接頭梁筋T-head錨定之試驗研究

Abstract

在傳統半預鑄方法中，柱構件和梁構件下半部份為預鑄，接頭部份為現場澆置混凝土結合，規範中要求梁下層鋼筋必須預留標準彎鉤伸至接頭遠端進行錨定，因此預鑄梁下層鋼筋須相互閃避，從而導致在設計梁斷面時須考慮閃避構造、吊裝順序、以及箍筋排列之問題。通過在梁下層採用錨定鋼筋可以有效解決此問題，但現有ACI 318規範[1]中關於錨定鋼筋最小凈間距 之要求在實務中難以應用。李宏仁與徐佳豪[2]及林克强與陳振宇[3]之研究顯示，在十字型梁柱接頭梁下層使用6根錨定鋼筋，凈間距為 左右伸入接頭中心錨定時，試體之耐震性能不亞於梁下層使用直通鋼筋之試體。但試驗中，梁下層鋼筋均未緊密配置，且錨定鋼筋均伸至柱心。爲探究梁下層鋼筋採用緊密配置時，鋼筋錨定深度以及接頭箍筋量對於試體耐震性能之影響，進行本研究試驗。 本研究試體梁下層均緊密配置8根7號鋼筋，根據錨定鋼筋埋入深度與接頭箍筋量的不同設計四座實尺寸試體，評估試體在反復載重下之耐震性能。試驗中，四座試體均發生早夭破壞（Premature failure），梁下層錨定鋼筋拉拔破壞嚴重，同時接頭部份也有一定程度剪力破壞，試體強度、韌性、耐震性能均較差。當梁下層錨定鋼筋拉拔破壞時，會從試體中帶出一中間大、兩側小混凝土塊（Breakout cone）。通過ACI 318附錄D對錨定鋼筋拉拔強度進行檢核，檢核所計算出拉拔力與實際拉拔力差距較大。從接頭變形數據中發現，採用錨定鋼筋之接頭剪應變分佈與傳統下層連續鋼筋之接頭不同，且隨著錨定鋼筋埋入深度增加產生變化：當錨定鋼筋埋入深度較小時，剪應變主要集中在接頭兩側；當埋入深度較大時，剪應變主要集中在接頭中心。最後通過與林克强與陳振宇[3]試體對比發現，在十字型梁柱接頭中，當梁下層採用緊密配置間距 錨定鋼筋延伸至柱中心錨定時，可能會因為“群樁效應”使得試體耐震性能降低，但由於目前試驗數據過少，需要進一步研究釐清相關問題。 本研究通過彎矩-位移磁滯迴圈、強度韌性、裂縫以及鋼筋應變發展對比四座試體各項性能，同時通過與以往類似試驗對比，對接頭中採用錨定鋼筋之工法提出建議。