效之基礎設計細節，本研究進行一系列試驗，以試驗資訊界定其承載行為，並建立其設計參考資訊。研究結果顯示，預力接合系統可有效抑制殘餘變形之發生。加入橡膠後，且有消能效果。此試體經過多次試驗，構件也無顯著破壞。初始預力較大時，損失比例較小，且初始勁度也較大。

    Prestressed precast structural systems are considered efficient structural forms for building constructions. The validity of such designs is justified only when adequate seismic performance is achieved. In order to develop desirable structural performance, the column base connections must possess sufficient stiffness and strength. This study investigated the feasibility of adopting rubber pad in the seismic design of prestressed precast column to base connection. Test results show that the re-centering mechanisms of the connections were effectively sustained. The energy dissipating device added significant stiffness and exhibited stable hysteretic behavior under various magnitudes of prestress, which justified its applicability to the seismic design of prestressed column to base connection.

    目錄 目錄 I 表目錄 IV 圖目錄 V 照片目錄 VIII 第一章 諸論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究方向與內容 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 前言 4 2.2 梁柱接頭以預力接合之研究 4 2.3 柱基礎設計相關規範 6 2.3.1 柱底板設計 6 2.3.1.1 AISC-ASD規範 6 2.3.1.2 AISC-LRFD規範 8 2.3.2 錨定螺栓設計 9 2.3.3 錨頭設計 10 2.4 橡膠塊相關研究 11 第三章 實驗規劃與流程 13 3.1 實驗規畫與參數 13 3.1.1 實驗規劃 13 3.1.2 實驗參數與编號說明 13 3.2 試體製作與材料試驗 14 3.2.1 試體製作 14 3.2.2 材料試驗 18 3.3 試體組裝與預力施拉 18 3.4 試驗裝置與試驗方法 19 3.4.1 施力系統與量測儀器 19 3.4.2 試驗方法 21 第四章 實驗觀察與比較 23 4.1 試體試驗紀錄 23 4.1.1 15系列試體 23 4.1.2 30系列試體 24 4.1.3 45系列試體 24 4.2 試驗結果比較與討論 25 4.2.1 相同之處 25 4.2.2 相異之處 26 第五章 實驗結果分析與討論 27 5.1 試體整體變形分析與比較 27 5.1.1 水平力與側位移角關係曲線 27 5.1.2 勁度分析 28 5.1.3 能量消散 28 5.1.4 預力損失 29 5.2 模型建立 29 5.3 側力與位移角分析流程 37 5.4 消散能量推估 39 5.5 討論 40 第六章 結論與建議 41 6.1 結論 41 6.2 建議 41 參考文獻 42 表目錄 表 3- 1試驗配置表 44 表 3- 2預力鋼棒材料性質表 44 表 3- 3 鋼筋試體之降伏強度 44 表 3- 4 混凝土圓柱試體之抗壓強度 45 表 3- 5 LINDLEY理論之橡膠硬度與彈性常數及修正因子之關係表 45 表 3- 6 位移歷程表 46 表 5- 1 各試體試驗結果比較 46 圖目錄 圖2-1柱基礎消能示意圖 47 圖2-2 柱底板受力示意圖 47 圖2-3 柱受軸力與彎矩計算示意圖 48 圖2-4 柱底板受偏心載重示意圖 49 圖2-5 建議錨頭尺寸 50 圖2-6 應力錐示意圖 50 圖2-7 橡膠塊受動態壓力作用 51 圖2-8 橡膠模型 51 圖3- 1柱主筋及預力鋼管配置 52 圖3- 2柱試體斷面 52 圖3- 3 螺栓接合機制示意圖 53 圖3- 4底板懸挑混凝土示意圖 53 圖3- 5 混凝土承壓機制示意圖 54 圖3- 6 非埋入式與埋入式基礎 54 圖3- 7 埋入式橡膠消能柱基礎示意圖 55 圖3- 8基礎試體示意圖 55 圖3- 9基礎懸挑破壞示意圖 56 圖3- 10基礎補強鋼筋設計圖 56 圖3- 11基礎下方鐵盒 57 圖3- 12試體組裝程序示意圖 57 圖3- 13預力施拉順序示圖 58 圖3- 14試體北面量測儀器 58 圖3- 15 試體南面量測儀器 59 圖3- 16 試驗架設示意圖 59 圖3- 17 擬靜態試驗位移控制歷程圖 60 圖3- 18 動態試驗位移控制歷程圖 60 圖 5- 1試體SN15水平力與側位移角Θ遲滯迴圈 61 圖 5- 2試體SR15水平力與側位移角Θ遲滯迴圈 61 圖 5- 3試體SR30水平力與側位移角Θ遲滯迴圈 62 圖 5- 4試體SR45水平力與側位移角Θ遲滯迴圈 62 圖 5- 5動態與擬靜態試驗水平力與側位移角Θ遲滯迴圈比較 63 圖 5- 6 擬靜態試驗試體水平力與側位移角Θ包絡線圖 64 圖 5- 7 能量消散對應側位移角Θ 64 圖 5- 8 各試體能量消散率 65 圖 5- 9 各試體預力損失量 65 圖 5- 10 各試體預力殘餘率與側位移角Θ 66 圖 5- 11 系統模型示意圖 66 圖 5- 12 軸力比與勁度比之回歸 67 圖 5- 13 解壓前模型 67 圖 5- 14 柱基礎系統打開示意圖 68 圖 5- 15 橡膠彈簧假設示意圖 68 圖 5- 16 橡膠彈簧受壓示意圖 69 圖 5- 17 橡膠卸載假設 69 圖 5- 18 系統達解壓彎矩示意圖 70 圖 5- 19 分析流程圖 71 圖 5- 20 SN15及分析 72 圖 5- 21 SR15及分析 72 圖 5- 22 SR30及分析 73 圖 5- 23 SR45及分析 73 圖 5- 24 橡膠受壓應變 74 照片目錄 照片 3- 1 柱底補強鋼板 75 照片 3- 2螺旋箍筋 75 照片 3- 3柱鋼筋籠 76 照片 3- 4基礎底板下方 76 照片 3- 5消能用橡膠塊 77 照片 3- 6 DSI之油壓千斤頂 77 照片 3- 7 拖拉預力之扭力板手 78 照片 3- 8 試體上方監測載重計 78 照片 3- 9試體與油壓致動器 79 照片 4- 1 SN15試體撓曲裂縫 79 照片 4- 2 SR15試體撓曲裂縫 80 照片 4- 3 SR30試體撓曲裂縫 80 照片 4- 4 SR45試體出現撓曲裂縫 81 照片 4-5 SR45試驗結束之撓曲裂縫 81

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