| 研究生: |
蔡仕霖 SHAI, Shi-Ling |
|---|---|
| 論文名稱: |
慣行式與創新式鋼構柱梁接點之生產製造與力學行為 Production and Structural Behavior of Conventional and Innovative Steel Beam-to-Column Connections |
| 指導教授: |
葉玉祥
Yeh, Yu-Hsiang |
| 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: | 2026 |
| 畢業學年度: | 114 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 89 |
| 中文關鍵詞: | 開放式建築 、慣行式構法 、創新式鋼構柱梁接點 、單向加載實驗 、協力造屋 、模組化設計 |
| 外文關鍵詞: | Open Building, Conventional Construction Method, Innovative Steel Beam-to- Column Connection, Monotonic Loading Test, Collaborative Construction |
| 相關次數: | 點閱:35 下載:0 |
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在當前城鄉發展與地方營造的脈絡中,簡易構造物(如涼亭、棚架、中繼屋及臨時性空間等)的構築需求日益增加。然而,目前地方多依循經驗法則,仰賴高度需求現場銲接技術的「慣行式構法」。隨著臺灣營建產業技術工班短缺,此構法面臨品質不穩定、結構剛度不足及缺乏擴充彈性等系統性困境。為解決此在地營建痛點,本研究導入「開放式建築(Open Building)」理論,探討如何透過模矩化與預鑄化設計,發展出具備低技術門檻、快速組構與永續循環的社區空間解方。
本研究捨棄高成本之客製化開模,全面採用常規矩形鋼管與在地鐵工廠易取得之鋼材進行開發。研究規劃三組實驗試體:對照組「慣行式接點(Cj)」,以及實驗組「創新式鋼構柱梁接點(包含開放式 Odj 與封閉式 Cdj)」。創新式接點將高技術銲接內化於工廠端,現場全面螺栓鎖固。本研究透過全尺寸單向加載受力實驗,比對評估三種接點之旋轉行為、極限彎矩、延展性與破壞模式。
實驗結果顯示,在目標設計彎矩(12.66 kN-m)下,慣行式接點(Cj)之極限彎矩僅達目標值的 4.2%(0.53 kN-m)。相較之下,開放式接點(Odj)與封閉式接點(Cdj)極限彎矩分別達 7.63 kN-m 與 6.54 kN-m,滿足目標載重約 60.2% 與 51.6%,且具備穩定漸進之塑性變形能力(延展比達 2.76 與 3.09)。
創新式接點其抗彎強度已較傳統大幅提升十倍以上,且透過螺栓鎖固結構有效排除了現場高空銲接危險,大幅降低專業營建門檻,使社區居民得以「協力造屋」模式親身參與空間生產。本構法不僅提升了生命週期之經濟與材料回收效益,更為推動在地永續建築與凝聚社會韌性,提供了具備高度量產可行性之實務策略。
This study addresses the critical construction bottlenecks in rural development and post-disaster reconstruction by developing modular, low-technical-threshold steel beam-to-column connections based on the Open Building theory. Conventional construction methods in local Taiwanese communities heavily rely on raw on-site welding and empirical rules, which lead to insufficient structural stiffness, low quality control, and zero spatial flexibility. To solve these pain points, two innovative prefabricated joints:the Open Design Joint (Odj) and the Closed Design Joint (Cdj) were manufactured using standard off-the-shelf steel materials to maximize local industrial adaptability. Full-scale monotonic loading tests were conducted to evaluate the rotational stiffness, ultimate moment, ductility, and failure modes of these joints against the conventional joint (Cj). The experimental results reveal that while the conventional joint only achieved 4.2% of the target design moment, the innovative open and closed joints successfully resolved 60.2% and 51.6% of the structural demands, respectively, while exhibiting excellent ductility ratios of 2.76 and 3.09. Furthermore, the damage was completely concentrated at the joint interface, leaving the main structural members intact. This structural enhancement allows a significant reduction in secondary structural reinforcements like bracings, thereby unlocking maximum architectural open areas for windows and doors. This system provides a highly feasible, mass-producible, and safe collaborative construction strategy for sustainable community infrastructures.
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