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研究生: 林岱蔚
Lin, Dai-Wei
論文名稱: 鋼筋混凝土樑柱複合構件受高溫之行為研究 -自充填混凝土梁之行為
Behavior of Reinforced Concrete Beam-Column Sub-Assemblage Subjected to Elevated Temperatures –Self-Compacting Concrete Beams
指導教授: 方一匡
Fang, I-Kuang
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: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 185
中文關鍵詞: 混凝土溫度
外文關鍵詞: concrete, beam, fire, temperature
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  • 鋼筋混凝土為建築物之主要營建材料,隨著自充填混凝土的普遍使用,其耐火性能也日漸受到重視,本篇論文旨在探討使用自充填混凝土(SCC)於房屋構架中之梁在高溫中、後之變化。
    本研究製作一座自充填混凝土實尺寸之樑柱複合構件試體進行四面受火試驗,同時參考前期SCC2、SCC3、SCC4、SCC5與NC5試體,探討高溫中、冷卻過程及高溫後三個階段之承力行為,並使用ANSYS有限元素軟體來模擬及分析試體內部溫度。
    本研究之主要成果如下:
    1. 在高溫測試結束時,溫度所造成梁之最大撓度為常溫之13.24~14.86倍,梁末端之轉動角及水平位移分別為常溫之19.38倍及33.8倍。
    2. 以ANSYS模擬高溫測試中混凝土溫度與測試結果相近。
    3. 高溫後試體勁度有明顯遞減,梁在P1、m及P2的撓度分別約為常溫加載的2.05倍、2.09倍、2.23倍。SCC6試體在柱軸力達3234kN,梁載重達常溫載重之2.45倍時發生剪力破壞。
    4. 經過180分鐘之升溫過程後,SCC試體隨溫度下降鋼筋降伏強度回覆,而混凝土強度折減,故高溫後剪力強度折減較撓曲強度來的大。
    隨著載重的增加,剪力破壞有可能較撓曲破壞提前發生。

    Reinforced concrete is currently the primary construction materials for buildings. The fire resistance of self-compacting concrete (SCC) is getting more important as its application in practice is becoming more popular. The objective of this thesis is to study behavior of beam in SCC beam-column sub-assemblage specimens at heating, cooling, and post-heating stages. The ANSYS software was also used to model the specimens and predict the temperature distribution of beam cross sections. The primary results are as follows:
    1. At the end of heating, the maximum deflection of beam at load point was 13.2 to 14.9 times the ambient deflection. The rotation and horizontal displacement at beam end are 19.4 and 33.8 times the values at ambient condition.
    2. The prediction of temperature in beam based on ANSYS software is well correlated to test results.
    3. The decrease in beam stiffness is pronounced after heating. The deflections of beam at P1, m, and P2 were 2.1, 2.1, and 2.3 times that at ambient condition. As the column of specimen SCC6 was loaded up to 3234 kN, shear failure occurred in beam when it was loaded to 2.5 times the load at ambient condition.
    4. After 180 minutes heating test, the decrease of shear strength is more significant than that of flexural strength. The shear failure could be earlier than flexural failure.

    摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 符號表 XII 第一章 緒論 1 1-1 研究目的 1 1-2 研究方法 1 第二章 文獻回顧 3 2-1混凝土之熱性質 3 2-2混凝土與鋼筋受高溫作用下之力學性質 6 2-3 混凝土在高溫作用下之爆裂行為與表面顏色變化 14 2-4 鋼筋混凝土梁在高溫作用下承力行為及數值模擬 17 2-5 鋼筋混凝土梁保有耐火時效之計算 22 第三章 試驗規劃及試驗方法 24 3-1 樑柱複合構件試體之規劃與製作 24 3-2 加載與加溫試驗設備 26 3-3 量測儀器及量測方法 27 3-3-1 量測儀器 27 3-3-2量測方法 28 3-4 試驗程序及方法 30 3-5 材料試驗 33 3-5-1 混凝土圓柱試體實驗規劃及實驗程序 33 3-5-2 竹節鋼筋之試體規劃及實驗程序 34 第四章數值模擬 36 4-1數值模擬之簡介: 36 4-2熱學參數 38 4-3樑柱複合構件之溫度場電腦模擬 39 4-4 預測梁之高溫中殘餘強度 41 4-5 預測梁之高溫後殘餘強度 48 第五章 結果與討論 56 5-1高溫試驗中、後樑表面混凝土的觀察 56 5-2 高溫試驗中梁內部溫度之變化 59 5-2-1梁內部主要斷面的溫度變化 59 5-2-2 試體內部的溫度預測值與實際值之比較 62 5-2-3 梁在高溫作用中之耐火時效 63 5-3 梁在服務載重下受高溫作用之行為 65 5-3-1梁在高溫測試前之載重與變形行為 65 5-3-2 梁在高溫測試中之載重與變形行為 66 5-3-3 梁在高溫測試中之殘餘強度 69 5-4 梁在高溫後之加載行為與殘餘強度 71 5-4-1梁的載重與撓度之關係 71 5-4-2梁的載重與梁末端水平位移與轉動角之關係 72 5-4-3 梁的載重與曲率之關係 74 5-4-4 梁在高溫後的破壞模式 74 5-5 SCC與NC試體在高溫中載重與變形行為 77 第六章 結論 79 參考文獻 82 附錄 175

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    下載圖示 校內:2013-08-12公開
    校外:2013-08-12公開
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