国立成功大学土木工程研究所硕士论文

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1、國立成功大學土木工程研究所碩士論文鋼筋混凝土剪力牆-構架互制初步數值分析研究生：莊智雄指導教授：邱耀正教授中華民國九十三年一月摘要本文主要是先利用太平洋地震中心所發展的OpenSEES程式，此程式可作為結構靜力與結構動力分析的非線性有限元素軟體，本文將其中分析構架的程式，加入剪力牆的組成律，使其成為一個可分析剪力牆－構架互制關係的程式。在構架的組成律方面，混凝土採用concrete01模式，即是修正後的Kent&Park模式；而鋼筋部分則是採用steel01模式，此模式為雙線性模式。剪力牆的組成律為前二者之組合。分析時由於構架所使用的元素為三維的非線性元素，而剪

2、力牆部分為二維的平面應力元素，因此在元素間的交接處就必須做一些處理，文中將有所詳述。本文最後將比較分析結果與實驗結果之遲滯圈的差別，以其將來能在做試驗前，事先模擬其遲滯圈的行為I誌謝本文承蒙恩師邱耀正教授之悉心指導，使得順利完成，謹致由衷之敬意與感謝。感謝土木系朱聖浩教授、王永明教授，於口試期間對本文之寶貴建議與指正，特此致謝。在學期間，感謝蕭輔沛學長從旁協助與提攜；同門黃明田、魏竹威和研究所同學許昱元、蔡宜樺、徐國城、蔡耀慶、楊秉順等之勉勵；以及研究室學弟誠哥、陳震宇之幫忙才能使我於碩士班學程中更加充實與豐富。最後感謝父母親之關懷，女友淑貞的支持與鼓勵，讓我得

3、以專心畢業。謹將此文獻給關心我的每一位，感謝大家於求學期間對我的關心。II章節目錄摘要I誌謝II章節目錄III圖目錄VI表目錄VIII第一章緒論1－1前言11－2研究背景與動機11－3鋼筋混凝土剪力牆與構架相關研究31－4研究方法與目的4第二章鋼筋混凝土材料之組成律2－1鋼筋混凝土構架之組成律62－2鋼筋混凝土剪力牆之組成律8第三章理論分析3－1簡介11III3－2斷面的力－變形關係123－3以力為基礎的元素法153－4剪力牆分析所使用之元素介紹183－5位移不諧和模式213－6分析流程223－6－1位移控制法23第四章分析結果與比較4－1純鋼筋混凝土構架之分析

4、254－2含牆構架試體之分析264－2－1中型剪力牆試體264－2－2低型剪力牆試體264－2－3高型剪力牆試體27第五章結論與建議5－1結論295－2建議30參考文獻31附圖35IV附表48附錄A52附錄B57V圖目錄圖（一）ModifiedKentandPark模式下圍束混凝土單一的應力－應變關係35圖（二）混凝土應力－應變曲線35圖（三）鋼筋應力－應變曲線36圖（四）鋼筋混凝土剪力牆元素與座標關係圖36(a)剪力牆元素與整體座標關係圖36(b)混凝土元素座標示意圖36(c)鋼筋元素座標示意圖36圖（五）梁－柱元素之圖示37圖（六）纖維斷面之圖示37圖（七）

5、元素的節點力與節點變位38圖（八）線性矩形元素及其內插函數示意圖38(a)矩形元素的幾何圖形38(b)內插函數的幾何圖形38圖（九）試體PFH與PFL之尺寸與配筋示意圖39圖（十）試體MWF1之尺寸與配筋示意圖39圖（十一）試體MWF2之尺寸與配筋示意圖40VI圖（十二）試體LWF1之尺寸與配筋示意圖40圖（十三）試體LWF2之尺寸與配筋示意圖41圖（十四）高型剪力牆之尺寸與配筋示意圖41圖（十五）MWF1與MWF2之分析網格圖42圖（十六）LWF1與LWF2之分析網格圖42圖（十七）高型剪力牆之分析網格圖42圖（十八）試體PFH分析與實驗結果之比較圖43圖（十

6、九）試體PFL分析與實驗結果之比較圖43圖（二十）試體MWF1分析與實驗結果之比較圖44圖（二十一）試體MWF2分析與實驗結果之比較圖44圖（二十二）試體LWF1分析與實驗結果之比較圖45圖（二十三）試體LWF2分析與實驗結果之比較圖45圖（二十四）試體HWFH1分析與實驗結果之比較圖46圖（二十五）試體HWFH2分析與實驗結果之比較圖46圖（二十六）試體HWFL1分析與實驗結果之比較圖47圖（二十七）試體HWFL2分析與實驗結果之比較圖47VII表目錄表（一）以力為基礎的方法分析流程48表（二）位移控制法分析流程50表（三）各試體部份參數表51VIII第一章緒

7、論1－1前言近年來由於台灣在歷經921大地震後，結構物的耐震能力比起過去格外的受到重視，而鋼筋混凝土(ReinforcedConcrete，RC)剪力牆也正廣泛的被應用在建築結構上，以作為耐震構材之一，而且鋼筋混凝土剪力牆主要承受剪力，不同於梁、柱所受的撓曲，但是由於混凝土材料的特性，鋼筋混凝土結構受力後容易產生裂縫，最終造成開裂破壞。剪力牆普遍被用在抵抗承受側向載荷的樓房建築，在彈性的基礎上可用平面應力的彈性問題來分析，然而從結構的觀點來說，剪力牆的問題是高度繁瑣的，而且在整個結構的應力和變形上來說，如此精確的分析是非常複雜的，這類結構可用「有限元素法」來做精

8、準的分析。1－2研究背景