第四章 傳統穿鬪式木構架耐震評估實例
前面文獻回顧章節中我們已經點出國內外針對木構造進行結構安全評估 時，往往牽涉到太多的假設，加上評估後往往很少進行足尺的整架實驗，導 致沒有辦法驗證評估過程的合理性及有效性。基於此，本研究案與另一研究 案『傳統穿鬪式木構架足尺力學試驗』互相搭配。該案選取一個實際存在的 案例，製作試體後進行足尺力學試驗，而本研究案依照前一章節所說明之方 法分析該案所試驗的架扇，再將實驗結果與分析結果加以比較後討論。
該研究在考慮空間限制以後選擇台南縣鹽水鎮歡雅里大莊 88 號趙厝為 藍本，在實際量測架扇及構件（包括梁、柱等）的尺寸後繪圖由大木匠師製 作足尺試體。整個架扇的高度約 3.6 m，寬度約 6.6m。在材料方面，不管是 木堵板牆或是架扇材料皆使用福杉（Cunninghamia lanceolata）。
第一節 試體 MWW
壹、試體概述
前面提及試體 MWW 的藍本是台南縣鹽水鎮歡雅里大莊 88 號趙厝，架扇高 度 360cm，寬度 660cm，各個構件的尺寸如表 4-1 所示。整個構架的構造示意 圖如圖 4-1 所示。由該圖我們可以發現牆體從上而下依序是編泥牆、木堵板 牆與木堵板牆。而第一穿與第二穿的接法方面，匠師利用燕尾榫來搭接兩根 構件，接著再利用楔子將梁柱之間的孔洞固定。而在木堵板牆方面，整個牆 體編框包括上堵框、腰堵框與下堵框及兩旁的抱柱。而抱柱亦利用楔子與旁 邊的落柱接合，匠師除了利用楔子之外，也會利用木膠加以固定。此外，上 堵框主要是與落柱搭接，並利用上堵框本身的榫卯系統來固定落柱，而在上 堵框兩端的位置匠師則製作「鉤逗榫」來與落柱相接（如圖 4-2）。
而彎插係利用彎插樣本放置於木材面，並描繪其輪廓，再依照所繪製的 圖稿進行材切與修正。彎插的接點採用平接方式，一端放入落柱之榫孔，並 以楔子輔助；而另一端則與筒仔搭接（圖 4-3）。
穿鬪式木構架耐震評估方法之建立
270 280木堵板壁
213
第四章 傳統穿鬪式木構架耐震評估實例
楔子
楔子
楔子
第一穿 第二穿 第三穿
上堵框
線框
腰堵框
線框
下堵框
木堵板壁
木堵板壁
木堵板壁 木堵板壁
筒仔 彎插
抱柱
落柱 籐箍
抱柱
抱柱 抱柱
圖 4-1 穿鬪式架扇試體構造示意圖 資料來源：本研究繪製
穿鬪式木構架耐震評估方法之建立
楔子
楔子
楔子
筒仔 彎插
籐箍
抱柱 抱柱
第二穿 第三穿
圖 4-2 鉤逗榫與落柱利用鉤逗 榫搭接
資料來源：本研究拍攝
圖 4-3 彎插構造示意圖 資料來源：本研究繪製
貳、評估結果
由下圖我們可以知道，MWW 整個架扇的水平抵抗主要來自三個機構，包 括（1）接點 TJ1 至 TJ18；（2）MW1 至 MW12；及（3）WW1 至 WW14。
由前面章節說明我們可以瞭解，TJ9 及 TJ15 為燕尾榫搭接，而 TJ3、TJ8、TJ10、
TJ12、TJ14、TJ16、TJ18 則是連續型接點，TJ1、TJ5、TJ6、TJ7、TJ11 則是 平接接點。而在編泥牆方面，在該構架中採用的構造形式與表 3-1 中的代號 A3 類似，因此剪力抵抗係數採用 1.1。
在計算過程中，我們首先將所有的元件的水平抵抗力乘上適當的力臂，
然後在相加以後可以得到整個構架可以承受的因為水平測向力以及二次彎矩 所產生的彎矩總和。待求出總和後，再反推該架構所能反抵抗的水平側向力。
第四章 傳統穿鬪式木構架耐震評估實例
MW1 MW2
MW3 MW4 MW5 MW6
MW7 MW8 MW9 MW10 MW11 MW12
TJ1 TJ2 TJ3 TJ4 TJ5
TJ6 TJ7 TJ8 TJ9 TJ10 TJ11
TJ12 TJ13 TJ14 TJ15 TJ16 TJ17 TJ18
WW1 WW2 WW4 WW6 WW7
WW8 WW9 WW10 WW11 WW12 WW13 WW14
WW3 WW5
圖 4-4 試體MWW抵抗水平力機構 資料來源：本研究繪製
1.編泥牆抵抗力：
在圖 4-4 中，編泥牆體共有 12 道具有抵抗能力，MW1 與 MW2 總長度為 0.57m，而高度為 0.23m，因此總抵抗力為 0.57m×1.96KN/m×0.23m＝0.257 kN-m。而 MW3 至 MW6 的高程皆相同，皆約 0.35，且總長度約 2.47m，依據前 面計算方式我們可以得到總抵抗力為 1.69 kN-m；依據同樣的方法，我們可 以計算出 MW7 至 MW12 的總抵抗力約為 1.73kN-m。因此我們可以瞭解編泥牆 的總抵抗力約為 3.707kN-m。而根據國外的研究結果顯示，整個編泥牆體在 側向變位達到 1/60 時，會失去作用，因此我們可以將整個編泥牆抵抗力繪製 如圖 4-5 所示一般。
穿鬪式木構架耐震評估方法之建立
0 2 4 6
0 0.005 0.01 0.015 0.02
Story drift (%)
Moment resistance (kN-m)
圖 4-5 編泥牆總抵抗力 資料來源：本研究繪製
2.木堵板牆抵抗力：
而在木堵板牆方面，我們依照前面說明依序將 WW1 至 WW14 的抵抗力計算 出來，分別可求出各個木堵板牆的抵抗力。例如我們可將 WW1 的水平抵抗力 繪製如圖 4-6。因此我們將所有的牆體抵抗強度分別累加，得到如圖 4-7 的 圖。由圖 4-7 我們可以瞭解到，木堵板牆體的極限抵抗力出現在約 10%的層 間變位，約為 78kN-m，可見對於抵抗水平作用力來說，木堵板牆的效果與編 泥牆的效果相比好相當多。另外要注意的是，由於木堵板壁在產生旋轉的時 候 ， 對 於 上 樑 與 下 樑 會 產 生 局 部 壓 縮 （ partial compression 或 稱 embedment），因此其抵抗力會逐漸增加，並不會像編泥牆一般整個失去作用，
這也是傳統木堵板壁的結構特性。
第四章 傳統穿鬪式木構架耐震評估實例
圖 4-3 WW1 牆體的總抵抗力 0
5 10 15 20
0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100
Story Drift
Resistance (kN-m)
圖 4-6 牆體WW1 總抵抗力 資料來源：本研究繪製
0 20 40 60 80
0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 Story Drift
Resistance (kN-m)
圖 4-7 所有木堵板壁的總抵抗力 資料來源：本研究繪製
穿鬪式木構架耐震評估方法之建立 3.接點抵抗能力：
由於前面述及在接點中，TJ9 及 TJ15 為燕尾榫搭接，而 TJ3、TJ8、TJ10、
TJ12、TJ14、TJ16、TJ18 則是連續型接點，TJ1、TJ5、TJ6、TJ7、TJ11 則是 平接接點。因此我們依據前面章節所說明的方法來分別計算各個接點的抵抗 力，舉例來說，在考慮接點編號 TJ3 以後，我們可以將接點的彎矩-旋轉關係 繪製如圖 4-8 所示，而在考慮各種不同接點並分別計算後，我們可以把所有 接點彎矩-旋轉關係的總和繪製如圖 4-9。由圖 4-9 我們可以瞭解到，整個架 扇的水平力抵抗機構中，木堵板牆體所扮演的角色最為重要，其次則為接點，
再來才是編竹泥牆體。
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Rotation (rad.)
Moment (kN-m)
圖 4-8 接點TJ3 的彎矩-旋轉角關係 資料來源：本研究繪製
第四章 傳統穿鬪式木構架耐震評估實例
0 8 16 24 32 40
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Rotation (rad.)
Moment (kN-m)
圖 4-9 所有接點的彎矩-旋轉角關係之總和 資料來源：本研究繪製
依據前面的說明，我們如果將所有的水平力抵抗機構之抵抗能力相加，
則可以得到如圖 4-10 所示的推垮曲線，而我們在該曲線可以看到編泥牆大約 在 1/60 的變位開始產生破壞。
0 50 100 150 200
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Story drift
Moment (kN-m)
圖 4-10 整個架扇的靜力推垮曲線 資料來源：本研究繪製
穿鬪式木構架耐震評估方法之建立
預測與試體實驗時的遲滯迴圈比較如圖 4-11 所示，由圖 4-11 可知，在 初始的線性階段，整個預測的效果可以說是相當的好，唯進到非線性階段的 後期，整個架扇仍然有相當不錯的抵抗力，但是在預測的結果上並沒有顯示 出來。這樣的原因係因為當初在建立文獻中的理論模型時，對於非線性階段 取的相對保守，亦即沒有考慮木材受到局部壓縮時，周遭材料所會提供的幫 助，因此理論模型的強度在這一個階段與實際實驗結果相比會相對較小。
-200 -100 0 100 200 300
-0.08 -0.04 0 0.04 0.08
Story drift
圖 4-11 實驗結果與預測結果之比較 資料來源：本研究繪製
Moment (kM-m)
第四章 傳統穿鬪式木構架耐震評估實例 第二節 試體 MMW
壹、試體概述
由圖 4-12 我們可以知道，MMW 整個架扇的水平抵抗主要來自三個機 構，包括（1）接點 TJ1 至 TJ18；（2）MW1 至 MW16；及（3）WW1 至 WW7。
如同架扇 MWW 一樣， TJ9 及 TJ15 為燕尾榫搭接，而 TJ3、TJ8、TJ10、TJ12、
TJ14、TJ16、TJ18 則是連續型接點，TJ1、TJ5、TJ6、TJ7、TJ11 則是平接接 點。而在編泥牆方面，我們設定剪力抵抗係數採用 1.1。在計算過程中，我 WW5 WW6
WW3 WW4 WW1 WW2
MW15 MW16 MW13 MW14
TJ17 TJ18 TJ15 TJ16
TJ13 TJ14 TJ12
TJ11 TJ9 TJ10
TJ7 TJ8 TJ6
TJ4 TJ5 TJ2 TJ3
TJ1
MW12 MW10 MW11
MW8 MW9 MW7
穿鬪式木構架耐震評估方法之建立 貳、評估結果
1.編泥牆抵抗力：
在圖 4-12 中，編泥牆體共有 16 道具有抵抗能力，其中中堵有四道，上 堵有 12 道。與試體 MWW 相同，MW1 與 MW2 總長度為 0.57m，而高度為 0.23m，因此總抵抗力為 0.57m×1.96KN/m×0.23m＝0.257 kN-m。而 MW3 至 MW6 的高程皆相同，皆約 0.35，且總長度約 2.47m，依據前面計算方式我們 可以得到總抵抗力為 1.69 kN-m；依據同樣的方法，我們可以計算出 MW7 至 MW12 的總抵抗力約為 1.73kN-m。另外，我們可以計算編泥牆 MW13 至 MW16 之 總 長 度 為 2.96m ， 壁 體 高 度 為 0.91m ， 計 算 起 來 抵 抗 力 應 為 5.279kN-m。因此我們可以瞭解編泥牆的總抵抗力約為 8.986 kN-m。而根據 國外的研究結果顯示，整個編泥牆體在側向變位達到 1/60 時，會失去作用，
因此我們可以將整個編泥牆抵抗力繪製如圖 4-13 所示一般。
0 3 6 9
0 0.005 0.01 0.015 0.02
Story drift
Moment (kN-m)
圖 4-13 編泥牆總抵抗力 資料來源：本研究繪製
2.木堵板牆抵抗力：
而在木堵板牆方面，我們依照前面說明依序將 WW1 至 WW7 的抵抗力
第四章 傳統穿鬪式木構架耐震評估實例 計算出來，分別可求出各個木堵板牆的抵抗力。例如我們可將 WW1 的水平 抵抗力繪製如圖 4-14。因此我們將所有的牆體抵抗強度分別累加，得到如圖 4-15 的圖。由圖 4-15 我們可以瞭解到，木堵板牆體的極限抵抗力出現在約 5%的層間變位，約為 64kN-m，可見對於抵抗水平作用力來說，木堵板牆的效 果與編泥牆的效果相比好相當多。另外要注意的是，由於木堵板壁在產生旋 轉的時候，對於上樑與下樑會產生局部壓縮（partial compression 或稱 embedment），因此其抵抗力會逐漸增加，並不會像編泥牆一般整個失去作用，
這也是傳統木堵板壁的結構特性。
0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100
Story Drift
Resistance (kN-m)
圖 4-14 牆體WW1 總抵抗力
0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100
Story Drift
Resistance (kN-m)
圖 4-15 所有木堵板壁的總抵抗力 資料來源：本研究繪製
穿鬪式木構架耐震評估方法之建立 3.接點的抵抗力：
由於前面述及在接點中，TJ9 及 TJ15 為燕尾榫搭接，而 TJ3、TJ8、TJ10、
由於前面述及在接點中，TJ9 及 TJ15 為燕尾榫搭接，而 TJ3、TJ8、TJ10、