五螺箍矩形RC柱之軸壓試驗與優化設計研究

翁正強 ； 尹衍樑 ； 王瑞禎 ； 梁景裕 ； 郭美婷

《結構工程》 25卷1期 (2010/03) Pp. 71-105

https://doi.org/10.6849/SE.201003_25(1).0005

摘要

本研究針對配置新型「五螺箍（5-Spirals）」之矩形斷面鋼筋混凝土（ Reinforced Concrete，RC）柱的重要設計參數進行優化研究，總共完成15支斷面為600×600 mm之大尺寸五螺箍矩形RC柱及2支傳統橫箍矩形RC柱（對照組）之軸壓試驗，期望能提升五螺箍RC柱之安全性與經濟效益，並進一步發展出這種新型RC柱之最佳斷面配置方式。本研究主要的優化設計參數包括：箍筋之間距、大螺箍與小螺箍之尺寸、箍筋之線徑與強度、混凝土之強度、大小螺箍之交集區是否需配置輔助筋等。此外，由於五螺箍有別於傳統的單一螺箍，故對於五螺箍RC柱之箍筋間距，本研究嘗試突破目前ACI-318-08規範第7.10.4.3節中規定單一螺箍RC 柱之「螺旋箍筋最大淨間距不得大於75mm」的限制。試驗結果顯示，採用新型五螺箍之矩形RC短柱在「抗壓強度」、「韌性」及「箍筋用量之經濟效益」三項指標上皆優於採用傳統橫箍之矩形RC柱。在優化設計方面，本研究根據各項優化設計參數提出以下之建議：（1）在進行五螺箍矩形RC柱設計時，大螺箍之圍束直徑可以盡量放大以圍束柱核心區域之混凝土（但仍需符合混凝土保護層之要求）；（2）四個角落的小螺箍之圍束直徑，可以取為大約0.3倍的中央大螺箍之圍束直徑；（3）在大小螺箍之線徑組合方面，本研究建議大螺箍之線徑宜略大於或至少等於小螺箍之線徑，以確保大螺箍不致於比小螺箍先行破壞。

關鍵字

五螺箍 ； 矩形RC柱 ； 優化研究 ； 軸壓強度 ； 圍束效應 ； 螺箍尺寸 ； 箍筋間距 ； 韌性 ； 經濟效益