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研究生: 蕭凱壬
Hsiao, Kai-Jen
論文名稱: 應用高阻尼橡膠於傳統木結構接頭之補強性能研究
Performance evaluation of the traditional timber joint with a high-damping rubber wedge
指導教授: 鍾育霖
Chung, Yu-Lin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 158
中文關鍵詞: 木構造抗彎性能自攻螺絲高阻尼橡膠殘留變形等效阻尼
外文關鍵詞: Rotational performance, Screw, HDR, Residual deformation, Equivalent damping ratio
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  • 木楔子常用於傳統木結構如穿鬪式木構造中,其作用為填補柱梁接合處因製作構件之誤差或因榫接形式的需求而在榫口留有的縫隙,楔子具有斜面,工匠將其敲入榫口上端使柱梁接頭能夠緊密接合。過去研究發現柱梁接頭受力時,構件因纖維受力方向不同,梁與楔子會有較大的變形產生,且隨著殘留變形增加在柱梁接合處會出現縫隙,導致接頭的強度、剛度、耗能能力減少。
    為了增加柱梁接頭的耐震性能,本研究使用高阻尼橡膠製成之楔子取代木楔子,利用橡膠良好的彈性及高阻尼,以減少接頭的殘留變形並增加耗能,若允許使用鐵件補強,接頭處可應用自攻螺絲補強梁端承壓位置,進一步增加接頭抗彎性能,本研究透過動靜態實尺寸接頭試驗分別評估補強後的性能,並且提出性能評估方式以供參考。
    單元試驗結果顯示,高阻尼橡膠在動態加載中強度會提升,且等效阻尼比隨變形增加上升,而木材垂直纖維方向的強度以自攻螺絲補強後,剛度以及強度分別提升34.6%及52.3%。實尺寸柱梁接頭靜態試驗結果中,梁端在使用自攻螺絲補強後,接頭的強度及剛度皆有提升,以使用木楔子試體為例,在試體補強後其強度及剛度可分別提升35%及62%。而在將木楔子替換為高阻尼橡膠楔子時,對於接頭受彎後產生的殘留變形可減少20%左右,且在等效阻尼比部分與木楔子試體相當。在柱梁接頭動態試驗結果中,使用高阻尼橡膠楔子之試體的殘留變形可減少10~20%,等效阻尼比可比使用木楔子之試體增加2~3%左右。顯示在實際地震作用下,高阻尼橡膠楔子相較於傳統木楔子可有效減少接頭產生的變形並增加耗能,同時本研究提出針對上述補強接頭之性能評估方式在初始強度、剛度及降伏強度等與試驗結果接近,可作為設計以及補強性能評估使用。

    To reduce the residual deformation and the decline of stiffness and strength of traditional timber joint, the high damping rubber wedge is proposed in the study to replace the conventional timber wedge. In addition, self-tapping screws were inserted into the timber beam to enhance the bearing strength. Four full-scale timber joints with various details were tested under pseudo-static cyclic loading to evaluate the performance. The test results indicate that the bearing capacity of the beam is improved by adding self-tapping screws. The high damping rubber wedge significantly reduces the residual deformation and increases energy dissipation in large amplitude comparing with that of the timber wedge. Dynamic tests show a significant improvement in equivalent damping ratio when the high damping rubber wedge is used in the joint. A theoretical joint model was proposed to evaluate the structural performance of the joint. The estimated M-θ curve shows notable agreement with experimental results especially in initial and yield strength.

    第一章、緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 3 1.2.1 傳統木構造接合及構法相關研究 3 1.2.2 高阻尼橡膠性能相關研究 7 1.2.3 應用自攻螺絲補強相關研究 7 1.2.4 柱梁接頭力學行為評估相關研究 13 1.3 研究方法 21 1.4 研究內容 21 第二章、接頭榫口部位局部受力行為及補強性能評估試驗 22 2.1 概述 22 2.2 高阻尼橡膠材料性質 22 2.3 試驗用木材單元規劃與材料性質 27 2.4 自攻螺絲補強性能試驗 33 2.4.1 試驗裝置與加載歷程 35 2.4.2 試驗結果 36 2.5 接合處承壓試驗 40 2.5.1 試驗裝置與加載歷程 42 2.5.2 試驗結果 42 2.6 小結 60 第三章、實尺寸柱梁接頭靜態抗彎性能試驗 61 3.1 概述 61 3.2 試體設計與試驗規劃 61 3.2.1 自攻螺絲補強 62 3.2.2 楔子幾何形狀 63 3.3 試驗裝置 66 3.4 加載歷程與量測系統 69 3.4.1 加載歷程 69 3.4.2 試驗量測系統 69 3.5 試驗結果 72 3.5.1 試驗現象 72 3.5.2 反覆加載試驗結果 87 3.5.3 殘留變形比 93 3.5.4 耗能及等效阻尼比 94 3.6 小結 99 第四章、實尺寸柱梁接頭動態抗彎性能試驗 100 4.1 概述 100 4.2 試驗規劃與試驗裝置 100 4.3 加載歷程 103 4.4 試驗結果 104 4.4.1 試驗現象 104 4.4.2 反覆加載試驗結果 111 4.4.3 殘留變形比 116 4.4.4 耗能及等效阻尼比 117 4.5 動態與靜態反應比較 122 4.6 柱梁接頭力學模型 126 4.7 小結 133 第五章、結論與建議 134 5.1 結論 134 5.2 建議 135 參考文獻 136

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    下載圖示 校內:2024-02-22公開
    校外:2024-02-22公開
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