PDF《自复位 隅撑钢结构 耐震行为》

43 Vol.

42, No.

2 April

2015 土木水利 第四十二卷 第二期 钢结构创新与挑战 摘要 隅撑抗弯构架可有效改善抗弯构架劲度不足之问 题,然因隅撑构件受轴压力时会产生挫屈现象,造成 结构强度降低,为改善此问题,本研究以具有不同摩擦 消能机制之自复位梁柱接头与自复位隅撑配置於抗弯构 架,并针对其进行反覆载重试验,界定其耐震性能.研 究结果显示,同时配置自复位梁柱接头与自复位隅撑之 构架,不仅可有效降低梁柱接头之受力,亦可增加构架 之强度及消能能力.研究结果亦证实,同时具自复位梁 柱接头与自复位隅撑之构架系统可藉良好之预力结合及 有效之消能机制,达到提升结构耐震性能之目的. Abstract Knee braced moment resisting frame (KBRF) has been demonstrated to be effective structural form for earthquake-resistant purposes. This study focused on the performance enhancement of KBRFs by combining the self-centering knee braces and the self-centering beam-to-column connections. A series of cyclic loading tests on the self-centering KBRF structures with various magnitudes of post-tension in the brace members and beam-to-column connections were conducted. It was found from the tests that the strength and deformation capabilities of the self-centering KBRFs were effec- tively sustained. It is also observed from the tests that the energy dissipation of the KBRFs was significantly enhanced which justified the effectiveness of the proposed method in earthquake-resistant design. 具有自复位机制之梁柱及隅撑接合 台湾位於欧亚板块与菲律宾海板块交界处,地震 活动频仍,钢结构具有良好之韧性、材料性质均匀、结 许协隆 国立中央大学土木工程学系教授 杨智凯 国立中央大学土木工程学系硕士 构强度高、重量较轻以及工期短等特性,因此广泛运用 於结构物耐震设计.传统钢建筑结构系以塑性铰的迟 行为做为消能机制,但此种方法会使结构体产生残余变 形,降低结构物之使用性.为改善钢结构承载效能,本 研究研拟一改善方案,以具有自复位机制之梁柱及隅撑 接合形成自复位隅撑构架,使用预力钢棒做为梁、柱及 隅撑间之结合,一方面利用钢材受拉行为较佳的优点, 改善传统隅撑因受压而挫屈的现象;

另一方面藉由预力 的施加来降低结构物的残余变形,使建筑物在地震发生 后仍能回复其初始状态,以提高结构物之使用性. 就结构承载行为而言,当其受到一侧向地震力 时,梁柱接头会有较大之弯矩产生,然在隅撑抗弯构 架(如图

1 所示)中,因使用隅撑作为传力构件,其 不仅可有效降低梁柱接头之受力,亦同时增加系统劲 度,提升结构物之承载性能.Hsu 及Jean [1] 曾针对不同 角度配置之隅撑构架进行探讨,其研究结果显示,当 隅撑构件於梁柱角隅处之角度配置为 45q,且隅撑和梁 接合处为 1/4 有效梁长时为最佳配置,此配置之隅撑构 架系统侧向劲度可提高 1.3 ~ 1.8 倍.另为避免隅撑系 统之破坏发生於隅撑和梁接合处,周志桓[2] 曾以切削之 钢板做为可替换之消能装置,将其装设於梁构件最大 弯矩处,其研究结果显示,除可有效维持梁、柱构件 之完整性,亦可提升构架劲度与强度. 由历年之研究显示,当隅撑构架於隅撑发生挫屈 时,会有一强度递减之现象,为了提升结构之耐震性 能,本研究以已获证实有效之摩擦及预力结合 [3-6] 设计双 重自复位机制,并将之应用於隅撑抗弯构架之设计(如图2所示) .此设计中包含具有不同摩擦消能机制之自复 位梁柱接头与自复位隅撑,研究中并藉由一系列构架反 覆载重试验,以界定自复位隅撑结构之耐震性能. 自复位隅撑钢结构 耐震行为