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第五章5.3.2分離式替代/較早版本稿(2/2);原PDF第284–288頁。
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- 文件性質:本件是內政部建築研究所民國98年12月協同研究成果及設計施工指針草案,不是法規命令、部頒設計規範、施工綱要規範或核定審查要點。
- 替代稿:原PDF第271–288頁是5.3.2接合部設計原則的分離式替代/較早版本稿,須與第五章主稿分開閱讀。
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用下發生錯位變形時的剪力抵抗,而(d)之接觸面壓縮應力傳遞為,
說明於相當大壓縮力N 作用下,不產生錯位變形時的剪力抵抗。接
觸面壓應力傳遞機構的摩擦係數μ,根據境界面粗糙的程度而不
同,但可知與(a)之摩擦應力傳遞的摩擦係數幾乎相同。此處,摩擦
係數採用ACI318/95 所規定表5.2.2.4 之摩擦係數。
圖5.2.2.4 接觸面壓力傳遞
挿銷作用
與境界面直交鋼筋無法確保充份錨定力時,上述(b)根據摩擦力的剪
力傳遞無法成立,作用於境界面的剪力,如解圖C5.2.2.5 所示伴隨
著錯位鋼筋本身的彎曲透過剪力「抵抗」來傳遞。因此,挿銷作用
為,因應混凝土的壓應力和鋼筋應力的錯位變形以及鋼筋從兩側混
凝土拔出為前提,所以剪力傳遞的評估有必要慎重的對應。作為鋼
筋一支的挿銷抵抗最簡單形式的強度式如下式之提案
其中,Qdowal:鋼筋一支的插銷強度,db:鋼筋直徑,σB:混凝
土設計基準強度,σy:插銷鋼筋標稱降伏點,adowel:插銷鋼筋一支
的面積。此外,插銷鋼筋單側的錨定長度有必要具某種程度。插銷
鋼筋同時負擔拉力時,鋼筋的全塑性彎矩降低插銷抵抗也減小。鋼 5-2-20)~5-2-21)。
筋的拉應力σs = ασy(α<1)時,插銷的抵抗如下式。
解式(7)為假定前面混凝土的壓縮破壞(取支壓強度)和產生鋼筋
的降伏狀態,假定產生某種程度之滑動狀態時應該注意。因為此滑
動量很難定量化,不容許過大滑動的部分,其對應方法可採降低混
凝土的支壓強度來適用。¶ 建研所New RC指針草案研究|原檔第285頁
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圖5.2.2.5 插銷作用 支壓 接合部傳遞應力到混凝土的部分為,預鑄混凝土構材的支座、剪 力鍵的契合部分、插銷鋼筋周邊的混凝土等,有局部性的混凝土作 用大壓力的部分。此種部分依支壓來傳遞局部壓縮力。爲了不要產 生過大壓力使預鑄混凝土發生有害的變形或作用支壓部分的混凝土 發生壓壞,有必要確認支壓應力不得大於支壓強度。 直接續接 預鑄鋼筋混凝土構材的接合部,成為鋼筋和鋼筋之間拉力與壓力 的應力傳遞為,採用水泥砂漿填充套管續接、螺旋續接、全熔焊接 續接、喇叭型焊續接、重疊續接、連結續接等。這些之中,如解圖 C5.2.2.6 所示者為將鋼筋的拉力或壓力直接於鋼筋間傳遞的續接 同。部位可分類為,a)柱、梁構材端的降伏塑鉸範圍內或鄰接塑鉸 與塑鉸部幾乎受到同等應變履歷的部分,以及連層剪力牆的水平接 合面附近被要求較大的反複塑性變形的部分(通常為連層剪力牆的 最底層部分),b)離開塑鉸範圍不產生塑性域內反復應變履歷的部分 僅負擔拉力或插銷力的部分等。對於這些個別的要求性能被要求進 行不同的性能確認實驗。性能評估試驗為,因應被要求的性能實驗 5-2-22)。這些鋼筋續接所要求的性能,因應其被使用的部位而有所不 的載重類型不同,針對應力(應變)振幅、反復加載次數等的殘留強 度、續接處的滑動量等來評估。 有關使用解圖C5.2.2.6 所示的續接器,或對焊鋼筋等直接續接, 「2001 年版建築物的構造關係技術基準解說書」 筋續接性能判定基準」,根據此試驗法有各種工法的性能清楚的評 估。目前使用很廣的續接為取得A 級續接之評定者。使用A 級續接 之構材實驗,包括續接全數皆位於塑鉸內的情形,相對於使用無續 接的連續鋼筋,所得的報告為結構性能並沒有任何較差的狀況。不 產生反復塑性變形的部分,考慮可使用B 級以下等級的續接,但是 現狀並無此種續接的工法,因此限定僅使用A 級續接。但是,水泥 5-2-23)中出示有「鋼 砂漿填充套管續接的情形,因為大塑性應變區鋼筋會從續接器拔出 (母材部鋼筋應變為5%~6%),假如使用於連層剪力牆的牆脚部鋼筋被
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要求非常大的拉力塑性伸長的部分時,希望於結構設計上考量鋼筋
續接部不要產生過大的塑性伸長。有關牆垂直接合部的鋼筋等使用
之喇叭型焊續接,因為要傳遞相當於鋼筋母材降伏點的拉力,因此
非確保充分喉厚和焊接長度不可。關於喉厚及焊接長度的必要值根
據相關規準、指針。這些之外的直接續接有瓦斯壓接續接,但壓接
作業時有必要縮短鋼筋距離,不適合於預鑄混凝土的接合部因此不
使用。
圖5.2.2.6 鋼筋的直接續接
間接續接
間接續接,如重疊續接鋼筋和鋼筋不直接傳遞應力,所謂需透過
混凝土來傳遞應力的續接。重疊續接使用於塑鉸範圍外時,採用以
往日本建築學會編「鋼筋混凝土構造計算規準˙同解說」中規定之
重疊部的接合細部即可。有關重疊續接使用於塑鉸部時的行為有林
等的實驗 5-2-24)。
圖5.2.2.7 鋼筋的間接續接
如解圖C5.2.2.7 所示,將鋼筋端部加工成迴圈狀,根據插筋傳
遞拉力者,稱為連結續接。預鑄工法中有效之鋼筋續接的一種,但
是迴圈部分的直徑,插筋的直徑及混凝土壓縮強度等帶給續接強度
的影響因素不明確,因此有必要透過實驗的檢証。
接合用鋼製續接
梁端部的接合部,使用頭狀螺桿或焊接鋼筋的鋼板等各種接合用
鋼製續接。這些續接,剪力和錯位變形的關係根據細部而不同,因¶ 建研所New RC指針草案研究|原檔第287頁
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此需要依實驗或解析來把握應力變形關係。
進行接合要素的強度計算時,如根據剪力鍵和插銷作用的剪力傳遞,不可
累加複數之應力傳遞機構的強度。原因為,各個的接合要素達到強度時的
變形並非相同的。強度的單純累加,有將接合部的強度過大評估的危險。
在此,原則上,相同種類的應力經常根據1 種類的應力傳遞機構來傳遞。
此外,根據此原則的話接合部的強度一般上會變成過小評估,但是其結
果,接合部使用複數的接合要素時,接合部的強度一定產生某種程度的餘
裕。此外,可將不同接合部細部的設計視為相同的方法,也有設計單純可
適用一貫方法的優點。
檢定接合要素的強度時,原則上考慮接合部材料強度的參差不齊特性
等的效果有必要使用降低的接合部強度。表5.2.2.3 除了支壓強度的強度
式外,為確實根據包括接合要素之試體的直接剪力試驗所導出的強度式,
並非給予構材中接合部的實際強度,而是考慮剪力摩擦、境界面的錯位變
形性等幾乎為強度下限值之給予式,挿銷為,考慮變形量的複數式給予平
均強度的公式,考慮剪力鍵的韌性低及很大的參差不齊可視為包括安全係
數的公式。但是,如前述實際的構材,因為強度有餘裕,表5.2.2.3 的「依
接合要素之應力傳遞的種類給予的強度式」所出示的接合要素的強度沒有
必要低減。
構材被視為彈性之載重小的範圍,可使用線性彈性梁理論,但是混凝土產
生開裂後,或者,鋼筋降伏後,材料的應力應變關係進入非線性的範圍。
此種狀況下爲了計算接合部要素應力,有必要考慮非線性之接合部要素應
力計算的模型。鋼筋混凝土構材,混凝土產生開裂後,應力傳遞的機構將
會變化。一般而言,材料於彈性範圍內之彈性分析為精確的,處理彎曲降
伏等的塑性範圍時,簡單的近似桁架法比彈性分析容易求得精確的應力。
接合部要素應力計算模型,較精確這一點是理想的,但是一般而言,簡單
的模型精度低,複雜的模型精度佳。滿足簡單和精度雙方是困難的,而簡
單且精確的將實際現象模型化者為可說是較佳的力學模型。力學模型為,
不僅能良好吻合製作該模型所利用的實驗範圍,超過該範圍之實驗條件的
結果也應該良好吻合。設計者應該從這種觀點來看儘量使用合理的模型。
模型的妥當性尚未明朗化前,設計時有必要考慮適當的安全率。
(7) 使用預鑄混凝土構材時,將包括接合部預鑄混凝土構材的復元力特性設定
與現場澆注混凝土構材幾乎同等的復元力特性時,間接的保證這些構材所
構築的建築物與現場澆注鋼筋混凝土造具有同等的耐震性能。此時,架構
的復元力特性根據(1)各構材的復元力特性,(2)構材應力,(3)構材的組
合方式而決定,因此必要時應考慮預鑄混凝土構材受到反復變形時帶給其
復元力特性的影響。¶ 建研所New RC指針草案研究|原檔第288頁
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(a)各構材的復元力特性
於接合部,微視的看僅有產生少許滑動等局部性變形也無可奈何。在
此,選擇不會因這種局部性變形影響復元力特性之變化或架構之地震反應
的接合部。
(b)架構的復元力特性
預鑄混凝土構材的復元力特性,包括局部性接合部之變形的影響。架
構的復元力性,如解圖C5.2.2.8 所示包括1 個柱梁交叉部的部分架構(單
元架構)
其接合部的個數愈多影響就愈大。計入其影響後,使架構的地震反應進入
與現場澆注整體混凝土一樣的範圍內,計畫接合部的個數、接合部的位置
和接合要素的種類。
圖5.2.2.8 包括柱梁交叉部的單位構架
(c)強度上有餘裕之接合部之變形的影響
接合部本身的復元力特性,有時不與架構的復元力直接連結。例如,如根據直接
剪斷的剪斷抵抗,一旦達到最大強度後滑動變形增大但是於比強度小許多的應力
下使用的話,接合部,包括其構材作為架構的復元力特性幾乎不產生影響。這種
接合部,其對單元架構之復元力特性的影響可以忽略。上一節:第五章5.3.2分離式替代/較早版本稿(1/2) | 下一節:指針草案第六章 施工與管理(1/4)
來源:內政部建築研究所《超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬》,民國98年12月。依建研所網站資料開放宣告註明出處;本站分章呈現並另加歷史與適用註記,不代表發布機關認可。查核日期:2026年8月30日。