新世代鋼結構耐震性能提升設計研發及驗證-具可調勁度斜撐之高性能鋼結構耐震設計研發及驗證(子計畫一)(III)

鋼結構系統具有良好之韌性，惟其因結構勁度較低，在側力作用下將引致較大位移，就功能設計考量而言，此將限制其應用性，為有效控制結構變形，以符合規範要求，設計上常以配置斜撐進行改善。就斜撐構架設計而言，斜撐可將地震引致之水平剪力，轉化為斜撐之軸向力，並以斜撐桿件提供有效之軸向強度抵抗之，大幅提升構架勁度及強度，然因斜撐施加後，構架之變形及韌性發展因之受限，就結構耐震設計而言，其實屬不利，再者，構架之斜撐在受到巨大的軸壓力作用時，將產生挫屈現象，當斜撐挫屈發生時，構架將有強度驟減與勁度滑落，結構承載能力大幅下降，結構安全因之而有疑慮，因此就鋼結構之耐震設計而言，需再研擬適當之斜撐設計細節，以達到勁度適度提昇、強度有效維持、消能能力具體提高等目標，進一步提昇鋼結構之耐震性能。就上述考量，本研究參酌歷年研究結果，研擬提出以分段組合斜撐配合具偏心距之彎鉤消能器之設計，藉由不同偏心距及彎鉤消能器尺度，形成可調整勁度、避免挫屈、同時具有有效消能機制之斜撐設計，並將之配置於鋼構架，有效提升結構耐震性能。本研究規劃以三年時間分別針對彎鉤消能器、可調勁度斜撐及配置可調勁度斜撐之構架承載性能進行探討。本年度研究為計畫第三年之工作，研究重點為探討配置可調勁度斜撐構架之動力承載反應，研究中除針對配置可調勁度斜撐之多層(三層、六層、十層)鋼結構，分別應用遠域(far field)地震及近域(near field)地震進行動力分析，藉以評估此方案應用於耐震性能提升之可行性，研究中亦將再選取部分與第二年不同構架高寬比及配置不同寬厚比彎鉤消能器之斜撐構架，進行反復載重試驗，並進一步比較，以完善最後之設計驗證，同時整合前述試驗結果及相關理論分析，界定可調勁度斜撐構架之韌性容量(R)，並提出有效之設計參數及設計流程建議，以供工程應用參考。