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研究生: 王建元
Wang, Chien-Yuan
論文名稱: 火害後補強SN490等級H型鋼柱之耐震行為數值模擬研究
The Numerical Simulations for the Seismic Behaviors of the Post-Fire Strengthened SN490 Grade H-Shaped Steel Columns
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: 2025
畢業學年度: 113
語文別: 中文
論文頁數: 272
中文關鍵詞: 火害後補強鋼柱韌性補強有限元素分析反覆載重試驗耐震用鋼材
外文關鍵詞: Post-Fire Strengthening, Steel Column, Ductility Strengthening, Finite Element Analysis, Cyclic Loading Test, Seismic-Resistant Steel
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  • 摘要 V Extended Abstract VII 誌謝 XVII 目錄 XIX 表目錄 XXIV 圖目錄 XXIV 符號表 XXXV 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火害後鋼構件之機械性質數值模擬相關文獻 7 2.2鋼構件火害後水冷再回火之相關文獻 9 2.3鋼構件反覆載重試驗之數值模擬之相關文獻 11 第三章 火害後韌性補強鋼柱之反覆載重試驗 15 3.1前言 15 3.2寬厚比限制規範 15 3.2.1軸力載重比 15 3.2.2美國AISC設計規範 17 3.2.3 台灣鋼結構設計規範 18 3.3試體材料 20 3.4軸力載重比及寬厚比 21 3.4.1軸力載重比 21 3.4.2腹板寬厚比 21 3.4.3翼板寬厚比 22 3.5試體命名 23 3.6試體尺寸及製作過程 24 3.6.1熱處理 25 3.7量測儀器之介紹與配置 25 3.8反覆載重試驗之流程 27 3.8.1試驗歷程 27 3.8.2試驗步驟 29 3.8.3試驗終止條件 29 第四章 火害後韌性補強鋼柱之反覆載重試驗結果 51 4.1前言 51 4.2物理量之定義 51 4.2.1柱底彎矩強度Mc 51 4.2.2骨幹曲線 52 4.2.3相對差異 52 4.2.4層間位移角容量 52 4.3 AISC耐震規範之標準 53 4.4 BATS機台摩擦力之影響 53 4.4.1摩擦力 53 4.5韌性補強鋼柱之試驗結果 54 4.5.1水冷後回火550℃韌性補強鋼柱 54 4.5.2水冷後回火650℃韌性補強鋼柱 55 4.6試驗結果討論 56 4.7小結 58 第五章 火害後補強鋼柱之有限元素分析數值模擬 73 5.1前言 73 5.2有限元素分析之相關理論 73 5.2.1工程應變與真實應變之轉換 73 5.2.2非線性結構分析 74 5.2.3材料彈塑性力學理論 75 5.2.4接觸理論 78 5.2.5疊代收斂性 79 5.3硬化參數迴歸 81 5.3.1圓棒試體製作與命名 83 5.3.2圓棒試體之反覆載重試驗 84 5.3.3硬化參數迴歸結果 87 5.3.4圓棒反覆載重試驗之數值模擬 87 5.4鋼柱數值模擬模型之建立 88 5.4.1基本假設 89 5.4.2鋼柱試體命名 89 5.4.3材料參數 91 5.4.4交互作用設定 91 5.4.5邊界條件設定 92 5.4.6加載設定 93 5.4.7網格之劃分與元素設定 93 5.4.8後處理 95 第六章 火害後補強鋼柱數值模擬之結果 123 6.1前言 123 6.2數值模擬修正模型之參數分析 123 6.2.1材料參數之影響 123 6.2.2微擾力之施加 127 6.2.3初始扭力之施加 128 6.3水冷後回火550℃之韌性補強鋼柱模型數值模擬 129 6.3.1半柱模型之數值模擬結果 129 6.3.2全柱模型之數值模擬結果 132 6.4水冷後回火650℃之韌性補強鋼柱模型數值模擬 135 6.4.1半柱模型之數值模擬結果 135 6.4.2全柱模型之數值模擬結果 138 6.5空冷後以蓋板補強之彎矩強度補強鋼柱模型數值模擬 141 6.5.1全柱模型之數值模擬結果 141 6.6空冷後以側板補強之彎矩強度補強鋼柱模型數值模擬 144 6.6.1全柱模型之數值模擬結果 144 6.7小結 147 第七章 結論與建議 217 7.1結論 217 7.2建議 227 參考文獻 231

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