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系統識別號 U0026-0602201501024500
論文名稱(中文) RC構架內含填入式開口磚牆面內側向加載試驗與分析
論文名稱(英文) Experiment of In-filled Masonry Panels with Openings in RC Frames under In-plane Loading
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 建築學系
系所名稱(英) Department of Architecture
學年度 103
學期 1
出版年 104
研究生(中文) 趙彥棻
研究生(英文) Yen-Fen Chao
學號 N76014192
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 494頁
口試委員 指導教授-杜怡萱
口試委員-陳奕信
口試委員-黃世建
口試委員-姚昭智
中文關鍵字 填入式磚牆  開口  面內  往復加載 
英文關鍵字 in-filled masonry  opening  in-plane  cyclic loading 
學科別分類
中文摘要   既有低層RC建物中常以磚牆作為隔間牆,過去多以加強磚造構法砌築,但已逐漸被填入式構法取代。因機能需求,構架內磚牆常留有門、窗開口,且因開口形式及構架性質差異,使其受力行為與破壞模式變得複雜,分析不易。因此本文針對含填入式有開口磚牆RC構架,進行面內方向側推試驗,期望能深入了解其受力行為,並提供耐震分析理論模型建立之參考。
  本文試驗包含兩組足尺試體,一組為含填入式門型開口磚牆構架,另一組為此式體於試驗後打除磚牆部分所餘之純構架試體。試體以典型三層RC街屋中底層最後一跨短向構架為原型,構架跨距3950mm,淨高2700mm。試驗中模擬原型建物之靜載重,施加固定大小軸壓力,側力以位移控制之往復加載方式施加。
  試驗結果顯示,含填入式磚牆試體於側力加載後,磚牆與構架介面即開裂,隨側位移增加,柱與牆變形行為趨於獨立,門型開口兩側磚牆皆為灰縫滑移破壞之剪力破壞,柱於試驗中呈現雙曲率變形及撓曲行為,但未嚴重破壞。而純構架試體則是先發生撓曲破壞後再發生韌性剪力破壞。試驗顯示,有開口填入式磚牆僅些微束制柱變形與轉角,但並未改變其破壞模式。
  與同樣開口形式之加強磚造試體相比,加強磚造構法柱牆構成複合斷面,使試體初始剛度與極限強度較高,破壞變位較小。加強磚造磚牆亦為剪力破壞,但為對角壓力控制,且磚牆剪力裂縫延伸至柱,亦改變柱之破壞模式。
  本文分別依FEMA 356、陳奕信博士、莊宗樺博士既有分析模型計算磚牆性能曲線,與RC柱性能曲線疊加得整體理論性能曲線與本文試驗結果比較。結果顯示有開口填入式磚牆不適合以窗間牆模式分析。若以三邊圍束磚牆模式分析,依照本文修正FEMA 356填入式磚牆性能曲線,軸力以柱牆EA比例分配且極限變位角依莊宗樺博士建議方式計算時,所繪出之曲線與試驗較相符。
英文摘要 This study tested two specimens: An in-filled masonry panel with a door opening in a reinforced concrete (RC) frame called specimen ID, and a bare RC frame called specimen BF. To reuse the RC frame of specimen ID, we removed the panels after the test. Both specimens were tested under lateral cyclic loading and constant vertical force.

Test results show that the panels and columns of specimen ID separated soon after the loading started. The panels were failed in bed-joint sliding. Flexural cracks appeared at both ends of the columns; however, they were not seriously damaged. The columns of specimen BF exhibited double curvature deformation, and failed in flexural mode at maximum load. Comparison between the two specimens shows that the in-filled masonry panels increased the strength and the stiffness if the frame and did not affect the failure mode of the columns.

The capacity curves of the columns and panels were calculated independently, and then superposed to get the analytical curve of the whole frame. Comparison with the test result shows that using modified FEMA356 model with the axial force distributed by the axial stiffness ratio to the columns and panels can provide a reasonable estimation.
論文目次 目錄
表目錄 IV
圖目錄 VII
符號說明 XII

第一章 緒論 1-1
1.1 研究動機與目的 1-1
1.1.1 研究動機 1-1
1.1.2 研究目的 1-1
1.2 文獻回顧 1-2
1.3 研究方法 1-5
1.4 適用範圍 1-6
1.5 章節概述 1-6
第二章 試驗介紹 2-1
2.1 試驗與試驗裝置介紹 2-1
2.1.1 試體規劃 2-1
2.1.2 試驗裝置 2-9
2.1.3 加載歷程與測量裝置規劃 2-12
2.2 試體施工過程 2-21
2.3 材料性質 2-25
2.3.1 鋼筋抗拉試驗 2-25
2.3.2 混凝土圓柱試體抗壓試驗 2-28
2.3.3 磚塊抗壓試驗 2-29
2.3.4 磚墩抗壓試驗 2-31
2.3.5 砂漿抗壓試驗 2-32
2.3.6 灰縫抗剪試驗 2-33
2.3.7 磚牆對角拉力試驗 2-34
第三章 試驗過程與試驗結果 3-1
3.1 試驗流程與加載歷程 3-1
3.2 試驗結果 3-7
3.2.1 試體破壞歷程 3-7
3.2.2 試體受力與變形關係 3-31
3.2.3 邊界柱轉角 3-55
3.2.4 邊界柱主筋及箍筋之應變 3-57
3.2.5 破壞模式歸納 3-78
3.2.6 結果討論 3-80
3.3 小結 3-84
第四章 其他文獻試體與試驗結果比較 4-1
4.1 RC構架含填入式門型開口磚牆試體 4-1
4.1.1 試體簡介 4-1
4.1.2 與本文試體之比較 4-8
4.2 RC構架含加強磚造開口磚牆試體 4-10
4.2.1 試體簡介 4-10
4.2.2 與本文試體之比較 4-19
第五章 分析模型與試驗結果比對 5-1
5.1 分析模型簡介 5-1
5.1.1 FEMA 356 5-1
5.1.2 陳奕信磚牆面內剪力強度分析公式 5-6
5.1.3 莊宗樺無側邊圍束高型磚牆性能曲線分析模型 5-10
5.1.4 存在初始間隙之無側邊圍束磚牆分析模型 5-13
5.1.5 簡化推垮分析之柱性能曲線計算程式SPOCC 5-16
5.2 分析模型與試驗結果比對 5-17
5.2.1 柱理論強度與性能曲線 5-19
5.2.2 FEMA 356磚牆理論強度與本文修正之性能曲線 5-21
5.2.3 陳奕信三邊圍束磚牆強度與性能曲線 5-33
5.2.4 修正前後莊宗樺無側邊圍束磚牆分析模型 5-35
5.2.5 陳奕信無側邊圍束磚牆強度 5-38
5.3 本文修正填入式磚牆分析模型與張文德試體比較 5-40
5.4 小結 5-42
第六章 結論與建議 6-1
6.1 結論 6-1
6.2 建議 6-4
參考文獻 參-1
附錄A 試體ID裂縫圖與破壞照片 A-1
附錄B 試體BF裂縫圖與破壞照片 B-1
附錄C 箍筋應變與側位移關係圖 C-1
參考文獻 1. Mehrabi A. B., Shing P. B., Schuller M. P., and Noland J. L., "Experimental evaluation of masonry-infilled RC frames," Journal of Structural Engineering, vol. 122, pp. 228-237, 1996.
2. 張文德,『磚牆及含磚牆RC構架之耐震試驗分析與應用』,博士論文,國立成功大學建築研究所,台南,2003。
3. Kakaletsis D. and Karayannis C., "Influence of masonry strength and openings on infilled R/C frames under cycling loading," Journal of Earthquake Engineering, vol. 12, pp. 197-221, 2008.
4. 羅婷頤,『RC構架內填高型磚牆面內側向加載試驗與分析』,碩士論文,國立成功大學建築研究所,台南,2010。
5. 林柏成,『加強磚造翼牆面內側向加載試驗與分析』,碩士論文,國立成功大學建築研究所,台南,2011。
6. Asteris P., Kakaletsis D., Chrysostomou C., and Smyrou E., "Failure Modes of In-filled Frames," Electronic Journal of Structural Engineering, vol. 11, pp. 11-20, 2011.
7. Federal Emergency Management Agency (FEMA), Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings (FEMA 356), FEMA, USA, 2000.
8. 陳奕信,『含磚牆RC建築結構之耐震診斷』,博士論文,國立成功大學建築研究所,台南,2003。
9. 莊宗樺,『部分圍束加強磚造高型磚牆面內受力行為研究』,博士論文,國立成功大學建築研究所,台南,2013。
10. 許元馨,『不同開口型式加強磚造磚牆面內側向加載試驗』,碩士論文,國立成功大學建築研究所,台南,2014。
11. 蔡克銓、黃世建、鐘立來,『校舍之耐震評估與補強講習會 (第二版)』,國家地震工程研究中心技術報告,NCEER-05-018,台北,2005。
12. Angel R., “Behavior of Reinforced Concrete Frames with Masonry Infill Walls,” Ph. D. Thesis, University of Illinois, Urbana, 1994.
13. 郭心怡,『RC學校建築快速耐震診斷』,碩士論文,國立成功大學建築研究所,台南,2000。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2015-02-13起公開。
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