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論文中文名稱:鋼筋混凝土柱軸力與雙向彎矩互制效應之研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Study on Interaction Behaviors of RC Columns Excited by Axial Force and Biaxial Bending [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
中文姓名:蔡宏裕
英文姓名:Hung-Yu Tsai
研究生學號:94428003
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2007-07-13
論文頁數:109
指導教授中文名:宋裕祺
指導教授英文名:Yu-Chi Sung
口試委員中文名:蔡益超;張順益;呂良正
口試委員英文名:I-Chau Tsai;Shuenn-Yih Chang;Liang-Jenq Leu
中文關鍵詞:力平衡變形諧合材料組成律載重等高線偏心軸力
英文關鍵詞:EquilibriumCompatibilityConstitutive LawsLoad Contour MethodBidirection-Eccentry
論文中文摘要:本文研提出一套視窗化程式來模擬鋼筋混凝土柱承受軸力與彎矩作用之影響,考量混凝土應力非線性分佈之特性,在符合力平衡、材料組成律與變形諧合等原則下,分析柱承受軸力與雙向彎矩下的力學特性,並繪出軸力-彎矩交互影響曲線( interaction curve),並據以與其它學者研究所得載重等高線進行比較,研究其差異性。
為證實本文所研提方法之準確性及可行性,爰用國內26組鋼筋混凝土柱漸變偏心軸力試驗之成果進行比對,結果顯示分析值與實驗值大致相符;另外,本文所得 曲線也與其他國內外軟體分析成果各進行差異討論,結果顯示本文所開發之程式具相當之準確度。本文所得成果冀能供為工程師從事結構設計之參考。
論文英文摘要:This thesis proposed a set of visualized operation system for the analysis on interaction behaviors of RC columns excited by axial force and biaxial bending. Incorporating with equilibrium and compatibility condition, the constitutive law of concrete proposed by Kawashima et. al. as well as the elastoplastic model of reinforcement was taken into account mechanically. By necessary comparisons, a good consistency can be found between the analysis results and the results obtained by conventional load contour method.
To testify the accuracy and validity of the proposed approach, twenty-six reported results of bidirection-eccentry tests of RC columns were adopted for necessary investigation. It shows that this study can provide an acceptable result and might benefit the paractial design efforts for structural engineers.
論文目次:目 錄

摘 要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究內容與方法 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 前言 4
2.2 雙向彎曲之文獻回顧 5
2.3 載重等高線法之文獻回顧 9
2.4 討論 17
第三章 鋼筋混凝土柱軸力與彎矩互制效應理論分析與比對 18
3.1 前言 18
3.2 鋼筋混凝土非線性行為分析 18
3.2.1 Kawashima混凝土組成律 18
3.2.2 鋼筋之組成律 21
3.3 軸力與彎矩互制效應 22
3.3.1 鋼筋混凝土柱承受軸力與單向彎矩作用之理論分析 22
3.3.1.1 單向彎矩簡介 22
3.3.1.2 單向彎矩分析流程 24
3.3.2 鋼筋混凝土柱承受軸力與雙向彎矩作用之理論分析 29
3.3.2.1 雙向彎矩簡介 29
3.3.2.2 雙向彎矩分析流程 30
3.4 RCPMM程式操作說明 34
3.5 單雙向彎矩理論分析與業界軟體之比較 39
3.5.1 混凝土工程委員會之矩形柱校核程式V1.1簡介 39
3.5.2 Section Builder之簡介 40
3.5.3 XTRACT_v3.05之簡介 41
3.5.4 案例分析比較 42
3.6 討論 48
第四章 鋼筋混凝土柱漸變軸力與橫向位移之理論分析與實驗成果比對 50
4.1 前言 50
4.2 柱構材軸力與位移關係之建立 50
4.3 漸變偏心軸力理論分析與實驗結果之比較 54
4.3.1 張嘉祥等人實驗成果之分析與驗證 54
4.3.2 曹文琥實驗成果之分析與驗證 81
4.4 鋼筋混凝土柱在偏心軸力下構材行為之探討 85
4.4.1 矩形與方形斷面尺寸對構材行為之影響 87
4.5.2 混凝土抗壓強度對構材行為之影響 88
4.5.3 配筋量對構材行為之影響 89
4.5.4 鋼筋降伏強度對構材行為之影響 90
4.5.5 保護層對構材行為之影響 91
4.5.6 箍筋間距對構材行為之影響 92
4.5.7 單向彎矩與雙向彎矩對構材行為之影響 93
4.5 討論 94
第五章 各種參數變化對鋼筋混凝土柱承受軸力與雙向彎矩特性之影響探討 95
5.1 前言 95
5.2 軸力與雙向彎矩互制之破壞面 95
5.3 載重等高線圖 96
5.4 載重等高線圖參數探討 98
5.4.1 軸力變化之影響 98
5.4.2 斷面材料強度變化之影響 99
5.5 討論 104
第六章 結論與建議 105
6.1 結論 105
6.2 建議 106
參考文獻 107






表目錄

表3.1 分析規劃 43
表4.1 柱試體斷面資料(持續加載) 56
表4.2 柱試體斷面資料(反覆加載) 57
表4.3 柱試體斷面資料 82
表4.4 分析規劃 86
表5.1 不同斷面尺寸 100
表5.2 不同斷面尺寸分析之 值 100
表5.3 不同混凝土抗壓強度 100
表5.4 不同混凝土抗壓強度分析之 值 101
表5.5 不同配筋量 101
表5.6 不同配筋量分析之 值 101
表5.7 不同鋼筋降伏強度 102
表5.8 不同鋼筋降伏強度分析之 值 102
表5.9 不同保護層厚度 103
表5.10 不同保護層厚度分析之 值 103
表5.11 不同箍筋間距 103
表5.12 不同箍筋間距分析之 值 104






圖目錄

圖2.1 多彈簧模式 5
圖2.2 鋼筋與混凝土在不同應變之彈性模數 8
圖2.3 三維有限差分模式示意圖 9
圖2.4 軸力與雙向彎矩破壞面 11
圖2.5 在 軸力下無因次載重等高線 12
圖2.6 示意圖 15
圖2.7 載重等高線圖 16
圖3.1 Kawashima混凝土應力-應變關係曲線 19
圖3.2 Mirza和MacGregor鋼筋應力-應變關係曲線 21
圖3.3 單向偏心載重 23
圖3.4 鋼筋混凝土柱構材軸力-彎矩交互影響曲線與彎矩-曲率圖 24
圖3.5 所需柱斷面資料 25
圖3.6 單向彎矩纖維元素之應力應變圖 25
圖3.7 單向彎矩纖維元素之應力應變圖 26
圖3.8 曲率-彎矩與彎矩-軸力曲線圖 27
圖3.9 鋼筋混凝土柱承受軸力與單向彎矩作用之分析流程 28
圖3.10 雙偏心載重 29
圖3.11 雙向彎矩交互影響曲線 29
圖3.12 雙向彎矩纖維元素之應力應變圖 30
圖3.13 雙向彎矩纖維元素之應力應變圖 31
圖3.14 雙向彎矩3D交互影響曲線 32
圖3.15 鋼筋混凝土柱承受軸力與雙向彎矩作用之分析流程 33
圖3.16 斷面編輯視窗 34
圖3.17 斷面預設值編輯視窗 35
圖3.18 斷面輔助視窗 36
圖3.19 數值檔案 37
圖3.20 曲線圖 37
圖3.21 數值檔案 38
圖3.22 數值圖 38
圖3.23 主視窗畫面 39
圖3.24 破壞包絡面圖 40
圖3.25 主視窗畫面 40
圖3.26 破壞包絡面圖 41
圖3.27 主視窗畫面 41
圖3.28 軸力-彎矩圖 42
圖3.29 矩形斷面旋轉角度 之交互影響曲線 43
圖3.30 矩形斷面旋轉角度 之交互影響曲線 44
圖3.31 矩形斷面旋轉角度 之交互影響曲線 45
圖3.32 矩形斷面旋轉角度 之交互影響曲線 45
圖3.33 方形斷面旋轉角度 之交互影響曲線 46
圖3.34 方形斷面旋轉角度 之交互影響曲線 47
圖3.35 方形斷面旋轉角度 之交互影響曲線 47
圖3.36 方形斷面旋轉角度 之交互影響曲線 48
圖4.1 垂直漸變偏心軸力實驗示意圖 50
圖4.2 數值檔案 51
圖4.3 曲線 51
圖4.4 柱斷面偏心距離與偏心角度 52
圖4.5 鋼筋混凝土柱承受漸變偏心軸力作用之分析流程 53
圖4.6 柱試體尺寸 55
圖4.7 劉守禮試體M01實驗與分析曲線之比較圖 58
圖4.8 劉守禮試體M02實驗與分析曲線之比較圖 59
圖4.9 劉守禮試體M03實驗與分析曲線之比較圖 60
圖4.10 劉守禮試體M04實驗與分析曲線之比較圖 61
圖4.11 劉守禮試體M05實驗與分析曲線之比較圖 62
圖4.12 劉守禮試體M06實驗與分析曲線之比較圖 63
圖4.13 劉守禮試體M07實驗與分析曲線之比較圖 64
圖4.14 劉守禮試體M08實驗與分析曲線之比較圖 65
圖4.15 劉守禮試體S01實驗與分析曲線之比較圖 66
圖4.16 劉守禮試體S05實驗與分析曲線之比較圖 67
圖4.17 劉守禮試體S011實驗與分析曲線之比較圖 68
圖4.18 劉守禮試體R01實驗與分析曲線之比較圖 69
圖4.19 劉守禮試體C04實驗與分析曲線之比較圖 70
圖4.20 劉守禮試體C07實驗與分析曲線之比較圖 71
圖4.21 劉守禮試體C08實驗與分析曲線之比較圖 72
圖4.22 劉守禮試體C09實驗與分析曲線之比較圖 73
圖4.23 劉守禮試體C10實驗與分析曲線之比較圖 74
圖4.24 劉守禮試體C14實驗與分析曲線之比較圖 75
圖4.25 劉守禮試體C15實驗與分析曲線之比較圖 76
圖4.26 劉守禮試體C16實驗與分析曲線之比較圖 77
圖4.27 劉守禮試體C17實驗與分析曲線之比較圖 78
圖4.28 劉守禮試體C18實驗與分析曲線之比較圖 79
圖4.29 劉守禮試體C19實驗與分析曲線之比較圖 80
圖4.30 柱試體尺寸 81
圖4.31 曹文琥試體C1實驗與分析曲線之比較圖 82
圖4.32 曹文琥試體C2實驗與分析曲線之比較圖 83
圖4.33 曹文琥試體C5實驗與分析曲線之比較圖 84
圖4.34 不同斷面尺寸之偏心軸力-橫向位移圖 87
圖4.35 不同斷面尺寸之偏心軸力-橫向位移圖 87
圖4.36 不同混凝土抗壓強度之偏心軸力-橫向位移圖 88
圖4.37 不同混凝土抗壓強度之偏心軸力-橫向位移圖 88
圖4.38 不同配筋量之偏心軸力-橫向位移圖 89
圖4.39 不同配筋量之軸力-彎矩圖 89
圖4.40 不同鋼筋降伏強度之偏心軸力-橫向位移圖 90
圖4.41 不同鋼筋降伏強度之軸力-彎矩圖 90
圖4.42 不同保護層之偏心軸力-橫向位移圖 91
圖4.43 不同保護層之軸力-彎矩圖 91
圖4.44 不同箍筋間距之偏心軸力-橫向位移圖 92
圖4.45 不同箍筋間距之軸力-彎矩圖 92
圖4.46 單向彎矩與雙向彎矩之偏心軸力-橫向位移圖 93
圖4.47 單向彎矩與雙向彎矩之軸力-彎矩圖 93
圖5.1 軸力與雙向彎矩之交互影響曲線圖 96
圖5.2 載重等高線圖 96
圖5.3 無因次載重等高線圖 97
圖5.4 無因次載重等高線圖 99
論文參考文獻:參考文獻

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