RCS構架系統介紹

RCS為Reinforced Concrete and Steel之簡稱。

一、梁柱接合型式

RCS構架系統大致而言可以分為兩大型式：

1、柱連續型式（column through type）

基本上RC柱較為連續，鋼梁可在柱面藉由加勁板或如圖1所示之外顯式橫隔板、剪力接合板以及箱型鋼板將梁彎矩與剪力傳至梁柱節點。

2、梁連續型式（beam through type）

如圖2所示，鋼梁採連續型式，但梁柱交會區須許多補強與加勁的措施，這種接合細節為較受採用的型式，有較明確的設計步驟與建議，因此本研究所採用的梁柱接合細節即為此種型式。

二、梁柱接頭之主要破壞模式

RCS構架中梁柱接合處主要有兩種破壞模式：梁柱交會區剪力破壞以及梁翼與柱緣垂直承壓破壞，依破壞的模式的不同，如圖3所示，交會區可以分為內元素（inner element）以及外元素（outer element）。

內元素破壞的模式主要為混凝土的承壓破壞（bearing failure）以及鋼梁腹的剪力降伏（panel shear yielding）（詳圖4）。外元素則包括握裹破壞（bond failure）以及混凝土剪力破壞（shear cracks）（詳圖5）。

從梁柱交會區的破壞模式研究結果中可知，交會區的剪力強度V_b可以如下式表示（Kanno and Deierlein 2000）：

Vb = Vbi + Vbo	(1)
Vbi = min{Vbe, Vswc}	(2)
Vbo = min{Vbc, Vscf}	(3)

其中V_bi，V_bo各代表內元素與外元素的強度，V_be，V_swc代表內元素的承壓強度以及剪力強度，V_bc，V_scf則代表外元素的握裹強度及剪力強度。

三、梁柱接合部之補強方式

為避免上述之破壞模式，補強方式有許多種（詳圖6），茲將最常採用的補強方式介紹如下：

1、承壓面板FBP（face bearing plate）：

FBP是在RC柱面處焊接於鋼梁兩異的鋼板（見圖6a），它的寬度通常是設計成與鋼梁翼寬等寬，但亦有將其設計成較鋼梁翼寬為寬，此種型式則稱為W-FBP（wide-FBP）。Deierlein（1988）的研究顯示出FBP是最簡單的補強方式，能有效提昇交會區的剪力強度。W-FBP可同時提升剪力強度以及承壓強度，因為FBP的寬度直接影響到梁翼外緣與混凝土接觸處承受壓應力的面積大小。

2、加勁鐵筐（steel band）

Steel band是Yoshino等（1990）提出提昇接頭承壓強度的方式（詳圖6d），它是由四片鋼板焊接於RC柱內的鋼梁翼板外緣，通常必須給予適當的加勁使其能充分提昇接頭的承壓強度。steel band除了提供混凝土圍束力來抵抗承壓力之外，更可以將鋼梁翼板的水平力傳遞至梁柱接頭內部。

3、梁柱交會區內的圍束或剪力箍筋

如同傳統RC結構在交會區內有圍束與剪力箍筋的配置，在RCS結構中為了防止柱主筋的挫屈，也需要配置適當的圍束箍筋，但是因為有鋼梁穿越因此在箍筋配置上較為困難，傳統的配置方式即是在鋼梁腹板打洞，讓箍筋可以穿越過去錨定（見圖7）。圍束箍筋除了可以防止柱主筋挫屈之外，更可以有效提昇交會區的剪力強度。

圖1 柱連續型式梁柱接合裝置示意圖 （于瑞佐 1998）	圖2 梁連續型式之接合示意圖 （Kanno and Deierlein 2000）

圖3 內外元素示意圖 (after Kanno and Deierlein 2000)	圖4 內元素破壞機制 （after Kanno and Deierlein 2000）	圖5 外元素破壞機制 （after Kanno and Deierlein 2000）

圖 6 梁柱接頭配設之各種補強方式

（Kanno and Deierlein 2000）

圖7 鋼梁腹板預留開孔以讓箍筋穿過