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系統識別號 U0026-2608201617390100
論文名稱(中文) 火害後空氣冷卻圓弧切削減弱式梁柱彎矩接頭耐震行為之研究
論文名稱(英文) The Post-Fire Seismic Behavior of the Air-Cooled Radius-Cut RBS Beam-to-Column Moment Connection
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 104
學期 2
出版年 105
研究生(中文) 古堯文
研究生(英文) Yao-Wen Ku
學號 N66034459
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 308頁
口試委員 指導教授-鍾興陽
口試委員-許協隆
口試委員-周中哲
口試委員-朱聖浩
口試委員-盧煉元
中文關鍵字 火害後  空氣冷卻  圓弧切削  減弱式梁柱接頭  反覆載重試驗 
英文關鍵字 Post-fire  Air-cooled  Radius-Cut  RBS Beam-to-Column Connection  Cyclic Loading Test 
學科別分類
中文摘要 本論文主要探討受到高溫火害後空冷的圓弧切削減弱式梁柱接頭,其耐震能力與火害前之差異,故製作兩組相同的實尺寸H型梁-箱型柱彎矩接頭試體,其中一組未受火害之RBS-R2試體為對照組,另外一組受到900°C高溫火害後於空氣中自然冷卻之RBS-A9試體為實驗組,藉以比較兩組試體火害前後之耐震行為與能力之異同處。本研究之梁柱接頭試體母材為SN490B耐震鋼材,梁與柱接合處採用FEMA-350報告中WUF-W型式之銲接孔,托梁之梁翼板也採用FEMA-350建議之圓弧切削型式,兩組試體皆進行相同的梁柱接頭反覆載重試驗,試驗結果顯示:不論是RBS-R2試體或是RBS-A9試體皆能通過AISC耐震規範(2010)之規定,皆屬於擁有良好延展性與韌性的梁柱接頭。兩組試體之柱面彎矩強度直到層間位移角5%時才開始下降,由於RBS-A9試體之鋼材強度下降,故在相同層間位移角下RBS-A9試體之柱面彎矩強度皆低於RBS-R2試體,比較兩組試體層間位移角0%至5%之累積總消散能量,發現RBS-A9試體略低於RBS-R2試體2.2%,顯示RBS-A9試體與RBS-R2試體在反覆載重作用下,韌性接近。此外,本論文也比較STD-A9與RBS-A9兩組梁柱接頭試體耐震行為之差異,試驗結果顯示:RBS-A9試體的撓曲勁度皆略小於STD-A9試體,兩組試體之柱面彎矩強度皆於達到層間位移角5%時才開始下降,由於STD-A9試體之梁翼板發生較嚴重的局部挫屈,故其柱面彎矩強度下降的幅度也較大,RBS-A9試體之應變計讀值顯示梁翼板在圓弧切削處之應變較靠近柱面處為大,顯示圓弧切削處能順利形成塑性鉸,且可降低柱面銲道之應力,進而保護柱面銲道。
英文摘要 This thesis mainly investigated the seismic-resistant performance of the radius-cut RBS beam-to-column connection which was subjected to high-temperature fire and then air-cooled to room temperature. The differences of structural behaviors between the pre-fire and post-fire radius-cut RBS beam-to-column connections were also discussed. Hence, two full-scale H-beam to box-column moment connection specimens identical in dimensions were fabricated. The RBS-R2 specimen without any fire exposure was the control group. The RBS-A9 specimen subjected to 900°C high-temperature fire and then air-cooled to room temperature was the experimental specimen. The differences between the pre-fire and post-fire seismic-resistant behaviors and performances of the radius-cut RBS beam-to-column connections were obtained by the comparisons of RBS-R2 and RBS-A9 specimens. The base material of the two specimens was SN490B seismic-resistant steel. The WUF-W type weld access hole and the radius-cut RBS connection type suggested in FEMA-350 report were utilized in the specimen fabrication of this research. The two specimens were tested by the same beam-to-column cyclic loading procedure. The test results showed that both of the RBS-R2 and RBS-A9 specimens could meet the requirements of 2010 AISC seismic provisions, and belonged to the beam-to-column connections with good ductility and toughness. The column-face moment strengths of the two specimens started to decrease at the 5% inter-story drift angle. Due to the slight material strength decreasing of the RBS-A9 specimen, the column-face moment strength of the RBS-A9 specimen was lower than that of the RBS-R2 specimen under the same inter-story drift angle. After comparing the total accumulated dissipated energy of the two specimens from 0% to 5% inter-story drift angles, it was found that the RBS-A9 specimen was only 2.2% slightly lower than the RBS-R2 specimen. This comparison showed that the toughness values obtained from the two specimens under cyclic loading action were close. In addition, this thesis also compared the seismic-resistant performances of the STD-A9 and RBS-A9 specimens, and the test results showed that the flexural stiffness of RBS-A9 specimen was slightly lower than that of the STD-A9 specimen and the column-face moment strengths of the two specimens both decreased after reaching 5% inter-story drift angle. Due to more serious local buckling at the beam flanges of the STD-A9 specimen, the decreasing slope of column-face moment strength of STD-A9 specimen is steeper than the RBS-A9 specimen. For the RBS-A9 specimen, the strains on the radius-cut zone of beam flanges are much greater than those of the STD-A9 specimen. This result showed that the radius-cut zone could successfully form a plastic hinge, reduced the stresses on the column face weld passes, and protected the column face weld passes.
論文目次 摘要----------------I
Extended Abstract----------------II
誌謝----------------IX
目錄----------------X
表目錄----------------XIV
圖目錄----------------XV
符號表----------------XXVI
第一章 緒論----------------1
1.1研究背景與動機----------------1
1.2研究目的----------------4
1.3研究方法----------------5
1.4論文架構----------------6
第二章 文獻回顧----------------8
2.1常溫下梁柱彎矩接頭反覆載重行為研究----------------8
2.2火害後鋼結構反覆載重行為研究----------------10
2.2.1火害後鋼材與銲材特性研究----------------10
2.2.2火害後梁柱彎矩接頭反覆載重行為研究----------------13
第三章 試體規劃與製作----------------16
3.1試體規劃與編號----------------16
3.2試體設計----------------16
3.3材料介紹----------------17
3.3.1母材----------------17
3.3.2銲材----------------18
3.4製作流程----------------19
3.4.1柱構件----------------19
3.4.2梁構件----------------20
3.4.3組裝----------------20
3.5試體溫度處理----------------21
3.5.1溫度處理目的----------------21
3.5.2溫度處理步驟----------------22
3.6試體各部位試驗結果----------------22
3.6.1拉伸試驗結果----------------22
3.6.2梁斷面硬度試驗結果----------------23
第四章 試驗規劃----------------48
4.1試驗配置----------------48
4.1.1加載設備(Actuator)----------------48
4.1.2底座(Roller)----------------48
4.1.3軸向支撐(Axial Support)----------------49
4.1.4側向支撐(Lateral Bracing)----------------49
4.2量測計畫----------------50
4.2.1應變計----------------50
4.2.2位移計----------------50
4.2.3傾斜儀----------------50
4.2.4 LVDT----------------51
4.2.5資料擷取器----------------51
4.3試驗程序----------------52
4.3.1反覆載重試驗歷程設定----------------52
4.3.2反覆載重試驗時間點描述----------------53
4.3.3試驗終止條件----------------53
4.3.4試驗流程----------------53
第五章 試驗結果----------------74
5.1前言----------------74
5.2 RBS-R2試體之試驗結果----------------75
5.2.1彈性階段----------------75
5.2.2初期塑性階段----------------75
5.2.3中期塑性階段----------------77
5.2.4後期塑性階段----------------77
5.3 RBS-A9試體之試驗結果----------------79
5.3.1彈性階段----------------79
5.3.2初期塑性階段----------------79
5.3.3中期塑性階段----------------81
5.3.4後期塑性階段----------------81
5.4彎矩-柱轉角遲滯迴圈逆轉現象----------------83
5.4.1遲滯迴圈逆轉說明----------------83
5.4.2逆轉原因推測----------------83
5.5小結----------------84
第六章 試驗結果比較與討論----------------154
6.1前言----------------154
6.2氣冷與常溫圓弧切削試體之比較----------------154
6.2.1破壞事件比較----------------155
6.2.2梁柱接頭區各部位應變分佈比較----------------157
6.2.3塑性變形能力比較----------------162
6.2.4骨幹曲線比較----------------163
6.2.5消散能量比較----------------164
6.2.6硬度比較----------------166
6.2.7小結----------------167
6.3氣冷圓弧切削與氣冷標準試體之比較----------------169
6.3.1破壞事件比較----------------169
6.3.2梁柱接頭區各部位應變分佈比較----------------171
6.3.3塑性變形能力比較----------------173
6.3.4骨幹曲線比較----------------173
6.3.5消散能量比較----------------175
6.3.6小結----------------177
第七章 結論與建議---------------- 282
7.1結論----------------283
7.2建議----------------292
附錄A 試體應變計之彎矩應變關係圖----------------294
參考文獻----------------305
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