大型雙核心自復位斜撐與核心更換型挫屈束制斜撐反覆載重試驗研究

Abstract

預力型自復位斜撐(SCB)是利用斜撐中的拉力構件束制斜撐中的鋼受壓構件，並在斜撐受軸拉與受軸壓下提供自復位能力，即在大變形下有回到零殘餘變形的能力。在拉力構件相同應變下，傳統雙核心自復位斜撐變形量可達兩倍傳統單核心自復位斜撐變形量(或是在相同斜撐變形量下，拉力構件額外應變減少一半)，有效降低拉力構件彈性應變需求。核心更換型挫屈束制斜撐(BRB)是利用高強度螺栓將兩組獨立的圍束單元夾合核心單元，使得斜撐受軸壓下不會挫屈而產生十分飽滿的遲滯消能行為。核心更換型挫屈束制斜撐只要移除圍束單元上的高強度螺栓，即可替換大地震下受損的核心單元而不需要重新製作圍束單元。本研究除了說明雙核心自復位斜撐力學理論外，並設計及試驗四組大型試體，分別為一組雙核心自復位斜撐(長度8120 mm)、一組交錨型雙核心自復位斜撐(長度8120 mm)及兩組核心更換型挫屈束制斜撐(長度8375 mm)，兩組自復位斜撐之拉力構件均使用D16 mm鋼鉸線，兩組核心更換型挫屈束制斜撐均設計相同的螺栓間距、螺栓種類及整體挫屈強度對降伏強度的比值。本研究目的在於探討雙核心自復位斜撐與核心更換刑挫屈束制斜撐的耐震行為差異。試驗結果顯示雙核心自復位斜撐之傳力機制與理論預測相符。第一階段試驗之層間側位移角2%時，兩組自復位斜撐仍有良好的自復位行為。兩組自復位斜撐的最大斜撐應變1.11%與1.12%分別對應最大拉力構件應變0.79%與0.80%及最大軸力5714 kN與4353 kN。兩組核心更換型挫屈束制斜撐最大軸壓核心應變可達1.3%及最大軸壓力可達4701-6313 kN(=1.2倍降伏強度)，累積韌性容量可達878-912，大於AISC(2010)耐震規範建議之200。