墙结构耐震及补强研究

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1、牆結構耐震及補強研究張嘉祥成功大學建築系教授陳嘉基台南女子技術學院室內設計系助理教授邱耀正成功大學土木系教授劉玉文嘉南藥理科技大學工業安全衛生系教授中華民國九十四年二月十八日簡報內容一、緒論二、砌體造歷史建築牆體結構行為及補強研究三、日式木造歷史建築牆體結構系統及補強研究四、韌性剪力牆應用於提昇建築物耐震能力研究五、預鑄翼牆用於提昇受損及舊有RC構架耐震能力研究一、緒論¢整合型計畫重點：(1)如何提昇牆結構耐震能力，(2)探討有效之耐震補強方法。¢針對傳統古蹟的既有建築物、學校校舍之耐震補強以及新建建築耐

2、震結構牆之韌性設計兩方面，同時進行。¢針對國內傳統歷史古蹟、校舍與新建建築耐震剪力牆問題，進行下列三項課題的研究：(1)研發傳統歷史古蹟的非耐震牆補強方法，(2)新建建築韌性結構牆，(3)預鑄翼牆用於提昇RC構架耐震能力研究。¢從整合各子計畫成果中，建議可行的耐震補強工法、建立韌性結構牆之最佳模式暨快速耐震補強對策。二、砌體造歷史建築牆體結構行為及補強研究計畫主持人：張嘉祥成功大學建築系教授研究目的本計畫主要研究目的為了解不同變因下，對磚牆牆體的極限強度與破壞路徑有何影響。1.有關牆體極限強度之影響牆體的

3、極限強度為了解牆體耐震能力的基礎條件，亦為推估牆體耐震能力時的重要參考因子，並可做為與既有公式之參考比較。2.有關牆體破壞路徑之影響破壞路徑為評估牆體極限水平承載之基礎條件，但目前有關水平力作用下牆體之破壞路徑仍屬採假設方式，並無真正的實驗證明。試體規劃共15道1B厚試體及40道半B厚試體。1.不同疊砌方式，共4道，新磚，試體尺寸為104㎝×104㎝×20㎝：磚牆的疊砌方式即為紅磚排列方式，此因素會決定紅磚的交丁、紅磚與灰漿的黏結。2.不同邊界條件，共5道，舊磚，試體尺寸為120㎝×120㎝×23㎝：在建

4、築物中，牆體都會與其他垂直牆體相連，並在地震作用下互相影響。3.不同灰縫強度，共6道，舊磚，試體尺寸為120㎝×120㎝×23㎝：傳統灰縫加入水泥後會產生不同灰縫強度，並進而對磚牆結構造成影響。4.不同養護環境及不同砂土比例，共40道，新磚，試體尺寸為41㎝×41㎝×10㎝：為增加傳統粘結材石灰的硬化速率，將試體以高濃度二氧化碳（30﹪）養護，比較養護天數與自然大氣養護及不同砂土比例的差異。此類試體灰漿材料為白灰、砂、土,此類試體不含水泥。對角加載實驗概述¢本實驗依對角加載方式施壓，使試體受壓變形，直至試

5、體破壞，並記錄試體之極限強度、相對變位及其破壞模式。¢由實驗機制，試體在對角方向垂直受力，試體垂直方向會遭到壓縮，水平PB4方向會伸張，試體受力達極限強度5時，試體會產生裂縫而破壞。如圖所B示，Ｐ為千斤頂逐漸施加之對角外PPsin45力。在試驗過程中試體相當於受到水Pcos45平之外力Ｐcos45°作用。Pcos45Psin451風扇實驗設備及裝置82二氧化碳濃度偵測器33總控制箱24抽氣扇（排氣孔）65進氣孔（大氣進入）456二氧化碳電磁筏（二氧化碳進入）試體對角加載裝置圖7觀測窗778二氧化碳鋼瓶46

6、6二氧化碳癢護室示意圖2A1千斤頂2測力計CD3試體搬運架554鋼樑35鋼柱B6斜撐A.B.變位計（測量垂直相對變位）C.D變位計強力樓板（測量水平相對變位）實驗結果及討論－不同砌法因為英國式及法國式砌法的紅磚排列較三順一丁、五順一丁砌法具規則性，相對使得磚牆的性質較為均質化，使裂縫有機會沿較短路徑相互串聯。4道試體中除A3外，皆在40t左右，而A3試體在觀察其裂縫斷面時，發現灰漿明顯不飽滿，製作過程不良，故強度討論不考慮A3試體。試驗結果顯示，在同一批紅磚，同樣的灰縫配比下，紅磚疊砌方式的改變對磚牆試體

7、的極限載重沒有顯著的影響。不同邊界試體的破壞趨勢以主對角線裂縫破壞為主，並沒有因為邊界牆體的出現或邊界牆體的數量不同而有明顯改變。但是因為牆體厚度的變化，使得裂縫發展至邊界牆體時，裂縫會有發散情況，且亦伴隨紅磚劈裂。為了再進一步探討形狀因子的影響，將無邊界試體極限載重化為單位面積強度再乘以有邊界試體的斷面積，即可以得到與有邊界牆體相同斷面積但是形狀為無邊界試體之極限載重，再以此結果做為比較討論的基準。由此可知邊界形狀亦能增加牆體的極限強度。不同灰縫強度在C0～C4試體中，當灰縫中水泥含量提高時，試體產生的

8、裂縫有逐漸集中的趨勢，使得橫縫與豎縫的破壞長度減少，而且紅磚被劈裂的數量增加。這是因為灰縫強度及介面強度會隨著水泥摻和量的增加而提高，使灰縫強度會與紅磚的強度逐漸拉近。當灰縫、紅磚及介面強度越接近時，磚牆會產生均質化的效果。而因灰漿強度的增加，使破壞不再只出現於介面上，而是由砂漿與紅磚一起受壓破壞。不同養護環境¢在理論上，由於石灰為氣硬性墁料，所以其硬化反應是以二氧化碳會與石灰砂漿中的Ca(OH)產生堅硬的CaCO，而水泥為水