使用電熱熔渣銲改良背墊板細節之梁接頭耐震性能研究

電熱熔渣銲（Electro-slag Welding，ESW）為鋼骨箱型柱製作柱內橫隔板最有效率的銲接方法之一，因此台灣鋼骨建築結構之箱型柱構件，廣泛使用ESW做為柱內橫隔板與柱板接合之銲接方法進行銲接。由過去實尺寸梁柱接合試驗研究成果發現，箱型柱內橫隔板採ESW與柱板接合之梁柱接合耐震性能可靠度不佳，在未發展充分非彈性變形前發生破壞的機率較高。進一步針對ESW銲道製作與品質檢測的相關研究也顯示，傳統ESW銲道的製作與檢測品質仍有改善空間，並提出喇叭形擴大孔之ESW熔池改良細節。本研究共進行四組實尺寸梁柱接合試驗，其中三組試體之箱型柱板與內橫隔板接合ESW銲道，其上、下背墊板採用傳統的矩形背墊板，此三組之其中一組梁翼板與橫隔板高程相同，做為試驗對照組，其餘兩組之梁翼板與柱內隔板高程皆偏心一倍梁翼板厚度，並分別採用符合AISC 2010規範之標準載重歷時與增加試驗圈數之修正載重歷時；另一組試體之箱型柱內橫隔板與柱板接合之ESW銲道，其上、下背墊板使用倒角改良型背墊板，且梁翼板與橫隔板高程為偏心一倍梁翼板厚度，以探討在梁翼板與柱內橫隔板高程偏心時，採用傳統ESW銲道熔池細節與改良ESW銲道熔池細節之梁柱接合試體的耐震性能；此四組試體皆採用梁翼蓋板式增強型接合。試驗結果顯示，若梁翼板未偏心且ESW銲道製作良好之試體，可提供5%弧度層間位移角之變形容量。而當梁翼板與柱內橫隔板高程偏心一倍梁翼板厚度時，採用傳統方形ESW熔池細節之梁柱接合試體，其層間位移角約降至3%弧度；箱型柱板與內橫隔板接合之ESW採用改良型倒角背墊板之梁柱接合試體，具有5%弧度以上層間位移角之耐震性能，甚至可高達8%弧度且未發生斷裂。