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研究生： 蘇文傑
Su, Wen-jie
論文名稱： 實尺寸H型梁-箱型柱彎矩接頭之火害實驗研究
The Experimental Study of Full Scale H-Beam to Box-Column Moment Connections at Elevated Temperatures
指導教授： 鍾興陽
Chung,, Hsin-Yang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 211
中文關鍵詞： 火害試驗 、鋼結構 、彎矩接頭 、耐火鋼
外文關鍵詞： Fire-Resistant Steel, Moment Connections, Steel Structures, Fire Test
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    • 本研究透過實尺寸梁柱接頭次構件試體在大型高溫爐的標準昇溫試驗，來進行國內鋼構建築常用之H型梁-箱型柱普通式與拖梁式彎矩接頭於火害下之行為研究，藉以瞭解國內常用之彎矩接頭在火害下之力學行為與破壞溫度；所有試體皆以定載加溫的方式來模擬實際梁柱接頭承受規範最大容許載重下遭遇火害之行為。本研究共進行三組實尺寸H型梁-箱型柱彎矩接頭的裸鋼高溫試驗與一組實尺寸H型梁-箱型柱彎矩接頭的常溫試驗，以供分析比對；此外，本研究也提出利用三種斷面彎矩計算值的高溫折減曲線來評估梁柱接頭在高溫下的破壞溫度的方法，並與試驗結果比較。試驗結果顯示：（1）本研究提出的破壞溫度評估方法確實能為梁柱彎矩接頭在高溫下提供不錯的破壞溫度預測值；（2）普通鋼拖梁式彎矩接頭在火害試驗的表現較普通鋼普通式彎矩接頭為佳；（3）耐火鋼拖梁式彎矩接頭在火害試驗的表現優異，確實較普通鋼拖梁式彎矩接頭在火害中能有更佳的耐火性能與時效。

    This study investigates the structural behaviors in fire for the H-beam to box-column moment connections widely used in Taiwan. Three full-scale H-beam to box-column subassemblage specimens were tested under the same constant-loading and elevated-temperature condition, and one full-scale specimen was tested at ambient temperature for comparison. This study also proposed a moment reduction method to estimate the critical temperatures for moment connections in fire, and the estimated critical temperatures were compared with the test results. The results show that: (1) the proposed moment reduction method can give good estimations for the critical temperatures of moment connections in fire; (2) for normal steel connections, the flange-welded and web-welded moment connection is better than the flange-welded and web-bolted moment connection in fire; (3) the moment connection made of fire-resistant steel has much better fire-resistant performance than the normal steel moment connection.

    摘要 I Abstract III 誌謝 V 目錄 VII 表目錄 XI 圖目錄 XIII 符號表 XVII 第一章 緒論 1 1.1. 研究背景與動機 1 1.2. 研究目的 2 1.3. 研究方法 3 1.4. 論文架構 4 第二章 文獻回顧 7 2.1. 前言 7 2.2. 國內外相關研究 7 第三章 試驗規劃與試驗過程 13 3.1. 前言 13 3.2. 試體鋼材與銲材介紹 15 3.2.1. SN490B鋼材 15 3.2.2. SN490C－FR鋼材 17 3.2.3. 銲材 18 3.2.3.1. KF330×KW-3 18 3.2.3.2. TWE-711 18 3.2.3.3. TWE-721 19 3.2.3.4. TL-76A1 19 3.3. 梁柱接頭試體製作 20 3.3.1. 普通彎矩接頭試體製作 20 3.3.2. 托梁式彎矩接頭試體製作 22 3.4. 試體量測計劃 24 3.4.1. 量測點位說明 24 3.4.2. 常溫試驗量測點位 25 3.4.2.1. 梁端點位 25 3.4.2.2. 柱端點位 25 3.4.2.3. 應變計位置 26 3.4.2.4. LVDT位置 26 3.4.3. 高溫試驗量測點位 26 3.4.3.1. 溫度點位 26 3.4.3.2. 梁端點位 27 3.4.3.3. 柱端點位 27 3.5. 試驗設備儀器介紹 27 3.5.1. 加載設備與反力鋼架 27 3.5.1.1. 2000噸油壓千斤頂 27 3.5.1.2. 100噸油壓千斤頂 28 3.5.1.3. 油壓設備 28 3.5.1.4. 反力鋼架 28 3.5.1.5. 萬用球座 29 3.5.2. 大型複合實驗爐 29 3.5.3. 感測儀器 30 3.5.3.1. 位移計 30 3.5.3.2. LVDT 30 3.5.3.3. 應變計 31 3.5.3.4. 熱電耦式溫度計 31 3.5.3.5. 扭力扳手 32 3.5.4. 資料截取器 32 3.5.4.1. SCC－2345 32 3.5.4.2. SCXI－1000 33 3.5.4.3. DA100 33 3.5.5. 輔助設備 34 3.5.5.1. 側撐鋼架 34 3.5.5.2. 萬能角鋼 34 3.6. 常溫梁柱彎矩接頭試驗 34 3.6.1. 試驗目的 34 3.6.1.1. 柱剛體運動變形計算 37 3.6.1.2. 梁柱腹板交會區剪力變形計算 38 3.6.1.3. 柱變形計算 40 3.6.1.4. 梁變形計算 41 3.6.2. 試驗流程 42 3.6.2.1. 試驗準備 42 3.6.2.2. 試驗步驟 42 3.7. 高溫梁柱彎矩接頭試驗 43 3.7.1. 試驗目的 43 3.7.1.1. 梁柱腹板交會區整體變形計算 46 3.7.1.2. 梁變形計算 47 3.7.2. 試驗流程 47 3.7.2.1. 試驗準備 47 3.7.2.2. 試驗步驟 48 第四章 試驗觀察與結果 103 4.1 前言 103 4.2 常溫試驗結果 103 4.2.1 應變計量測 104 4.2.2 梁柱腹板交會區量測 108 4.2.3 柱變形量測 109 4.2.4 梁變形量測 109 4.3 高溫量測變形計算 110 4.3.1 柱量測點位高溫位移量計算 110 4.3.2 梁測點高溫位移量計算 112 4.4 高溫試驗結果 115 4.4.1 試體B 115 4.4.1.1 試體溫度分佈 116 4.4.1.2 柱變形量測 116 4.4.1.3 梁變形量測 117 4.4.2 試體C 117 4.4.2.1 試體溫度分佈 118 4.4.2.2 柱變形量測 118 4.4.2.3 梁變形量測 119 4.4.2.4 螺栓扭力量測 120 4.4.3 試體D 121 4.4.3.1 試體溫度分佈 121 4.4.3.2 柱變形量測 122 4.4.3.3 梁變形量測 122 4.4.3.4 螺栓扭力量測 123 第五章 試驗結果分析與討論 161 5.1. 前言 161 5.2. 常溫試驗結果分析與破壞模式 161 5.2.1. 常溫試驗值與規範強度分析 161 5.2.1.1. AISC-LRFD (2001) 規範計算 161 5.2.1.2. 常溫試驗結果與AISC-LRFD (2001) 規範比較 164 5.2.2. 破壞模式分析 166 5.3. 高溫試驗結果分析與破壞模式 167 5.3.1. 高溫試驗值與規範強度分析 167 5.3.2. 破壞模式 175 5.4. 試驗結果比較 177 5.4.1. 常溫試驗與高溫試驗結果比較 177 5.4.2. 普通彎矩接頭與托梁式彎矩接頭比較 177 5.4.3. 普通鋼托梁與耐火鋼托梁接頭比較 179 第六章 結論與建議 203 參考文獻 207 自序 211

    Al-Jabri, K. S., Burgess, I. W., and Plank, R. J., “Prediction of the degradation of connection characteristics at elevated temperature,” Journal of Constructional Steel Research ,Vol. 60, pp.771-781, (2004).
    Al-Jabri, K. S., Burgess, I. W., Lennonc, T., and Plank, R. J., “Moment
    –rotation–temperature curves for semi-rigid joints,” Journal of Constructional Steel Research,Vol. 61, pp. 281-303, (2005).
    Al-Jabri, K. S., Davison, J. B., and Burgess, I. W., “Performance of beam-to-column joints in fire—A review,” Fire Safety Journal, Vol.43, pp. 50-62, (2008).
    Dharma, R. B., and Tan, K. H., “Rotational capacity of steel I-beams under fire conditions Part I: Experimental study,” Engineering Structures, Vol. 29, pp.2391-2402,(2007).
    Ding, J., and Wang, Y. C., “Experimental study of structural fire behaviour of steel beam to concrete filled tubular column assemblies with different types of joints,” Engineering Structures,Vol29, pp.3485-3502, (2007).
    El-Rimawi, J. A., Burgess, I. W., and Plank, R. J., “Studies of the behaviour of steel subframes with semi-rigid connections in fire,” Journal of Constructional Steel Research,Vol. 49, pp.83-98, (1999).
    Fire Safe Design a new approach to multi-storey steel framed buildings,
    The Steel Construction Institute, (2000).

    Liu, T. C. H., Fahad, M. K., and Davies, J. M., “Experimental investigation of behaviour of axially restrained steel beams in fire,” Journal of Constructional Steel Research,Vol.58, pp.1211-1230, (2002).
    Li, G. Q., and Guo, S. X., “Experiment on restrained steel beams subjected to heating and cooling,” Journal of Constructional Steel Research, Vol.64, pp.268-274,(2008).
    Ng, K. T., and Gardner, L., “Buckling of stainless steel columns and beams in fire,” Engineering Structures, Vol. 29, pp717-730, (2007).
    Manual of steel construction-LRFD, American Institute of Steel Construction, Third Edition, (2001).
    McAllister, T. et al, World Trade Center Building Performance Study: Data Collection, Preliminary Observations, and Recommendations, FEMA 403, Federal Emergency Management Administration, Washington DC, (2002).
    Mesquita, L. M. R., Piloto, P.A.G., Vaz, M. A. P., and Vila Real, P. M. M., “Experimental and numerical research on the critical temperature of laterally unrestrained steel I beams,” Journal of Constructional Steel Research, Vol.61, pp.1435-146, (2005).
    Qian, Z. H.; Tan, K. H. and Burgess, I. W., “Behavior of steel beam–to–column joints at elevated temperature: Experimental investigation,” Journal of Structural Engineering, Vol.134, No.5, pp.713-726, (2008).
    SAC, “Recommended Seismic Design Criteria for New Steel Moment
    -Frame Buildings”, prepared by the SAC Joint Venture for the Federal Emergency Management Agency, Report No. FEMA-350,(2000).
    Takagi, J. and Deierlein, G. G., “Strength design criteria for steel members at elevated temperatures,” Journal of Constructional Steel Research, Vol 63, Issue 8, pp1036-1050,(2007).
    Uy, B., and Bradford, M. A., “Local buckling of cold formed steel in composite structural elements at elevated temperature,” Journal of Constructional Steel Research, Vol 34, pp53-73,(1995).
    Wang, Y. C., “Steel and composite structures behaviour and design for fire safety,” Spon Press, (2002).
    Wang, Y. C., and Davies, J. M., “An experimental study of non-sway loaded androtationally restrained steel column assemblies under fire conditions: analysis of test results and design calculations,” Journal of Constructional Steel Research, Vol.59, pp.291-313, (2003).
    Walda, F., Simões da, S. L., Moore, D. B., Lennon, T., Chladná, M., Santiago A., and Beneš, M., “Experimental behaviour of a steel structure under natural fire,” Fire Safety Journal,Vol.41, pp.509-522, (2006).
    Wang, W. Y., Li, G. Q., and Dong, Y. L., “Experimental study and spring-component modelling of extended end-plate joints in fire,” Journal of Constructional Steel Research, Vol. 63, pp.1127-1137, (2007).
    方朝俊，“火害對耐火鋼構件銲接及栓接行為之影響”， 國立台灣科技大學，台北（2000）。
    中華民國結構工程學會，“鋼結構極限設計法設計手冊”，科技圖書，（2005）。
    台灣省土木技師公會，“技師報 第232期”，台灣省土木技師公會，台北，(2001)。
    何明錦、陳生金，“鋼結構梁柱接頭高溫載重行為研究”，內政部建築研究所研究報告，(2007)。
    林子賓，“高溫下螺栓孔承壓能力之研究”，國立成功大學土木工程系，台南（2006）
    洪健晉，“高強度螺栓於高溫下之抗剪行為量測與數值模擬”，國立成功大學土木工程系，台南（2008）。
    陳生金，“鋼結構設計”，科技圖書，（2003）。

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