建議

含牆構架相關耐震設計規範之修正建議：立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：各國立大學建築、土木、營建相關科系

建築物耐震設計規範第1.7 節結構系統，規定韌性抗彎矩構架具非結構 牆之韌性容量R 值可取 4。第 2.17 節極限層剪力強度之檢核，對非結構 RC 牆無適切規定。本實驗結果顯示，韌性抗彎矩構架具非結構牆之強度為空構 架之3 倍，勁度為 4 倍，但韌性只有空構架之 1/2，顯示非結構 RC 牆會大 幅增加基底剪力並牽制構架韌性，因而建議應修正相關規範內容。但本研究 收集之文獻與測試數量有限，尚不足以客觀合理提出修訂條款，建議再增加 後續研究，檢討非結構牆之側向強度及變形能力，或作槽縫處理隔離降低牆 的反應，以提升建築含牆構架之耐震性能。

建議二

加強建研所實驗室含牆構架測試佈設系統：長期性建議 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：各國立大學建築、土木、營建相關科系

本研究規劃設計之側力加載佈設仍需持續補充，以提升內政部建研所 建築材料實驗室之能量，未來亦可接受業界委託測試不同含牆構架系統。

建議三

釐清不同含牆構架系統適用耐震設計規定之疑慮：長期性建議 主辦機關：內政部建築研究所

協辦機關：各國立大學建築、土木、營建相關科系

建築材料、工法不斷推陳出新，鋼骨或鋼筋混凝土結構使用不同 外牆或隔間牆新工法耐震性能之認定，常有疑慮。測試含牆構架之行為，

並增修相關法規，對於建築新工法之推動應有裨益。

附錄一 期中審查會議紀錄與意見回覆

內政部建築研究所

本所 97 年度委託研究計畫「建築構架含 RC 牆之耐震性 能研究」及「含高強度混凝土箱型鋼柱之軸向受力行為研 究」等二案期中審查會議紀錄

一、 時 間：97 年 7 月 23 日（星期三）上午 9 時 30 分 二、 地 點：本所簡報室

三、 主持人：王組長榮進 記錄：李台光、陶其駿 四、 出席人員：（詳出席簽到單）

五、 主席致詞：（略）

六、 執行單位簡報：（略）

七、 綜合討論：

(一) 建築構架含 RC 牆之耐震性能研究

中華民國建築師公會全國聯合會 程建築師建明

建議本研究試體細部之規劃，應更貼切於國內工程界之 實際狀況，確實檢討與修正後續之研究內容，未來研究成果 方能為業界所參採。

中華民國結構工程技師公會全國聯合會 陳技師正平

1. 建議本研究之課題名稱，宜增加「非結構」鋼筋混凝土 牆之敘述。

2. 非結構牆若附加於梁上，會產生深梁之現象，反而造成 強梁弱柱之情況，建議將此部份納入後續研究之探討。

王技師亭復

1. 建築物震損調查之實務，主構架常因非結構牆而破壞，

稱之為短柱（例如：窗台框柱）、短梁（例如：通道門開 口處）等，本研究所探討之牆體，雖視為地震之破壞，

但仍不至於影響主構架。

2. 國內建築物耐震設計規範中，對於構架系統具結構牆 者，考量(1)基本振動週期之縮短（即增加地震總橫力）

及(2)韌性容量之降低（再增加地震總橫力）；然而，國外 規範則僅考量前者，在非結構牆最小配筋之下，相對提 高構架系統之強度，使非結構牆先行破裂。

3. 若本研究能針對非結構牆受中度地震力之開裂（例如：

0.3%之層間變位），乃至何時失去勁度（例如：逾 0.8%

之層間變位） ，而此時構架本身已開始降伏（例如：0.5%

之層間變位Δ

y

） ，當變位至 1.5%時，已接近 2.2Δ

y

，甚至 更高達 4.0Δ

y

時等，皆可藉由試驗驗證幾乎傾倒之破壞機 制，此皆為工程界所欲理解之問題。

4. 對於非結構牆之槽縫設置，宜檢討系統於地震時之穩定 度，以及其配筋量，此時最小鋼筋量可能已不足。另對 於牆體底邊之開槽方式，將可能加速構架於降伏變位Δ

y

前即已破壞。

陳教授誠直

1. 參考文獻內已有槽縫牆相關之研究成果，建議本研究宜 詳細說明文獻相關試體之試驗結果，以及與本研究規劃 試體之異同，並於試驗後比較其結果。

2. 建議可利用文獻所提之經驗公式，以比對試體之剪力強 度，詳實記錄牆體之破壞時機（例如：層間變位角之大 小） ，並嘗試推導牆體與撓曲構架之行為模式。

莊技師忠鵬

1. 本研究目的提及於設計時，應如何考慮現場澆置鋼筋混

凝土非結構牆之剛度與韌度，或如何藉由槽縫減少鋼筋 混凝土非結構牆之剛度，且提高其韌度。然而，研究內 容之規劃，應著重於探討各種可能遭遇參數之變化，例 如：牆體高寬比，以及牆體邊構材如鋼筋混凝土、純鋼、

鋼骨鋼筋混凝土與牆之剛性程度等。

2. 研究內容之安排，常針對某特定之變數，而規劃不同之 試驗試體，以進行比對與分析，藉以暸解其變數實際造 成之影響，因此較為周延之實驗研究規劃，應充分考量 各種可能變數之影響，並期獲得較為完整之實驗結果；

惟囿限於研究經費之預算，可能一次無法完成許多試 驗，希望未來能延續不同變數之試驗，而歸納出可供工 程界實務應用之研究結果。

3. 本研究若認為開槽是最好的方式，則對於牆體開槽之寬 度、施工方式、防水性與面外穩定性等因素，宜有較為 完整之研究成果，以利工程界實務之參考。

計畫主持人 李教授宏仁回應

1. 本研究試體尺寸與數量之規劃，係受限於材料實驗中心 現有設備容量與研究經費，本研究將儘可能參照各位委 員之寶貴意見，再檢討修正試體之規劃設計，以期符合 國內工程界之實際狀況與預期之研究成果。

2. 本研究主要探討鋼筋混凝土構架含非結構牆設置新式槽 縫其剛度與韌度之行為，並與純構架及無槽縫牆構架比 較。試體規劃受限於現有之設備容量與研究經費，希望 未來能延續本研究，設計不同參數之試驗，歸納出可供 工程界實務應用之研究成果。

3. 有關牆體高寬比、槽縫填縫材料性質，以及牆體邊構材

如鋼筋混凝土、純鋼、鋼骨鋼筋混凝土與不同剛性牆之

互制行為，希望未來能參酌本研究成果，延續不同變數 之試驗，而歸納出可供工程界實務應用之研究結果。

4. 本研究未來將於期末成果報告內容，註明有關槽縫細部 之施作重點，以及防範可能漏水之對策。

5. 針對含純構架及非結構牆(最小配筋量)構架，國內建築物 耐震設計規範，對於具結構牆者之考量，未來將納於期 末成果報告中，就試驗之結果，進行相關之探討。

(二) 含高強度混凝土箱型鋼柱之軸向受力行為研究 中華民國結構工程技師公會全國聯合會 陳技師正平

1. 柱內灌混凝土雖控制乾縮量，但仍有少量乾縮而與柱板 分離，致使無握裹力存在，再加上若只在下部結構柱灌 注混凝土，若無剪力釘則鋼柱之軸力進入內部混凝土是 否會造成困難？

2. 垂直向乾縮是否會造成軸力卡到橫隔板時，才能進入混 凝土？

王技師亭復

1. 箱型鋼柱內填充無筋混凝土在國內使用甚多，但無理論 分析，亦不合於現行 SRC 規範規定，更不符合 AISC-2005 之 HSS 規定。

2. 本研究針對研究標的優點之敘述甚多，但似均未具體量 化或未引述規範或未經試驗證實，如減碳及防火效能等 均有疑義。

3. 試 體 強 度 引 用 AISC-2005 之 HSS 規 定

P

_o

=A

_s

F

_y

+0.85A

_c

f’

_c

，而未考量原規範 HSS 規定為針對填充

鋼筋混凝土(最小主筋量 A

_s

=0.4% A

_g

，最小繫筋量 A

_tie

=2.3

cm

²

/m)，其第二項係數是否可達 0.85？

4. 若實際載重部分由混凝土承受，則混凝土與鋼板間應力 傳遞應予考慮。建議在 N 系列之四片鋼板加裝應變計，

以觀測軸力傳遞及鋼板握裹力。

陳教授誠直

1. 建議報告內統一說明所使用鋼材之等級，並僅呈現最後 定案之試體規劃。

2. 建議詳細說明箱型柱之銲接細節，包括是否有背墊板。

3. 請說明 AI 及 BI 系列試體握裹隔離層之施作。

4. 軸向變位之量測，建議增設柱中央長度之軸向變位，以 避免兩端受力點之影響。

5. 表 2.1 中 P

_o

之單位錯誤。

莊技師忠鵬

由於箱型柱內混凝土仍會乾縮，可能與鋼板無法完全結 合。另箱型柱內之隔板或加勁板是否會因混凝土乾縮而形成 分隔，無法完全接合，應該可在往後之研究另加考慮。

計畫主持人 陳教授正誠回應

1. 國內使用之箱型柱通常為短柱，故本研究對象設定為短 柱，應能反映大部分的實際情況。

2. 已確認 AISC 規定最小鋼筋量係針對 Encased composite columns，而 Filled composite columns 則無此規定。

3. 本研究參考諸多文獻，局部挫曲不一定會發生在中間，

有些文獻即使有裝設柱中央之軸向變形量測，仍無法運 用其數據進行討論，故本研究不考慮增設柱中央之軸向 變形量測儀器。

4. 使用內填充混凝土箱型柱能增加防火性能，係因火害時

即使箱型柱失去承載能力，混凝土仍能提供相當大的承

載能力。

5. 乾縮對垂直向軸力力量傳遞之影響在本研究應能得到定 性之研究結果，至於乾縮對橫向黏結力之影響則仍待未 來研究探討。

6. 本研究擬於撰寫成果報告時，參考各委員意見作相應之 修正，包括：(1)統一說明使用之鋼材等級；(2)僅呈現最 後定案之試體規劃；(3)箱型柱銲接細節之說明；(4)AI 及 BI 系列試體握裹隔離層之施作方式；及(5)修正表 2.1 試 體設計表中 P

o

之單位。

八、 結論：

(一) 本次二委託研究計畫案之期中簡報內容與執行進度，符合 本所委託研究契約書之規定，期中簡報審查通過。

(二) 與會機關團體代表及專家學者之建議事項，請研究團隊於 後續研究中參酌辦理，並於期末報告中列表妥予回應。

(三) 有關第 1 案專家建議調整研究課題名稱部分，請計畫主持 人與承辦單位妥予協商，在不違反本部相關規定的原則 下，考慮以加註子題或以括號註明「非結構牆」等方式處 理。

(四) 各計畫主持人請掌握執行進度，於合約期限內完成各計畫 案。

九、 散會：（上午 11 時 30 分）

附錄二 期末審查會議紀錄與意見回覆

內政部建築研究所

內政部建築研究所「建築構架含 RC 牆之耐震性能研究」

與「含高強度混凝土箱型鋼柱之軸向受力行為研究」等 2 項委託研究案期末審查會議紀錄

一、 時 間：97 年 11 月 25 日（星期二）下午 2 時 30 分 二、 地 點：第一會議室

主持人：王組長榮進 記錄：陶其駿、李台光 三、 出席人員：（詳出席簽到單）

四、 主席致詞：（略）

五、 報告人簡報： （略）

六、 綜合討論：（依發言先後順序）

（一）「建築構架含 RC 牆之耐震性能研究」

王技師亭復：

1.本研究案應為非結構 RC 牆，對於特殊剛構架耐震性能影響 的研究。基本上似擬發展一種非結構 RC 牆之施工形式，使 能影響剛構架之韌性降至最低，而以牆兩端及底部開槽，為 研究之主要標的；然在功能上，此種開槽式 RC 牆僅能用在 內牆及非承重牆之部份，且三面開槽仍需考慮 RC 牆產生面 外地震力之影響。

2.本研究案於實驗計畫、模型設計及文獻回顧等部分，均甚完

整，所製作試體包括考量特殊剛構架 MF、含牆未開槽 MFW

及三邊開槽等三種情況，但於期末報告中，並未見預測加載

後應力分佈及破壞情況(或數值模型)，以及相關之試驗結

果；建議反復載重之實驗結果，宜包括每一載重階段之遲滯

圈及特殊構架與非結構牆間互制，包括剪力、彎矩、變位及

各自破壞時能量消散之百分比。

3.目前建築物耐震規範中，對於非結構牆影響地震力計算及結

4.依據 ANSI/AISC-05 Seismic Provisions 方形柱在強震區 之 b/t≦1.12

E /Fy

約 27(非彈性範圍內則 b/t≦1.4

E /Fy

約 34)，按照本報告數值分析 AO 試體亦證實如此。

5.期望本研究方形柱內填混凝土之研究，能導出容許較高之

b/t(包括耐震 compact section 及彈性 compact section)。

邱顧問昌平：

1.CFBC 之軸壓行為理論分析對於集中力經由端板傳遞之應力 分佈情形，文中應多加說明。

2.50cmx50cm 之柱體尺寸在實驗室中可稱為大型構件，但實務

設計上卻有用到超過 100cmx100cm 尺寸者，故乾縮問題仍是

要點。

4.有關耐震之細部設計(含三側之配筋)，未來將補充於研究成 果報告中。

5.減少中小型地震引起非結構牆的損害，可採用隔減震設計、

加勁結構體 (設置剪力牆或斜撐)、及開槽縫隔離非結構牆 體。前二者會增加設計複雜度及造價，但後者牆開槽縫可簡 化設計而只稍微增加施工難度與細部要求。本研究擬藉實驗 找出槽縫牆與構架互制行為及層間變位角之限制，期望提供 工程實務應用上第三種選擇，並使設計有所參據。

（二） 「含高強度混凝土箱型鋼柱之軸向受力行為研究」

1.為避免使用高爐石水泥之水化自生收縮及浮漿現象造成收 縮嚴重，依照台北 101 之乾縮標準來提供混凝土限制條件是 個不錯的方式。

2.由於 AA 系列之有限元素模擬較為繁雜，現已積極進行中，

未來將會增列 AA 系列之 B/t 相對強度與 B/t 相對韌性之關 係比較。

3. 將 以 有 限 元 素 分 析 結 果 及 實 驗 結 果 檢 討 ANSI/AISC-05 Seismic Provisions 之規定是否合理。

4.本研究使用剛性板來模擬端板之元素種類為 R3D4，為四個 結點、無厚度的剛性板，能使應力均勻分佈在構件上，本研 究將對有限元素模擬之端板部分加以說明。

七、 結論：

1.本次期末簡報審查通過，綜合討論建議事項之各點建議，請 研究團隊參採辦理或妥予回應，並納入最後之成果報告。

2.請計畫團隊掌握後續研究時程，務期於合約期限內，完成各 項試體之實驗計畫，並充實研究內容，儘速完成成果報告 書，辦理結案。

八、 散會：（下午 4 時 30 分）

附錄三 期中專家座談會議紀錄暨意見回覆

與100 Ton 制動器？ 制動器螺孔位置不同，設計 同時適用兩制動器而多加 的鋼構件，較各做一套節省 不多，評估結果將來再做一 套適用100 Ton 制動器固定 座較佳。

陳柏端研究員 天車吊掛位置無法到達反力 牆後方，故請事先考慮側撐及 制動器固定座應如何固鎖。

遵照委員意見辦理。

鄒本駒研究員 是否所有螺帽都需墊片？有 些加勁板間距若用現有墊片 恐與角焊衝突，請詳加檢查角 焊喉厚。

遵照委員意見辦理，若有需 要將提早訂製特殊規格墊 片。

附錄四 期末專家座談會議紀錄暨意見回覆

許書華先生 建議預留槽縫採用兩片夾板

參考書目

[1] 許茂雄、廖慧明、劉玉文、朱瑞祥，「鋼筋混凝土槽縫低型剪力牆之 耐震行為研究」，國科會防災科技研究報告，No. 75-10(民國 75 年)。

[2] 許茂雄、郭炎塗、廖慧明，「鋼筋混凝土低型剪力牆承受反向重覆載 重之行為研究」，國科會防災科技研究報告，No. 74-53(民國 75 年)。

[3] 許茂雄、廖慧明、黃錦旗、李嘉泰，「低型鋼筋混凝土剪力牆承受反 重覆荷重之行為研究(Ⅱ)」，國科會防災科技研究報告，No. 76-01(民 國76 年)。

[4] 洪舜仁，「鋼筋混凝土低型槽縫剪力牆承受反向重覆載重之耐震行為 研究」，國立成功大學建築研究所碩士論文，許茂雄教授指導，(民國 76 年)。

[5] 陳奕信，「低型鋼筋混凝土槽縫剪力牆承受反向重覆載重之剛度變化 及耐震診斷研究」，國立成功大學建築研究所碩士論文，許茂雄教授 指導，(民國 76 年)。

[6] 許 茂 雄 ，「 低 型 鋼 筋 混 凝 土 剪 力 牆 承 受 反 向 重 覆 荷 重 之 行 為 研 究 (Ⅲ)」，國科會防災科技研究報告，No. 77-03，(民國 77 年)。

[7] 陳明徽，「雙層鋼筋混凝土槽縫剪力牆承受反向重覆載重之剛度變化 及耐震診斷研究」，國立成功大學建築研究所碩士論文，許茂雄教授 指導，(民國 77 年)。

[8] 許茂雄，「雙層鋼筋混凝土剪力牆承受反向重覆荷重之行為」，國科會 防災科技研究報告，No. 78-02，(民國 78 年)。

[9] 劉玉文、許茂雄，「鋼筋混凝土無邊構材槽縫剪力牆承受水平力之行 為」，中國土木水利工程學刊，第 1 卷，第 3 期，177~187 頁，(民國 78 年)。

[10] 許茂雄，「無邊界柱開口鋼筋混凝土剪力牆之耐震行為」，國科會防災 科技研究報告，No. 79-01，(民國 79 年)。

[11] 曾亮，「無邊界柱開口鋼筋混凝土槽縫剪力牆之耐震行為研究」，國立 成功大學建築研究所碩士論文，許茂雄教授指導，(民國 79 年)。

[12] 許茂雄，「開口鋼筋混凝土剪力牆之耐震試驗與分析」，國科會防災科 技研究報告，No. 80-04，(民國 80 年)。

[13] 楊國豪，「以柱模式分析 R.C.槽縫剪力牆之耐震行為」，國立成功大學 建築研究所碩士論文，許茂雄教授指導，(民國 84 年)。

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[16] 陳宏州，「以版模式分析 R.C.槽縫剪力牆之耐震行為」，國立成功大學 建築研究所碩士論文，劉玉文教授指導，(民國 84 年)。

[17] 吳政哲，「鋼筋混凝土槽縫牆之剛度研究」，國立成功大學建築研究所 碩士論文，劉玉文教授指導，(民國 87 年)。

[18] 劉玉文、許茂雄、劉國強、吳政哲，「鋼筋混凝土槽縫牆受力行為及 其工程應用」，中華民國建築學會「建築學報」第 38 期，1~24 頁，(民 國90 年)。

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[21] 余明松，「低型 RC 剪力牆-構架互制實驗研究」，國立成功大學土木工 程研究所碩士論文，邱耀正教授指導，(91 年 6 月)。

[22] 葉瑞德，「高型 RC 剪力牆-構架互制實驗研究」，國立成功大學土木工 程研究所碩士論文，邱耀正教授指導，(91 年 6 月)。

[23] 蕭 輔 沛 ，「 鋼 筋 混 凝 土 剪 力 牆 - 構 架 互 制 行 為 之 實 驗 研 究 與 數 值 模 擬」，國立成功大學土木工程研究所博士論文，邱耀正教授指導，(93 年7 月)。

[24] 邱耀正、蕭輔沛、余明松、葉瑞德、許茂雄、劉玉文，「鋼筋混凝土

剪力牆--構架互制行為之大尺寸結構實驗與數值模擬」，中國土木水利

工程學刊，第 17 卷，第 1 期，97~108 頁，(民國 94 年)。

[25] 「中華民國鋼結構協會，鋼骨建築非結構牆參考手冊」，永峻工程顧 問有限公司執行，(民國 96 年)。

[26] 「[土木 401-96] 混凝土工程設計規範與解說」，中國土木水利工程學 會，(民國 96 年)。

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[30] Gulec, C. K., “Ultimate Shear Strength of Squat Rectangular Reinforced Concrete Walls,” MS thesis, Department of Civil, Structural and Environmental Engineering, State University of New York at Buffalo, Buffalo, 2005 .

[31] Gulec, C. K., Whittaker, A. S., and Stojadinovic, B., “Shear Strength of Squat Rectangular Reinforced Concrete Walls, ” ACI Structural Journal, V. 105, No. 4, July-August 2008, pp. 488-497, 2008.

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[36] Acceptance Criteria for Moment Frames Based on Structural Testing (ACI T1.1-01) and Commentary (ACI T1.1R-01), First Printing, May 2001.

符號說明

A

v = area of horizontal reinforcement within distance of s, cm²

A

vf = area of total reinforcement (sum of areas of vertical web and boundary element reinforcement) crossing shear plane, cm²

A

w = cross sectional area of the wall, cm²

d

1 = distance from extreme compression fiber to location of resultant of forces in vertical reinforcement in tension and assumed equal to 0.8

l

_w unless larger value is determined by strain compatibility analysis, cm

d

2 = distance from extreme compression fiber to area centroid of wall vertical

reinforcement in tension, cm

d

b = beam bar diameter, cm

f ′

c = concrete compressive strength, kgf/cm²

f = yield stress of the reinforcement, kgf/cm

y ²

f

yh = yield stress of horizontal web reinforcement,

h

c = column depth, cm

h

w = height of the wall, cm

l

w = length of the wall, cm

M = moment at section, kgf-cm

u

N = axial load that is positive in vertical compression, kgf

u

s

= spacing of horizontal web reinforcement in wall, cm

t

w = wall thickness, cm

V

c = nominal shear strength provided by concrete, kgf

V

flex = shear force associated with development of flexural strength, kgf

1

V

n = nominal shear strength, kgf, per Chapter 21.8 of ACI 318-08

2

V

n = nominal shear strength, kgf, per Chapter 11.10 of ACI 318-08

n3

V

= nominal shear strength, kgf, per Barda et al. (1977)

4

V

n = nominal shear strength, kgf, per Wood (1990)

V

peak = measured peak strength of the wall, kgf

V

s = nominal shear strength provided by horizontal reinforcement, kgf

V

u = shear force at section, kgf

αc = aspect-ratio coefficient, which per ACI 318-08, equal to 0.8 for

h /

_w

l

_w≤ 1.5, 0.53 for

h /

_w

l

_w≥2, and varies linearly for 1.5≤

h /

_w

l

_w≤2

ρh = horizontal web reinforcement ratio ρv = vertical web reinforcement ratio

建築構架含 RC 牆之耐震性能研究

－非結構牆及槽縫牆行為

機關：內政部建築研究所 電話：（02）89127890

地址：台北縣新店市北新路三段 200 號 13 樓 網址：http://www.abri.gov.tw

編者：李宏仁、朱瑞祥、陳永霖 出版年月：97 年 12 月

版(刷)次：初版

ISBN：978-986-01-7136-5 (平裝)

在文檔中 建築構架含RC 牆之耐震性能研究- 非結構牆及槽縫牆行為 (頁 76-97)