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怎麼讀一條彎矩-曲率曲線:降伏、極限與曲率韌性

彎矩-曲率曲線告訴你斷面「能承受多大彎矩」,也告訴你「能變形多少才失效」。後者在耐震設計中同樣重要。

1曲線上的幾個點

一條彎矩-曲率曲線通常會標出幾個關鍵點:受拉鋼筋開始降伏的「降伏點」、彎矩達到最大的「峰值點」,以及材料到達極限、斷面失去承載能力的「極限點」。

四種混凝土模型的彎矩-曲率曲線0.000.050.100.150.20050100150200250曲率 φ(1/m)M(tf·m)無圍束(μφ ≈ 3.25)Mander 圍束 K=1.3(μφ ≈ 19.21)HUNG(HPFRCC)(μφ ≈ 12.01)UHPC 包覆(μφ ≈ 8.79)
圖 1同一斷面在四種混凝土模型下的彎矩-曲率曲線;圓點為極限點,括號內為曲率韌性(計算核心實算)。

2曲率韌性

曲率韌性是極限曲率與降伏曲率的比值。數值越大,代表斷面在降伏之後還能持續變形、吸收能量,地震時越不容易突然破壞。

3影響韌性的因素

  • 圍束:箍筋越密、圍束越好,核心混凝土能承受更大的壓應變
  • 軸力:軸力越高,受壓區越深,韌性通常越低
  • 材料:高性能纖維混凝土與 UHPC 包覆能明顯提高變形能力

4在 StructFlow 比較

彎矩-曲率工具可以切換混凝土模型、調整軸力與圍束,並把多條曲線釘選在同一張圖比較,快速評估不同設計或補強方案的韌性差異。

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