結構耐震評估:窗台等值斜撐非線性鉸之設定(下)

賴昱志1、鍾立來1,2,3、林聖學1、楊耀昇4、黃國倫5、曾建創2、蕭輔沛2、邱聰智2

1臺大土研所、2國震中心、3成大土木系、4土木技師、5內政部建研所

二、窗台等值斜撐非線性鉸參數之修正

由前述章節之結果可知,手冊三版[1]所建議之非線性鉸設定軟體TEASPA,對磚牆等值斜撐之模擬,不容許其受拉力,而於靜載重施加時,斜撐可能受壓亦可能受拉,故受拉之斜撐將於靜載重施加階段,產生拉力所引起之軸力非線性鉸,此雖不影響側推結果,但可能導致使用者將該非線性鉸,誤判為桿件受壓所引起之非線性鉸;此外,若該構件於靜載重施加時,生成拉力所引起之軸力非線性鉸,隨後施加側向力時,又因桿件受壓而進入非線性,使用者將無法直接由非線性鉸之發展,判別該桿件之非線性鉸狀態,唯有由ETABS輸出該桿件於側推分析過程中,各階段之受力情形、與非線性鉸之發展,才能夠正確判斷出該非線性鉸屬性,既費時又缺乏效率。

有鑑於此,本文建議,可使窗台之等值斜撐具有微小拉力強度,避免靜載重施加階段,產生意外之拉力非線性鉸。使用者可進入斜撐非線性鉸參數部份進行修改,將軸力非線性鉸B點之受拉參數修改為0.1,C點之位移參數則修正為0.05(圖7);此修正表示桿件之拉力強度為壓力強度之1/10,一旦達拉力強度點(B點),其拉力強度將立即降至0。此設定將可有效避免靜載重階段,即有斜撐因為受拉力而產生非線性鉸,將拉力強度設為壓力強度1/10,亦可作為使用者桿件設定錯誤之警示,避免將斜撐錯誤設定,卻因斜撐拉力強度過高,而無法察覺,造成高估結構物耐震能力。

然因磚牆實際並不受拉力,若容許等值斜撐於側推分析之靜重加載階段,具1/10倍壓力強度之拉力強度,可能導致於側推階段,斜撐最大可能具有1.1倍之實際壓力強度,故建議可將軸力非線性鉸B點之受壓參數調降為0.9(圖7),使側推分析之斜撐壓力強度為實際強度之0.9倍,即便其可能於靜重階段受拉,使側推分析之壓力強度增加,仍可確保結果保守。

本文採圖7之方式,對[1]之示範例進行非線性鉸參數修改,重新進行側推分析後,直至極限點(圖8、圖9),均無任何斜撐產生非線性鉸,使用者亦可由ETABS取出靜載重靜力分析下,受軸拉力之斜撐於非線性鉸修正後,進行側推分析時,靜重加載階段受力情形,其值與表1(詳技師報1093期)相同,該13支斜撐確實均受拉力。由側推分析極限點(圖8、圖9)顯示,均未有任何斜撐於分析過程產生非線性鉸,即所有斜撐均維持彈性,再次驗證本文建議,對非線性鉸參數進行修正,確實可有效避免使用者於側力施加階段,對斜撐之非線性鉸造成誤判,亦可減低重新檢視斜撐各階段受力情形之不便。

三、結語

國家地震工程研究中心所出版之手冊三版[1],建議將磚牆及窗台模擬為等值斜撐,以彰顯其受壓行為,TEASPA軟體則提供模型快速設定非線性鉸之方式,對使用者無疑是一大福音,然其對於等值斜撐非線性鉸之設定,僅考慮了斜撐於受側力階段之受壓行為,及磚牆之抗拉能力極弱,導致使用TEASPA軟體對斜撐所設定之軸力非線性鉸,極有可能於靜載重加載時,因為桿件受拉而產生非線性鉸,易造成誤判或是增加使用上之不便利性。

本文建議使用者採用TEASPA軟體完成非線性鉸設定後,可直接進行側推分析,並特別留意施加靜載重階段,即因受拉產生非線性鉸之斜撐,於側推過程中是否有達到壓力強度點;或是可自行以圖7方式,修改斜撐之軸力非線性鉸參數,使窗台之等值斜撐拉力強度為壓力強度之1/10,並將壓力強度調降為實際值9/10,此設定方式可避免意外非線性鉸之產生、避免誤判。同時,若模型建置有誤,亦可作為警示之作用。本文以國家地震工程研究中心提出之示範例進行修改,確認本設定方式合理,但側推分析結果可能較為保守。

參考文獻

[1] 蕭輔沛、鍾立來、葉勇凱、簡文郁、沈文成、邱聰智、周德光、趙宜峰、翁樸文、楊耀昇、涂耀賢、柴駿甫、黃世建,「校舍結構耐震評估與補強技術手冊(第三版)」,國家地震工程研究中心,報告編號:NCREE-13-023,台北,2013。

1094-3-1

圖7斜撐非線性鉸參數之修正

 

1094-3-2

圖8示範例之Y2構架於修正非線性鉸參數後側推分析極限點的非線性鉸發展

 

1094-3-3

圖9示範例之Y6構架於修正非線性鉸參數後側推分析極限點的非線性鉸發展

 

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】



【版權重要說明】:本網站內容係由該著作權人或團體同意下轉載、或由該作者或會員自行創作上載發表之沒有違反著作權之圖稿內容,一切內容僅代表該個人意見,並非本網站之立場,本站不負任何法律責任;若讀者認為文章或評論有侵權不妥之處,請與聯絡我們,將儘速協同處理;同時未經本網站同意請勿任意轉載內容,我們也將保留一切法律追訴權利。