預力雙核心自復位斜撐發展與耐震實驗

周中哲 ； 陳映全

《結構工程》 27卷3期 (2012/09) Pp. 108-126

https://doi.org/10.6849/SE.201209_27(3).0006

摘要

預力自復位斜撐（Self-Centering Brace, 簡稱SCB）是利用斜撐中之拉力構件束制斜撐中之受壓構件，並在斜撐受拉與受壓下提供自復位能力（在大變形下有回到零殘餘變形的能力）。傳統自復位斜撐之變形能力受制於拉力構件之線彈性應變量，無法在大變形結構體下使用，本研究首次成功地發展雙核心自復位斜撐，藉由增加一核心受壓構件與一組拉力構件，使斜撐之變形量在拉力構件相同應變下可達傳統自復位斜撐變形量之兩倍（或是在相同斜撐變形量下，斜撐之拉力構件應變量減少一半）。本研究除說明雙核心自復位斜撐力學理論外，並設計及測試四組5350 mm長之雙核心自復位斜撐，其中四組斜撐所使用之拉力構件分別為直徑D16 mm鋼鉸線、D22 mm玻璃纖維棒、D29 mm玻璃纖維棒與D13 mm碳纖維棒。實驗結果顯示預力雙核心自復位斜撐之力學傳力機制與理論預測相符，有穩定的能量消釋能力外，並能大量降低拉力構件之線彈性應變需求量。除了使用鋼鉸線之試體因初始預力太低（約16%降伏力）造成試驗時有預力損失外，其餘三組雙核心SCB耐震性能均能符合AISC（2010）規範針對挫屈束制斜撐要求之最小層間位移角2%前不破壞原則，並也可完成在1.5%層間側位移角下15圈反覆載重下無破壞發生；試體2及試體4更可再進一步地完成2.5%層間位移角試驗而不破壞，最大斜撐軸力約1400 kN。