鋼筋混凝土柱耐震圍束之研究

Design of Seismic Confinement of RC Columns

黃冠傑(Guann-Jye Hwang)

指導教授 ： 黃世建

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2013.01674

摘要

在人口密集的都會區中，興建高樓建築已逐漸成為新興的趨勢，然而建築物越高，其於底層樓柱構件所須承載的自重越大，軸力越大。住宅用之建築以鋼筋混凝土興建較受歡迎，但若使用傳統普通強度鋼筋混凝土興建高樓建築，其在底層之柱構件承受極高之軸力，RC柱斷面需放大設計才夠，但這樣會降低建築可使用之空間。若使用超高強度之New RC建築，可以有效縮小柱構件尺寸，增加使用空間，並降低建造成本。
對於在地震帶國家之結構物安全，除了對結構強度上的要求外，尚須符合耐震能力需求。然而高軸力的作用，將降低RC柱構件之變形能力，且超高強度混凝土本身行為亦較為脆性，此兩種情形皆會影響柱構件之耐震能力，因此如何對高軸力作用與超高強度混凝土柱進行圍束，使其維持柱構件應有之變形能力，已成為重要的問題。參考過去的經驗，我們可以藉由增加圍束鋼筋量、或改變其彎鉤型式去改善其變形能力，另外對於超高強度混凝土柱亦可使用高強度之鋼筋增加其圍束力。
事實上，國內既有的工程設計規範與ACI 318-05規範相似，其建議之柱圍束箍筋量公式應用於高軸力作用，與高強度混凝土柱時明顯不足，亦欠缺了位移能力的概念，故有對其研究並進一步改善設計公式的必要。參考紀偉凡[19]在2012年提出之柱圍束箍筋量之建議公式，可改善了國內規範於高軸力，與高強度混凝土柱對箍筋量配置明顯不足之情況。本研究認為此建議公式對柱圍束鋼筋配置較為適用，因此本研究測試8座實尺寸試體，以嚴苛之方式檢核建議公式對高軸力，與高強度混凝土柱是否能維持其應有之變形能力，並探討試驗之結果，以期能對建議公式提出修正，產生一套有效之建議設計公式以供工程界使用參考。

關鍵字

柱 ； 高強度 ； 高軸力 ； 圍束 ； 位移能力 ； 設計公式

並列摘要

In a metropolitan area with a high population density, construction of high-rise buildings for residential purpose is a necessity especially for urban renewal. While lower-story columns sustain higher self-weight above, it means higher axial load when the buildings are higher. Reinforced concrete structure is preferred for a residential building . When the high-rise buildings use the reinforced concrete, it needs to use the large dimension column for the high axial load. That structure area can be used will be reduiced by large dimention columns. The use of high strength materials can effectively solve this problem and reduce the dimension of members.
Both high axial load and high-strength concrete will reduice the seismic deformation capacity of columns. How to fix the problem will be an important issue. According the past experience, we can improve the deformation capacity of column by adding more confinement steel or using the seismic hook. For the high-strength concrete, we also can use the high-strength steel to increase the confinemect effect and improve the deformation capacity.
In fact, confinement provisions in ACI 318 code do not necessarily ensure adequate deformation capacity. Therefore, to revise the design equation for seismic confinement is the main objective of this research. In 2012 year, Wei-Fun Che proposed an equation for confinement design. It consider the axial load paramenter. In order to verify the suggestion equation, this study tested 8 specimens with high axial load. Finally that equation in further modified for design of seismic confinement of RC columns.

並列關鍵字

column ； high strength materials ； high axial load ； confinement ； deformation capacity ； design equation

參考文獻

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