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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 土木工程學系
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dc.contributor.advisor廖文正zh_TW
dc.contributor.advisorWen-Cheng Liaoen
dc.contributor.author蔡尚恩zh_TW
dc.contributor.authorShang-En Tsaien
dc.date.accessioned2024-08-15T16:42:20Z-
dc.date.available2024-08-16-
dc.date.copyright2024-08-15-
dc.date.issued2024-
dc.date.submitted2024-08-07-
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dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/94302-
dc.description.abstract添加鋼纖維於混凝土可以提高混凝土的抗拉強度和抗剪能力,此外鋼纖維能減緩混凝土在強度點後力量衰退行為,大幅提高了混凝土材料的韌性,因此適合用於解決許多關鍵傳力構件因鋼筋過密,而導致的施工不易問題。甚至能替代並減少橫向鋼筋用量,提高構件性能表現和損傷容限。
本研究探討應用鋼纖維混凝土於五螺箍柱之行為表現,並評估以鋼纖維取代五螺箍筋、降低橫向鋼筋使用量的可行性,總共設計並實驗2座同樣斷面之鋼纖維五螺箍柱試體,分別驗證其受單向軸壓以及雙曲率反復載重下的反應。此外,本研究另就應用鋼纖維混凝土於梁柱接頭進行探討,共設計2座梁柱接頭試體,嘗試於試體梁柱接頭區域使用鋼纖維混凝土替代所有橫向鋼筋,並且縮短梁主筋錨定長度,驗證應用鋼纖維混凝土取代橫向箍筋並縮短梁主筋伸展長度可行性。
實驗結果顯示出,使用鋼纖維混凝土於五螺箍柱達到預期中的耐震能力,初步確認了本研究使用的設計概念具有可行性,設計過程中要求試體在添加鋼纖維後具有相近的軸向試驗韌性,以期兩者可表現出相近的耐震效能。本研究所實驗的單向軸壓試驗結果顯示出,五螺箍柱的實驗韌性值,基本符合設計時所預估的韌性值,且實驗值比預估值略大,有一定保守度;另外,鋼纖維五螺箍在軸壓試驗上也得到符合且超出預期的最大軸向強度。綜上所述,可觀察出鋼纖維在取代五螺箍柱橫向鋼筋後不論是承受軸向或側向載重都能保有取代前的性能。而由梁柱接頭的實驗結果可以驗證使用鋼纖維混凝土替代接頭橫向鋼筋並縮短錨定長度具有可行性,並且通過規範對於特殊抗彎矩構架的耐震標準。
zh_TW
dc.description.abstractAdding steel fibers to concrete can enhance the tensile strength and shear capacity of the concrete. Furthermore, steel fibers can mitigate the post-peak strength degradation behavior of concrete, significantly improving the toughness of the concrete material. This makes it suitable for addressing many critical load-bearing components where dense reinforcement steel results in construction difficulties. It can even replace and reduce the amount of transverse reinforcement, thereby improving the performance of the components.
This study investigates the behavior of steel fiber-reinforced concrete applied to five-spiral columns and assesses the feasibility of replacing five-spiral reinforcement with steel fibers, thereby reducing the usage of transverse reinforcement. A total of two steel fiber-reinforced five-spiral column specimens with the same cross-sectional layout were designed and tested to verify their behavior under uniaxial compression and cyclic loading.
Additionally, this study investigates the application of steel fiber reinforced concrete (SFRC) in beam-column joints by designing two beam-column joint specimens. SFRC was used in the joint regions of the specimens, with all transverse reinforcements removed. Furthermore, the study attempts to shorten the anchorage length of the beam's main reinforcement, aiming to verify the feasibility of using SFRC to replace transverse stirrups and reduce the extension length of the beam's main bars.
The experimental results indicate that the use of steel fiber-reinforced concrete in five-spiral columns achieved the expected seismic capacity, preliminarily confirming the feasibility of the design concept used in this study. During the design process, it was required that the specimens, after adding steel fibers, exhibit similar axial test toughness to demonstrate comparable seismic performance. The results of the uniaxial compression tests in this study show that the toughness values of the five-spiral columns generally matched the estimated toughness values during design, and the experimental values were slightly higher than the estimated values, indicating a certain level of conservatism. Additionally, the steel fiber-reinforced five-spiral columns achieved the expected and exceeded the anticipated maximum axial strength in the compression tests. This observation suggests that replacing the transverse reinforcement in five-spiral columns with steel fibers retains the performance in both axial and lateral loading conditions.
The experimental results of the beam-column joints validate the feasibility of substituting transverse reinforcements with steel fiber reinforced concrete and reducing the anchorage length. Moreover, the joints comply with the seismic standards for special moment-resisting frames.
en
dc.description.provenanceSubmitted by admin ntu (admin@lib.ntu.edu.tw) on 2024-08-15T16:42:20Z
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en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2024-08-15T16:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0en
dc.description.tableofcontents謝辭 I
摘要 II
Abstract III
目次 V
圖次 X
表次 XVII
第一章、 緒論 1
1.1 動機與目的 1
1.2 研究範圍與內容 2
1.3 研究架構 2
第二章、 文獻回顧 4
2.1 高強度鋼筋混凝土 4
2.1.1 高強度混凝土 4
2.1.2 高強度鋼筋 5
2.2 鋼纖維混凝土 6
2.2.1 添加鋼纖維於混凝土之力學影響 6
2.2.2 鋼纖維混凝土抗拉試驗之力學行為 11
2.2.3 端鉤型鋼纖維之拉拔行為 14
2.3 多螺箍柱設計文獻 17
2.3.1 郭美婷(2008)五螺箍柱箍筋設計方法 17
2.3.2 林光奕(2008)五螺箍柱單曲率反復載重研究 18
2.3.3 李哲諺(2020)五螺箍柱雙曲率反復載重研究 18
2.4 柱設計規範與文獻 19
2.4.1 ACI 318-19箍筋量規定 19
2.4.2 剪力設計公式 21
2.4.3 柱構件之破壞模式 25
2.5 鋼纖維鋼筋混凝土柱之韌性行為 27
2.5.1 韌性指標 27
2.5.2 鋼筋混凝土柱之韌性比 28
2.5.3 鋼纖維鋼筋混凝土柱之韌性比 32
2.6 梁柱接頭設計規範與文獻 34
2.6.1 彎矩強度比MR 34
2.6.2 接頭剪力強度 34
2.6.3 橫向鋼筋圍束 36
2.6.4 主筋伸展長度 37
2.6.5 梁柱接頭之破壞模式 38
2.6.6 ACI 374.1-05 抗彎矩構架梁柱接頭試驗合格標準 40
2.7 軟化壓拉桿模型(Soften Strut-and-Tie Model,SST) 43
2.7.1 梁柱接頭之剪力強度 45
2.7.2 壓拉桿指標K 48
2.7.3 軟化係數ζ 50
2.8 鋼纖維混凝土軟化壓拉桿模型 52
2.8.1 鋼纖維混凝土壓拉桿指標K 52
2.8.2 鋼纖維混凝土軟化係數 ζf 53
2.8.3 鋼纖維混凝土軟化係數ζ修正 54
第三章、 實驗計畫 57
3.1 試體概述 57
3.1.1 鋼纖維五螺箍柱 57
3.1.2 鋼纖維外部梁柱接頭 58
3.2 試體設計 61
3.2.1 柱設計細節 61
3.2.2 柱強度檢核與韌性比預測 68
3.2.3 梁柱接頭設計細節 71
3.2.4 梁柱接頭強度與破壞模式預測 76
3.3 試體製作 80
3.3.1 試驗材料 80
3.3.2 製作過程 82
3.4 實驗儀器與設備 86
3.4.1 測試系統 86
3.4.2 內部量測系統 87
3.4.3 外部量測系統 89
3.5 實驗施作流程 91
3.5.1 實驗前置 91
3.5.2 實驗進行 92
第四章、 試驗結果 95
4.1 材料試驗 95
4.1.1 混凝土抗壓試驗 95
4.1.2 鋼筋拉伸試驗 95
4.2 五螺箍柱反復側推試驗 96
4.2.1 試驗過程與裂縫觀察 96
4.2.2 遲滯迴圈與包絡線 99
4.2.3 曲率與撓曲位移 102
4.2.4 剪應變與剪力位移 103
4.2.5 鋼筋應變計量測 105
4.3 五螺箍柱單向軸壓試驗 112
4.3.1 試驗過程與裂縫觀察 112
4.3.2 力量位移曲線修正 113
4.3.3 鋼筋應變計量測 115
4.4 梁柱接頭反復側推試驗 115
4.4.1 MATS機台側力 115
4.4.2 遲滯迴圈與包絡線 116
4.4.3 裂縫發展 124
4.4.4 鋼筋降伏情況 128
4.4.5 接頭轉角比例 134
第五章、 分析與討論 143
5.1 五螺箍柱反復側推結果分析 143
5.1.1 側力強度分析 143
5.1.2 位移與遲滯迴圈比較 144
5.1.3 消能與勁度衰減比較 146
5.1.4 耐震性能分析 148
5.2 軸壓實驗結果分析 153
5.2.1 軸向強度、勁度及韌性比表現 153
5.3 梁柱接頭實驗結果分析與討論 154
5.3.1 遲滯迴圈與包絡線比較 154
5.3.2 消能行為 155
5.3.3 勁度衰減 158
5.3.4 ACI 374.1-05耐震性能評估 159
第六章、 結論與建議 163
6.1 結論 163
6.2 建議 164
參考文獻 166
附錄A、實驗照片 170
附錄B、試體設計圖說 201
-
dc.language.isozh_TW-
dc.subject五螺箍zh_TW
dc.subject鋼纖維zh_TW
dc.subject梁柱接頭zh_TW
dc.subject軸壓試驗zh_TW
dc.subject反復側推zh_TW
dc.subjectcyclic behavioren
dc.subjectaxial compression testen
dc.subjectbeam-column jointsen
dc.subjectfive-spiralen
dc.subjectsteel fibersen
dc.title鋼纖維混凝土五螺箍柱與外部梁柱接頭之反復側推行為研究zh_TW
dc.titleCyclic Behavior of Five-Spiral Columns and Exterior Beam-Column Joints made of Steel Fiber Reinforced Concreteen
dc.typeThesis-
dc.date.schoolyear112-2-
dc.description.degree碩士-
dc.contributor.oralexamcommittee詹穎雯;林克強;胡瑋秀zh_TW
dc.contributor.oralexamcommitteeYin-Wen Chan;Ker-Chun Lin;Wei-Hsiu Huen
dc.subject.keyword鋼纖維,五螺箍,反復側推,軸壓試驗,梁柱接頭,zh_TW
dc.subject.keywordsteel fibers,five-spiral,cyclic behavior,axial compression test,beam-column joints,en
dc.relation.page202-
dc.identifier.doi10.6342/NTU202403440-
dc.rights.note同意授權(限校園內公開)-
dc.date.accepted2024-08-11-
dc.contributor.author-college工學院-
dc.contributor.author-dept土木工程學系-
顯示於系所單位:土木工程學系

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