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論文中文名稱:台度磚牆側向剪力強度試驗研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Experimental Study of Shear Strength of Top Opening Brick Wall [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:國立臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:106
畢業學期:第一學期
出版年度:106
中文姓名:吳奕辰
英文姓名:Yi-Chen Wu
研究生學號:104428014
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2018/01/18
論文頁數:136
指導教授中文名:張順益
指導教授英文名:Shuenn-Yih Chang
口試委員中文名:鍾立來;尹世洵
中文關鍵詞:鋼筋混凝土反覆載重試驗側推分析台度磚牆剪力強度
英文關鍵詞:Reinforced Concrete BuildingShear Strength of Top Opening Brick WallSeismie EvaluationPushover Analysis
論文中文摘要:台灣老舊中小學校舍建築物因通風與採光的考量,需設有大量的窗戶,因此窗戶下台度磚牆將會造成相臨邊柱受到不同的束制效果,致使邊柱之有效長度縮短,其勁度大幅提升,此時邊柱與同一樓層的其他柱比較,當受到相同側向位移時,將承受較大的側向剪力而發生短柱破壞。這說明為何同一棟校舍中,緊鄰窗台之開高窗柱,其損壞情形遠比其他正常柱嚴重的原因。因此準確的預測台度磚牆剪力強度就顯得非常重要,這可用來事先辨識出潛在發生短柱破壞的鋼筋混凝土柱,而可以及時進行耐震補強,以利延長建築物的壽命,以及確保生命與財產的安全。現行台度磚牆剪力強度計算公式並無法真實反應出一般台度磚牆所提供之剪力強度預測,因此需進行進一步的研究。先前的研究已完成一座鋼筋混凝土空構架試體,另外二座鋼筋混凝土構架填充低台度磚牆以及一座鋼筋混凝土構架填充高台度磚牆,其台度磚牆高度分別為130公分、160公分與190公分。本研究持續製作兩座試體,其鋼筋混凝土構架尺寸與設計材料強度皆與先前相同,而一座填充高230公分台度磚牆,另一座則為填充高280公分四面圍束磚牆,其對角線與水平夾角皆大於臨界破壞角。在完成反覆載重試驗後,將本研究兩座試體與先前一座空構架及三座構架填充不同高度台度磚牆之試驗結果進行彙整,並配合試驗的觀察提出新研擬的台度磚牆剪力強度計算公式。相較於現有的台度磚牆剪力強度計算公式,本研究將台度磚牆的高寬比以及紅磚自體劈裂強度的貢獻納入新公式中,這些因素皆會明顯影響台度磚牆的剪力強度。這包括修正紅磚與橫灰縫介面摩擦強度、豎灰縫劈裂強度與紅磚自體劈裂強度三者強度折減係數,豎灰縫劈裂破壞長度的估算以及紅磚劈裂破壞長度的估算。這些估算皆利用試驗結果以及側推分析結果來共同推定,相信此一新研擬的台度磚牆剪力強度計算公式能更可靠的預測台度磚牆的剪力強度。
論文英文摘要:To have natural light and ventilation, old school buildings in Taiwan area were often designed to have many top opening high brick walls infilled within reinforced concrete frames. These brick walls will provide constraints to the adjacent columns and thus the effective lengths of the columns are shortened. Clearly, these short columns will resist more shear loads when compared to the general columns at the same floor and thus they might experience a short column failure. It is very important to accurately predict the shear strength of the top opening brick walls, since it can apply to identify the potential short column failures for the reinforced concrete frames infilled with top opening brick walls. Consequently, a seismic retrofitting project can be conducted for the potential short column failures. It seems that the currently available formula for calculating the shear strength of the top opening brick walls is not applicable to all top opening brick walls. Hence, further investigations of the shear strength of the top opening brick walls are needed. In this work, two reinforced concrete frames infilled with brick walls are cyclically loading tested, where one is a RC frame infilled with a top opening high brick wall and the other is that infilled with a full brick wall. These test results in addition to the previous test results are summarized together to develop a new formula for estimating the shear strength of the top opening brick wall. In this new formula, the high-width ratio of the top opening brick wall and the shear strength contribution from the rupture of brick both are thoroughly considered. Both the cyclic loading test results and the pushover analysis results are applied to derive the new formula. It is believed that the new formula can provide good predictions of the shear strength of a general top opening brick wall.
論文目次:摘要 i
英文摘要 iii
致謝 v
目錄 vii
表目錄 ix
圖目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法與內容 3
第二章 試體規劃製作與試驗方法 7
2.1 試體規劃 7
2.1.1 二座填充不同高磚牆構架試體設計 8
2.2 試體製作 9
2.2.1 鋼筋混凝土構架試體製作 9
2.2.2 鋼筋混凝土構架試體填充不同高度磚牆製作 11
2.3 材料的物理性質 11
2.4 試驗說明 12
2.4.1 試驗儀器設備 12
2.4.2 試驗架設與測量系統 13
2.4.3 試驗方法 14
第三章 反覆載重試驗結果與試體觀察 31
3.1 前言 31
3.2 二座填充不同高度磚牆構架試體之試驗與觀察 31
3.2.1 試驗過程 31
3.2.2 試驗結果討論 35
第四章 試體之側向強度評估 63
4.1 前言 63
4.2 磚牆剪力強度 63
4.2.1 磚牆破壞路徑 63
4.2.2 紅磚介面強度 64
4.3 現有台度磚牆剪力強度計算 65
4.3.1 低台度磚牆剪力強度計算 67
4.3.2 高台度磚牆剪力強度計算 69
4.4 新台度磚牆剪力強度公式 70
4.5 小結 81
第五章 試體構架之模擬與耐震評估 87
5.1 非線性靜力分析方法 87
5.2 鋼筋混凝土柱之模擬與塑鉸設定 87
5.2.1 雙曲綠RC柱之模擬 87
5.2.2 RC柱之非線性塑鉸設定 91
5.3 磚牆之模擬與塑鉸設定 92
5.3.1 磚牆之模擬 92
5.3.2 磚牆之非線性塑鉸設定 95
5.4 二座填充不同高度磚牆構架之側推分析 95
5.4.1 鋼筋混凝土構架邊柱塑鉸配置與塑鉸計算 96
5.4.2 磚牆塑鉸配置與塑鉸計算 101
5.5 側推分析與試驗結果之比較 105
5.6 台度磚牆之軸力塑鉸修正與改善 106
5.7 耐震詳細評估系統分析 109
第六章 結論 131
參考文獻 135
論文參考文獻:1.1999年9月21日台灣中部集集大地震初步勘災報告(二),國家地震工程研究中心,台北,1999。
2.高健章、陳清泉、蔡益超,「磚牆加強之鋼筋混擬土構架耐震能力試驗研究」,國科會大型防災計畫研究報告,國立台灣大學地震工程研究中心,台北,1985。
3.高健章、陳清泉、蔡益超,「磚牆加強之鋼筋混擬土構架耐震能力試驗研究(II)」,國科會大型防災計畫研究報告,國立台灣大學地震工程研究中心,台北,1986。
4.陳明生,紅磚、砂漿與其介面之基本力學性質研究,碩士論文,國立成功大學,許茂雄、蔡萬傳教授共同指導,台南,1994。
5.曾凱瀚,磚墩與磚牆基本力學性質試驗研究,碩士論文,國立成功大學,許茂雄、蔡萬傳教授共同指導,台南,1994。
6.陳奕信,含磚牆RC建築結構之耐震診斷,博士論文,國立成功大學,許茂雄教授指導,台南,2003。
7.陳亭偉,含台度磚牆之RC構架耐震行為研究,博士論文,國立台北科技大學,張順益教授指導,台北,2014。
8.鍾立來、葉勇凱、簡文郁、蕭輔沛、沈文成、邱聰智、周德光、趙宜峰、楊耀昇、涂耀賢、柴駿甫、黃世建、孫啟祥,校舍結構耐震評估與補強技術手冊第二版,國家地震工程研究中心報告,台北,2009,報告編號:NCREE-09-023。
9.鍾立來、葉勇凱、簡文郁、蕭輔沛、沈文成、邱聰智、周德光、趙宜峰、楊耀昇、涂耀賢、柴駿甫、黃世建、孫啟祥,校舍結構耐震評估與補強技術手冊第三版,國家地震工程研究中心報告,台北,2013,報告編號:NCREE-13-023。
10.吳秉祈,鋼筋混凝土構架填充低台度磚牆之試驗研究,碩士論文,國立台北科技大學,張順益教授指導,台北,2016。
11.陳昱宏,鋼筋混凝土構架填充高台度磚牆之試驗研究,碩士論文,國立台北科技大學,張順益教授指導,台北,2016。
12.高健章、陳清泉、蔡益超,「紅磚與磚牆力學特性之試驗研究」,國科會大型防災計畫研究報告,國立台灣大學地震工程研究中心,台北,1984。
13.ACI Committee 318, Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 138-11) and Commentary, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 2011.
14.C.B. Chadwell and R.A. Imbsen, "XTRACT: A Tool for Axial Force – Ultimate Curvature Interactions," ASCE, Structures, pp.1-9, 2004.
15.內政部,建築物磚構造設計及施工規範,台北,2007。
16.ATC-40, Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, Applied Techology Councilm, California Seismic Safety Commission, CA, USA, 1996.
17.FEMA 273-274, NEHRP Guidelines and Complementary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, Federal Emergency Management Agency (FEMA), 1997.
18.Kenneth J. Elwood and Jack P. Moehle, "Drift Capacity of Reinforced Concrete Columns with Light Transverse Reinforcement," Earthquake Spectra, Vol. 21, no. 1, pp. 71-89, February 2005.
19.Kenneth J. Elwood and Jack P.Moehle, "Dynamic Collapse Analysis for a Reinforced Concrete Frame Sustaining Shear and Axial Failures," Earthquake Engineering Structure Dynamics, Vol. 37, pp. 991-1012, 2008.
20.H. Sezan, "Seismic Response and Modeling of Lightly Reinforced Concrete Building Columns," Ph.D. dissertation, Department pf Civil and Environmental Engineering, University of California, Berkeley, 2002.
21.中國土木水利工程學會,鋼筋混凝土學(土木406-100),台北,2011。
22.內政部,結構混凝土設計規範,台北,2011。
論文全文使用權限:同意授權於2020-02-01起公開