第七章 結論與建議
7.2 未來期望與建議
1. 對於特殊開口的開口牆，其開口位置對牆版形成非單一之軟弱區域，而此 軟弱區域未被關鍵桿件填滿，故無法清楚掌握開口牆中主控強度與位移之 關鍵桿件。而本研究建議之開口牆側力位移曲線模型面對此狀況並不適用。
但對於不適用之情況，可再做討論與研究。
2. 本研究已對傳力路徑有一定程度的認知，但是否有其餘之傳力情況是本研 究未考慮之狀況，亦或是現階段建議之傳力路徑選取規則有需更進一步明 確定義，期望後續之研究能夠發掘並修正之。
3. 此次蒐集的開口牆實驗文獻，開口牆試體所使用之材料為一般強度鋼筋混 凝土。但是為了因應高強度鋼筋混凝土材料之發展，故也想將此建議開口 牆之側力位移曲線分析模型應用於高強度鋼筋混凝土開口牆，看其預測之 結果與實驗值相比是否合理，期望後續之研究能夠藉由實驗來佐證此模型 之應用的可行性。
81
參考文獻
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84
85
符號表
A e 受壓牆面的面積 Ag 柱斷面積
A o 開口牆之最小斷面積 A s 拉力側鋼筋總斷面積 As 壓力區鋼筋總斷面積 A sh 水平向鋼筋總斷面積 A st 剪力箍筋總斷面積
A str 對角壓桿端部之有效截面積 A sv 垂直向鋼筋總斷面積
a c 壓力區深度 b b 梁之深度 b c 柱之深度
C d 對角壓桿之壓力強度
d 牆段最外緣受壓纖維至縱向受拉鋼筋斷面重心之距離
d b 牆段最外緣縱向鋼筋之標稱直徑
d c 柱核心混凝土之深度(箍筋中心至中心之距離) E c 混凝土之彈性模數
E s 鋼筋之彈性模數 f c 混凝土抗壓強度 fy 鋼筋降伏強度
fyh 水平向鋼筋降伏強度
86 fyt 剪力箍筋降伏強度
fyv 垂直向鋼筋降伏強度
G 混凝土之剪力模數
h b 梁之高度 h c 柱之高度
h o 開口垂直向之尺寸(高度) h w 牆段之高度
hwp 牆墩之高度 Ig 中心軸之慣性矩 K 壓拉桿指標
K h 彈性水平拉桿指標 K v 彈性垂直拉桿指標 K w 開口牆系統之勁度
開口牆之牆版範圍(Ono and Tokuhiro [3])
c 柱之長度
o 開口水平向之尺寸(長度)
w 牆段之長度
wp 牆墩之長度 M n 標稱彎矩強度
M u 臨界斷面之作用彎矩
My 縱向鋼筋恰好降伏時之彎矩強度 N u 作用之軸力
Qtest 開口牆之強度實驗值(Ono and Tokuhiro [3])
87
88
89
90
表 3-1 參數
與 之試誤值
c 21
f f c 28 f c 35 f c 42 f c 49 f c 56 f c 63 f c 70
y 280
f 13a 13b 13c 12c 13c 14c 15c 16c
y 420
f 13b 11a 13b 12b 13b 13c 14c 15c
y 785
f 11c 12c 12c 12c 12c 13b 13b 14a
c 21
f f c 28 f c 35 f c 42 f c 49 f c 56 f c 63 f c 70
y 280
f 30a 30b 29c 30c 35c 38c 43c 48c
y 420
f 30b 29a 34b 37b 39b 40c 39c 40c
y 785
f 27c 36c 41c 47c 51c 55b 59b 62a a：常用之材料
b：可能使用之材料 c：較少使用之材料
91
表 3-2 0.25%與參數 A 與B之關係
0.25%
A
c 21
f f c 28 f c 35 f c 42 f c 49 f c 56 f c 63 f c 70
y 280
f 0.40 0.30 0.24 0.20 0.17 0.15 0.13 0.12
y 420
f 0.60 0.45 0.36 0.30 0.26 0.23 0.20 0.18
y 785
f 1.00 0.84 0.67 0.56 0.48 0.42 0.37 0.34
0.25%
B
c 21
f f c 28 f c 35 f c 42 f c 49 f c 56 f c 63 f c 70
y 280
f 1.00 0.75 0.60 0.50 0.43 0.38 0.33 0.30
y 420
f 1.00 1.00 0.90 0.75 0.64 0.56 0.50 0.45
y 785
f 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.93 0.84
92
表 3-3 0.5%與參數 A 與B之關係
0.50%
A
c 21
f f c 28 f c 35 f c 42 f c 49 f c 56 f c 63 f c 70
y 280
f 0.80 0.60 0.48 0.40 0.34 0.30 0.27 0.24
y 420
f 1.00 0.90 0.72 0.60 0.51 0.45 0.40 0.36
y 785
f 1.00 1.00 1.00 1.00 0.96 0.84 0.75 0.67
0.50%
B
c 21
f f c 28 f c 35 f c 42 f c 49 f c 56 f c 63 f c 70
y 280
f 1.00 1.00 1.00 1.00 0.86 0.75 0.67 0.60
y 420
f 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.90
y 785
f 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
93
表 3-4 0.75%與參數 A 與B之關係
0.75%
A
c 21
f f c 28 f c 35 f c 42 f c 49 f c 56 f c 63 f c 70
y 280
f 1.00 0.90 0.72 0.60 0.51 0.45 0.40 0.36
y 420
f 1.00 1.00 1.00 0.90 0.77 0.68 0.60 0.54
y 785
f 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
0.75%
B
c 21
f f c 28 f c 35 f c 42 f c 49 f c 56 f c 63 f c 70
y 280
f 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 0.90
y 420
f 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
y 785
f 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
94
表 4-1 ASCE 41-06 [11]
Condition of Shear wall and wall
segament Strength ratio Drift ratio
95
表 5-2 Ono and Tokuhiro [3]開口牆試體實驗結果與比較
Number Specimen
量測值 強度比較Vtest /Vcal 位移比較test /cal
96
表 5-3 Ono and Tokuhiro [3]開口牆試體實驗修正結果與比較
Number Specimen
量測值 強度比較Vtest /Vcal 位移比較test /cal
97
98
表 5-6 杜昱石[4]開口牆試體實驗結果與比較
Number Specimen
量測值 強度比較Vtest /Vcal 位移比較test /cal (kN)
Vtest
(mm)
test
疊加 簡易 疊加 簡易 1 W1C 正向 1364 16.49 0.88 0.88 0.91 0.91 2 負向 1893 16.73 0.95 0.95 1.19 1.19 3 W2 正向 1472 15.71 1.33 1.33 1.09 1.34 4 負向 1442 8.82 0.97 0.97 0.73 0.78 5 W3
正向 1560 16.52 1.16 1.16 0.82 0.82 6 負向 1687 9.83 0.94 0.94 0.68 0.68 7 W4 正向 1511 29.44 1.21 1.21 1.42 1.42 8 負向 1422 29.17 0.88 0.88 1.79 1.79 9 W5 正向 1030 31.81 1.28 1.28 1.72 1.72 10 負向 1128 13.17 1.09 1.09 0.86 0.86 AVG 1.07 1.07 1.12 1.15 COV 0.15 0.15 0.34 0.33
99
100
表 6-2 設計材料性質
試體名稱
混凝土 鋼筋
(MPa) f c
特殊邊界 構材主筋
牆版
(MPa) fy
垂直鋼筋 水平鋼筋
尺寸 v% 尺寸 h% #4 #9 HRC-O 70 9-#9 #4 0.844 #4 0.844 785 685
HRC-1 70 9-#9 #4 0.844 #4 0.844 785 685 HRC-2 70 9-#9 #4 0.844 #4 0.844 785 685 HRC-3 70 9-#9 #4 0.844 #4 0.844 785 685
101
圖 1-1 RC 牆大量開窗與開門造成明顯剪力破壞
圖 1-2 剪力牆因開口後出現的牆段與牆墩示意圖
102
圖 1-3 美國 ACI 318-14 規範[2]對垂直牆段相關規定
103
104
圖 2-4 剪力牆尺寸示意圖
圖 2-5 剪力牆傳遞剪力示意圖
C
d
對角壓桿端部混凝 土擠碎
V
105
圖 2-6 文獻[6,7]計算流程圖
圖 2-7 剪力牆剪力變形
V
n v,
vhh
w106
圖 2-8 柱側力位移曲線
a
s
n
yV
yV
nV
107
108
109
110
圖 2-12 軟化壓拉桿傳力機制[10]
圖 2-13 Ono and Tokuhiro [3]開口牆強度折減係數示意圖
圖 2-14 Ono and Tokuhiro [3]系列試體開口位置與配置補強筋位置示意圖
d v
h F C
D F
cos sin Vh
Vv
Fh
Fv
D
111
圖 2-15 Ono and Tokuhiro 試體實驗遲滯迴圈-1[3]
112
圖 2-16 Ono and Tokuhiro 試體實驗遲滯迴圈-2[3]
113
圖 2-17 實際既有街屋屋後牆開口[4]
圖 2-18 實際新建街屋屋後牆[18]
114
115
116
圖 3-7 tanA
cotA
之圖形A=1
A=0.5
tancotAA
117
118
119
120
圖 3-11
與 值之選擇121
122
123
124
125
126
圖 3-21 預測曲線與分析值之比較( fy 785MPa)
圖 3-22 建議之簡化K值對角壓桿強度流程圖
20 30 40 50 60 70
(Degree) 0
0.002 0.004 0.006 0.008
elastic
70MPa f c
56 MPa
127
圖 3-23 建議之簡化K與 對角壓桿強度流程圖 r
128
圖 3-24 四種分析方法之結果(a)前期精算法(b)前期簡算法(c)圖 3-22 程序分析結果 (d)圖 3-23 程序分析結果
Exterior joints Interior Joint
49 specimens 37 specimens
Deep Beam
Vtest/ Vcal
0
Vtest/ Vcal
0
Vtest/ Vcal
0
Vtest/ Vcal
0 40 80
129
圖 3-25 四種分析方法之結果
0 1000 2000 3000 4000
Vtest (kN)
0 1000 2000 3000 4000
Vtest (kN)
0 1000 2000 3000 4000
Vtest (kN)
0 1000 2000 3000 4000
Vtest (kN)
130
圖 4-1 開口造成明顯單一層的軟弱區域
圖 4-2 剪力牆受剪力破壞控制之側力位移曲線
對角混凝土壓桿擠碎
Vcr
Vn
V
Va
cr n a
(a)剪力牆破壞之示意圖 (b)側力位移曲線
131
圖 4-3 建議剪力牆強度分析流程
圖 4-4 開口牆示意圖
132
圖 4-5 構架含填充牆之分析模型
圖 4-6 開口牆版之模擬範圍
圖 4-7 牆版剪力元素之選取
133
圖 4-8 柱與牆墩傳力路徑
圖 4-9 垂直牆段傳力路徑
圖 4-10 開口牆傳力路徑之選取
134
圖 4-11 建議剪力元素之修正
圖 4-12 開口牆傳力路徑之選取
135
圖 4-13 裂縫發展參考圖
136
圖 4-14 垂直牆段受剪示意圖
圖 4-15 開口牆系統勁度之模擬
圖 4-16 位移調整示意圖
137
圖 4-17 疊加方法之示意圖
圖 4-18 建議簡易之側力位移曲線
開口牆
關鍵桿件
傳力路徑勁度修正
垂直牆段
牆墩
V
138
圖 5-1 Ono and Tokuhiro [3]開口牆試體示意圖
圖 5-2 Ono and Tokuhiro [3]開口牆測試佈置圖
139
圖 5-3 Ono and Tokuhiro [3]開口牆配筋圖
140
圖 5-4 試體 FW5-0.00 [3]
141
圖 5-5 試體 FW5-0.273-R-C [3]
142
圖 5-6 試體 FW5-0.367-S-C [3]
143
圖 5-7 試體 FW5-0.367-L-C [3]
144
圖 5-8 試體 FW5-0.367-S-CB [3]
145
圖 5-9 試體 FW5-0.367-S-CT [3]
146
圖 5-10 試體 FW5-0.367-S-RB(正向) [3]
147
圖 5-11 試體 FW5-0.367-S-RB(負向) [3]
148
圖 5-12 試體 FW5-0.261-D-C [3]
149
圖 5-13 試體 FW5-0.261-D-CLR [3]
150
圖 5-14 試體 FW5-0.261-D-BLR [3]
151
圖 5-15 試體 FW5-0.261-D-CTB [3]
152
圖 5-16 試體 FW5-0.261-D-LBRT(正向) [3]
153
圖 5-17 試體 FW5-0.261-D-LBRT(負向) [3]
154
圖 5-18 Ono and Tokuhiro [3]實驗值與預測值之比值
155
圖 5-19 試體 FW5-0.261-D-CLR 裂縫圖與傳力路徑[3]
圖 5-20 試體 FW5-0.261-D-CLR 試體側力位移曲線修正 -30 -20 -10 0 10 20 30
Displacement mm
-400 -200 0
200
V kN
400156
圖 5-21 試體 FW5-0.261-D-CTB 裂縫圖與傳力路徑[3]
圖 5-22 試體 FW5-0.261-D-CTB 試體側力位移曲線修正
157
圖 5-23 試體 FW5-0.261-D-LBRT 正向裂縫圖與傳力路徑[3]
圖 5-24 試體 FW5-0.261-D-LBRT 試體正向側力位移曲線修正[3]
158
圖 5-25 Ono and Tokuhiro [3]實驗值與修正過後預測值之比值
159
圖 5-26 杜昱石[4]試體
160
圖 5-27 杜昱石[4]開口牆尺寸與開口位置示意圖(單位: mm)
161
圖 5-28 反覆載重[4]
162
圖 5-29 試體 W1C 正向[4]
163
圖 5-30 試體 W1C 負向[4]
164
圖 5-31 試體 W2 正向[4]
165
圖 5-32 試體 W2 負向[4]
166
圖 5-33 試體 W3 正向[4]
167
圖 5-34 試體 W3 負向[4]
168
圖 5-35 試體 W4 正向[4]
169
圖 5-36 試體 W4 負向[4]
170
圖 5-37 試體 W5 正向[4]
171
圖 5-38 試體 W5 負向[4]
172
圖 5-39 杜昱石[4]實驗值與預測值之比值
173
圖 6-1 測試佈置[5]
圖 6-2 載重歷時[4]
174
圖 6-3 洪詩晴[5]實驗結果
(a) 試體M1遲滯迴圈 (b) 試體M2遲滯迴圈
(c) 試體H1遲滯迴圈 (d) 試體H2遲滯迴圈
(e) 試體H3遲滯迴圈
175
176
圖 6-5 設計剪力牆之配筋圖(單位：cm)
圖 6-6 開口牆試體開口位置與試體示意圖(單位：cm)
177
圖 6-7 試體 HCR-O
178
圖 6-8 試體 HCR-1