簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 吳燦廷
Wu, Tsan-Ting
論文名稱: 新型高耗能金屬連接件應用於國產柳杉CLT之性能評估
Performance Evaluation of the New Developed High Damping Connector applying on the CLT made from Domestic Timber in Taiwan
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: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 124
中文關鍵詞: 直交集層材金屬連接件耗能能力
外文關鍵詞: Cross-laminated timber, Connector, Energy dissipation
相關次數: 點閱:107下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 直交集成板(Cross-laminated timber, CLT)為近年來受到關注的工程木材之一,CLT結構系統仰賴金屬連接件做接合,但於既往CLT搭配金屬連接件之接頭研究顯示,最終破壞常發生於木材撕裂、非彈性承壓或自攻螺絲拔出等,導致接頭阻尼比較低、耗能表現差且於反覆加載時經常出現強度與剛度的衰減明顯(Pinching),因此本研究設計了可運用於CLT接頭之新型抗拉高耗能連接件與抗剪高耗能連接件並提出力學模型評估式,並進行實驗以了解其力學行為與性能表現。實驗共分成三組,分別為抗拉阻尼連接件及抗剪阻尼連接件,後者分別以自攻螺絲(Screws)安裝與以金屬摩擦栓(Dowel)安裝兩種方式,以下分三組說明:

    1. 抗拉阻尼連接件為切削鋼板,使非彈性行為集中於鋼材切削處而提供阻尼效果,實驗結果顯示切削段鋼板與自攻螺絲群極限強度比值為0.5時,可使變形集中於鋼板,各振幅第一次加載之平均等效阻尼比均可達15%以上,實驗最終於位移20mm左右切削鋼板拉斷而導致破壞。
    2. 抗剪阻尼連接件透過將連接件鋼板切縫調整剪力牆、剛度以及耗能能力,預期使非彈性行為集中於切縫鋼板而提供阻尼效果,實驗結果顯示以自攻螺絲安裝的組別,切縫鋼板與自攻螺絲群降伏強度比小於0.5時能使變形集中於切縫鋼板連桿處,避免自攻螺絲群旋轉變形,表現優異的耗能能力,也可降低二次加載時強度束縮(Pinching)現象。
    3. 抗剪阻尼連接件以金屬摩擦栓安裝的組別,因CLT板提供了連接件面外方向束制效果,連接件不易挫曲及面外扭轉,切縫鋼板與摩擦栓降伏強度比小於0.7時能使變形集中於切縫鋼板連桿處,避免摩擦栓變形,表現優異的耗能能力,也可降低二次加載時強度束縮現象。

    Two types of steel connectors for cross-laminated timber(CLT) system have been proposed in the study. They are designed for resisting tension and shear forces transferred in the plates, respectively. The former one has reduction area in the center and the later one is cutted with slits so that the plastic deformation would mostly focus on these area instead of the mounting area. In this way the connectors are supposed to generate higher energy dissipation in the seismic loadings. Cyclic loading tests were conducted to evaluate their performance and capacity. The corresponding mechanical model evaluation methods are provided and verified basing on the test results.
    The experimental results showed that the tension-resisted connector designed as cutting steel plate can effectively concentrate the deformation on steel instead of wood, and improve the energy dissipation performance of the connector. The average equivalent damping ratio(\xi_{eq}) is more than 15%, but the buckling resistant device still needs to be further improved; The shear-resisted connector is designed as a slits steel plate, which can make the deformation focus on the links in the slits steel plate, so that it has good energy dissipation capacity without attenuation of strength and stiffness. The final faliure is the fracture of the links. The shear-resisted connector installed with steel dowels have better energy dissipation capacity and performance,because CLT plates provide out-of-plane restraint effect, so that connectors are not prone to buckling and torsion.

    摘要 I Extended Abstract II 誌謝 XII 目錄 XIII 表目錄 XVI 圖目錄 XVII 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自攻螺絲力學行為研究 3 1.2.2切縫鋼板行為研究 7 1.2.3國產柳杉CLT工程性質研究 9 1.2.4 CLT與金屬連接件之接頭試驗 10 第二章 新型CLT連接件設計與力學模型 12 2.1 CLT新型高耗能連接件 12 2.1.1抗拉阻尼連接件 14 2.1.2抗剪阻尼連接件 18 2.2螺絲受單剪之力學行為 25 2.2.1數學理論與公式 25 2.2.2自攻螺絲抗剪實驗規劃 28 2.2.3試驗結果 30 2.3自攻螺絲拉拔試驗 34 2.3.1試驗規劃與參數 34 2.3.2試驗結果 34 第三章 抗拉阻尼連接件性能試驗 36 3.1概述 36 3.2試驗規劃 36 3.2.1試體設計與試驗參數 36 3.2.2試體組裝與加載系統 41 3.3試驗結果 46 3.3.1試驗觀察與破壞模式 46 3.3.2強度與剛度 52 3.3.3力學模型驗證 55 3.3.4耗能與等效阻尼比 57 3.4小結 64 第四章 抗剪阻尼連接件性能試驗-自攻螺絲 66 4.1概述 66 4.2試驗規劃 66 4.2.1試體設計與試驗參數 66 4.2.2試體組裝與加載系統 70 4.3試驗結果 74 4.3.1試驗觀察與破壞模式 74 4.3.2強度與剛度 79 4.3.3力學模型驗證 82 4.3.4耗能與等效阻尼比 84 4.4小結 92 第五章 抗剪阻尼連接件性能試驗-金屬摩擦栓 93 5.1概述 93 5.2 試驗規劃 93 5.2.1試體設計與試驗參數 93 5.2.3試體組裝與加載系統 97 5.3試驗結果 102 5.3.1試驗觀察與破壞模式 102 5.3.2強度與剛度 108 5.3.3力學模型驗證 111 5.3.4耗能與等效阻尼比 113 5.4小結 120 第六章 結論與建議 121 6.1結論 121 6.2建議 123 參考文獻 124

    [1] Hummel J, Seim W. Assessment of dynamic characteristics of multi-storey timber buildings. 2016 World Conference on Timber Engineering, Vienna, Austria. 2016.
    [2] Shen YL, Schneider J, Tesfamariam S, Siegfried FT, Mu ZG. Hysteresis behavior of bracket connection in cross-laminated timber shear wall. Constr Build Mater48:980-91. 2013.
    [3] 邱立文、黃群修、吳俊奇、謝小恬。第 4 次全國森林資源調查成果概要。 臺灣林業 41(4):3–13。2015。
    [4] 陳勁豪。柳杉在不同生育地及疏伐作業之材質探討。國立臺灣大學森林環境暨資源學研究所博士論文。2009。
    [5] Kenji KOBAYASHI et al. New estimation method on stiffness and strength of single-shear screw joints with structural panels. 2007 Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ) 72(622):121-128. 2007.
    [6] Toko Hitaka , Chiaki Matsui . Experimental Study on Steel Shear Wall with Slits. Journal of Structural Engineering Vol. 129, Issue 5. 2003.
    [7] 林志憲。國產木材於直交集成板之製造及其工程性能評估。國立中興大學森林學研究所博士論文。2020。
    [8] Igor Gavric, Ario Ceccotti, Massimo Fragiacomo. Experimental cyclic tests on cross-laminated timber panels and typical connections. XIV Convegno ANIDIS. Bari, Italy. 2019.

    無法下載圖示 校內:2028-02-06公開
    校外:2028-02-06公開
    電子論文尚未授權公開,紙本請查館藏目錄
    QR CODE