Seismic Behavior of Posttensioned Reinforced Concrete Beam-Column Connections (I)

[[abstract]]本子計劃目的主要在探討預鑄建築結構施加預力後樑柱接頭之耐震行為，以作為三年後實尺寸立體構架試驗之先期研究。為結合國外研究資源並提昇國內在此領域之研究水準，故國家地震工程研究中心於西元2002 年起與美國共同合作，進行有關「鋼骨與混凝土複合構造之性能設計」的大型研究計畫。在此合作計畫中，已於2002 年十月試驗實尺寸三層樓三跨度RCS 平面構架，於2003 年十月試驗實尺寸三層樓三跨度CFT 平面構架。明年開始台灣進行「預力建築構造耐震性能研究」計畫案，美國學者也分頭進行類似研究，預計於2006 年共同進行實尺寸預力混凝土立體構架試驗。本子計劃擬先行研發該構架之PC 梁與內柱接頭子結構之最佳接合型式。除了子結構試體試驗外，並將建立樑柱接頭子結構理論模式，以為構架耐震設計之參考。根據文獻，預鑄混凝土建築構造具有許多優點，例如：預鑄構造之高品質、省現地模板與勞工、節省工時等。但是預鑄構造能否應用於強震區，其樑柱接頭處的耐震能力之良窳實為關鍵之所在。除預鑄外，如於樑柱為乾式並使用預力接合，樑柱結構之橫向力與變形關係將呈現雙線彈性行為。在小規模地震侵襲下，結構初始勁度來自梁之撓曲勁度。在強烈地震侵襲下，梁開始於柱面交換支點搖擺，結構勁度來自預力鋼鍵之束制。地震過後，因預力鋼鍵受力過程中皆在彈性階段內，整體結構受地震力後之殘留變形非常小，結構將可回覆至原來位置（Re-centering）。而預力鋼鍵也可提昇梁面開啟前後（gap open）之結構勁度，其耐震能力因預力束製作用可隨結構位移之增加而持續加大。如果雙線彈性行為消能不足，所需之遲滯消能行為可以加裝消能元件，如焊接或栓接於接合處之角鋼或鋼棒等。文獻證明預力建築結構之高品質，高勁度，耐震性能良好、施工快速，實為值得研究之新型建築結構系統。本子計劃擬製作三支試體，皆模擬內柱之十字形接頭。所有試體皆以強柱弱樑原則來設計。所有樑柱皆具相同斷面，方形鋼筋混凝土柱（50×50cm），與預力鋼筋混凝土梁（40×40cm）。研究參數為接頭型式、預力鋼鍵比例（影響梁力變形關係中雙線性折點－搖擺起始點大小）與消能元件型式（角鋼或鋼棒）。除了實尺寸樑柱接頭子結構試體試驗外，本計劃也將嘗試建立樑柱接頭子結構力變形理論力學模型，以資應用於實尺寸立體構架試驗之力學分析與耐震行為模擬。[[note]]NSC93-2625-Z327-00