第六章 結論與建議
6.2 未來研究展望
1. 無論是高強度或是普通強度的開孔試體，相對於分析值皆有較好的韌 性表現，因此調整崩塌點之位移可能是未來建議的修正方向。
2. 求得最大裂縫寬及極限位移角後，將其與原點做一線性關係式，再以 不同的目標位移角帶入並內插之結果，本研究裂縫寬度的分析結果與 實驗曲線趨勢大致吻合，但是實際上裂縫寬度可能會因為破壞模式及 裂縫所在的位置等因素而有所變動，線性關係不一定會成立；因此，
建議未來由更多實驗數據歸納出更貼近真實裂縫寬度之曲線趨勢。
3. 在參數研究中發現模型中無法反映混凝土材料之效應。而本試驗中以 可觀察到高強度試體套用本研究所建議的裂縫預測模型之準確度較 低，對照應變計量測情形，發現牆筋大致上均未降伏，因此建議後續 研究可修正垂直方向應變𝜀𝑟，較符合真實情況且應能得到更好的預測 結果。
4. 在本次試體中，AIJ 2004[10]耐震性能評估中，混凝土、鋼筋及殘餘裂 縫寬度等三項指標無法有效判定使用性能的情形。而其中鋼筋的降伏 情形亦難以由外觀得知，因此，可能需要歸納更多的測試試體數據對 各項指標進行修正方能確保評估的準確性，保障使用者及財產安全。
參考文獻
[1] 建設省総合技術開發プロジェクト：鉄筋コンクリート造建築物之超軽 量化˙超 高層化技術の開發(New RC)，平成四年度構造性能分科会報告 書，(財)国土開發 技術研究センター，1993
[2] Aoyama, H., “Design of Modern High-rise Reinforced Concrete Structures,”
Imperial College, London, 2002.
[3] 新世代高強度鋼筋混凝土研究，TCI 財團法人台灣混凝土學會，2011 [4] 蔡仁傑，「鋼筋混凝土開孔牆之側力位移曲線預測」，碩士論文，國立台灣
大學，土木工程學系，台北，民國 104 年 7 月，共 181 頁
[5] 林永健，「開孔鋼筋混凝土剪力牆之側力位移曲線預測」，碩士論文，國立 台灣大學，土木工程學系，台北，民國 105 年 7 月，共 179 頁
[6] Hwang, S. J., and Lee, H. J., “Analytical Model for Predicting Shear Strengths of Exterior Reinforced Concrete Beam-Column Joints for Seismic Resistance,”
ACI Structural Journal, Vol. 96, No. 5, September-October 1999, pp. 846-858.
[7] Hwang, S. J., and Lee, H. J., “Analytical Model for Predicting Shear Strengths of Interior Reinforced Concrete Beam-Column Joints for Seismic Resistance,”
ACI Structural Journal, Vol. 97, No. 1, January-February 2000, pp. 35-44.
[8] 翁樸文、李翼安、蔡仁傑、黃世建，「低矮型鋼筋混凝土剪力牆之側力位 移曲線預測」，結構工程，民國 105 年 3 月，第 37-60 頁
[9] Ceb-Fip, ” fib Model Code for Concrete Structures 2010” , International Federation for Structural Concrete,2013,389 pp.
[10] AIJ, "Draft of Guidelines for Performance Evaluation of Earthquake Resistant
Japan, 400 pp.
[11] AIJ, “Standard for Structural Calculation of Reinforced Concrete Structures,”
Architectural Institute of Japan, Tokyo, 2010, Japan, 525 pp.
[12] 黃銘宏，「高強度鋼筋混凝土開孔牆之震損控制研究」，碩士論文，國立台 灣大學，土木工程學系，台北，民國 105 年 8 月，共 113 頁
[13] ACI Committee 318, (2014). “Building Code Requirments for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary (ACI 318R-14),” American Concrete Institute, Farmigton Hills, Mich., 519 pp.
[14] 蕭輔沛，鍾立來，葉勇凱，簡文郁，沈文成，邱聰智，周德光，趙宜峰，
翁樸文，楊耀昇，褚有倫，凃耀賢，柴駿甫，黃世建，「校舍結構耐震評 估與補強技術手冊（第三版）」，國家地震工程研究中心研究報告，NCREE 13-023，台北，2013
[15] Hwang, S. J. and Lee, H. J., "Strength Prediction for Discontinuity Regions by Softened Strut-and-Tie Model," Journal of Structural Engineering, ASCE, V.
128, No. 12, Dec., 2002, pp. 1519-1526.
[16] Lehman, D. E. and Moehle, J. P., "Seismic Performance of Well-Confined Concrete Bridge Columns," Pacific Earthquake Engineering Research Center Report, PEER 1998/01, California, 2000, 295 pp.
[17] Paulay, T. and Priestley, M. J. N., "Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings," John Wiley & Sons, Inc., New York, 1992, 744 pp.
[18] Pu-Wen Weng, Yi-An Lee, Yaw-Shen Tu, Shyh-Jiann Hwang,“Prediction of the Lateral Load-Displacement Curves for Reinforced Concrete Squat Walls Failing in Shear”, Accepted by Journal of Structural Engineering, ASCE, 2017
[19] 黃世建、李宏仁、林克強、王永智、邱建國、歐昱辰、鄭敏元、廖文正、
洪崇展、林敏郎、莊勝智、沈文成、李翼安、紀凱甯，「高強度鋼筋混凝 土結構設計手冊（初稿）」，國家工程地震中心，NCREE，台北，2015 [20] ACI Committee 374, ” Guide for Testing Reinforced Concrete Structural
Elements under Slowly Applied Simulated Seismic Loads”, American Concrete Institute, Farmigton Hills, Mich., 2013, 22 pp.
[21] 邱建國、林芳慶、陳少謙、紀凱甯，「考慮構件剪力跨深比影響之高強度 鋼筋混凝土梁剪力裂縫控制」，結構工程，第 30 卷，第 3 期，2015，第 5-26 頁
[22] Shimazaki, K., “Evaluation of Shear Crack Width Based on Shear force Ratio,”
AIJ Journal of Technology and Design, V. 15, No. 29,2009, pp. 139-142
表
表 2-1 ACI 318-14 規範[13]對垂直牆段與牆墩之間的分界 長厚比
高長比 w/tw 2.5 2.5 w/tw 6.0 w/tw6.0
/ 2.0
w w
h 垂直牆段 垂直牆段 垂直牆段
/ 2.0
w w
h 牆墩(柱) 牆墩(柱) 垂直牆段
表 2-2 AIJ2004[10]之構件損傷性及其限界狀態
構材狀態 損害程度
損害狀態
主筋 混凝土 殘餘裂縫寬
可繼續使用 I 保持彈性 幾乎彈性 < 0.2 mm 使用限界
可簡單修復 II 略為降伏 混凝土健全 0.2 – 0.5 mm 修復限界 I
可修復 III 無挫曲 核心混凝土健全 0.5 – 1.0 mm
修復限界 II
具垂直載重能力 IV 無斷裂 核心混凝土無碎裂 安全限界
側向強度衰減 V 斷裂 核心混凝土碎裂
表 2-3 AIJ 2010[11]之混凝土長期與短期容許應力建議值
Crack Width Ratio Drift Ratio (%) Crack Width Ratio Drift Ratio (%)
W 5.2 -0.50 6.0 0.64
WB 4.0 -0.44 4.0 0.67
WO 6.7 -0.29 5.7 0.43
WBO 3.0 -0.54 2.0 0.29
表 3-1 試體簡表
試體名稱 NSW NSWO
示意圖
牆厚 15 cm 15 cm
高度及寬度 190 cm × 240 cm 190 cm × 240 cm 水平鋼筋 雙排 SD280W #3@30 cm 雙排 SD280W #3@30 cm 垂直鋼筋 雙排 SD280W #3@30 cm 雙排 SD280W #3@30 cm 邊界柱主筋 6- SD420W #8 6- SD420W #8
混凝土強度 28MPa 28MPa
開口大小 無 45 cm × 60 cm
試體名稱 HSW HSWO
示意圖
牆厚 15 cm 15 cm
高度及寬度 190 cm × 240 cm 190 cm × 240 cm 水平鋼筋 雙排 SD785W #3@30 cm 雙排 SD785W #3@30 cm 垂直鋼筋 雙排 SD785W #3@30 cm 雙排 SD785W #3@30 cm 邊界柱主筋 6- SD685 #8 6- SD685 #8
混凝土強度 70MPa 70MPa
開口大小 無 45 cm × 60 cm
表 4-1 各試體測試前混凝土圓柱抗壓強度
表 4-2 各號數鋼筋抗拉試驗之結果
SD280W
D10
表 4-3 各試體之強度點及其對應位移角
試體 位移量(mm) 滑移量(mm) 實際位移角 強度點(kN)
NSW
-10.52 -0.15 -0.480% -1274 13.61 0.15 0.630% 1398
NSWO
-10.61 -0.10 -0.489% -1040 7.94 0.09 0.365% 1038
HSW
-15.94 -0.20 -0.732% -1947 16.04 0.22 0.736% 1982
HSWO
-10.57 -0.11 -0.490% -1583 14.49 0.07 0.670% 1795 表 4-4 NSW 試體各位移角之尖峰載重值
NSW 正向
目標位移角(%) 0.125 0.25 0.375 0.5 0.75 1 1.5 2 實際位移角(%) 0.121 0.243 0.367 0.489 0.741 1.005 1.502 2.004
極限載重(kN) 621 968 1242 1344 917 722 594 409
NSW 負向
目標位移角(%) 0.125 0.25 0.375 0.5 0.75 1 1.5 2 實際位移角(%) 0.115 0.234 0.359 0.48 0.743 0.979 1.473 1.971
極限載重(kN) 599 939 1157 1274 902 669 601 407
表 4-5 NSWO 試體各位移角之尖峰載重值
表 4-7 HSWO 試體各位移角之尖峰載重值
表 5-1 試體之分析強度與實際測試強度
表 5-2 試體正負向側力位移分析值
正向 開裂點 強度點 崩塌點
側力(kN) 位移(cm) 側力(kN) 位移(cm) 側力(kN) 位移(cm)
NSW 428 0.09 1148 1.27 230 3.80
NSWO 327 0.08 687 0.89 0 1.28
HSW 657 0.14 1816 1.47 418 4.30
HSWO 516 0.13 1257 1.17 0 1.54
負向 開裂點 強度點 崩塌點
側力(kN) 位移(cm) 側力(kN) 位移(cm) 側力(kN) 位移(cm)
NSW -428 -0.09 -1148 -1.27 -230 -3.80
NSWO -327 -0.08 -687 -0.89 0 -1.28
HSW -657 -0.14 -1816 -1.47 -418 -4.30
HSWO -516 -0.13 -1257 -1.17 0 -1.54
表 5-3 NSW 尖峰寬度及殘餘裂縫測試值及其比例
表 5-5 HSW 尖峰寬度及殘餘裂縫測試值及其比例
表 5-7 以 AIJ 2004[10]對 NSW 在各位移之性能評估
表 5-9 以 AIJ 2004[10]對 HSW 在各位移之性能評估
表 5-11 以 AIJ 2004 評估殘餘裂縫預測值對應之尖峰力量占比(正向)
正向 NSW HSW NSWO HSWO
使用限界 66% 65% 59% 48%
修復 I 限界 95% 96% 86% 86%
修復 II 限界 - - 96% 96%
表 5-12 以 AIJ 2004 評估殘餘裂縫預測值所對應之尖峰力量占比(負向)
負向 NSW HSW NSWO HSWO
使用限界 54% 49% 60% 52%
修復 I 限界 70% 67% 72% 69%
修復 II 限界 90% 88% 83% 82%
圖
Ac w
db
圖 2-1 裂縫生成模型
圖 2-2 鋼筋握裹力轉換 Ac1
Ac2
db1
db2
Ac1Ac2 Ac1Ac2
db1Ac2 db2Ac1
Ac1Ac2
db1Ac2＋db2Ac1
圖 2-3 兩相異斷面疊加過程概念
水平牆段
水平牆段
垂直牆段 牆
墩
圖 2-4 開口剪力牆的牆段與牆墩示意圖
地震力作用方向
圖 2-5 豎向構件尺寸示意圖
圖 2-6 ACI 318-14 規範[13]對牆墩上、下方之配筋規定
地震所引致之側向力
水平鋼筋之拉力
對 角 壓 力 臨界面節點
圖 2-7 開口附近水平鋼筋作用示意圖[5]
圖 2-8 ACI 318-14 規範[13]對剪力牆開口兩側邊界構材之配筋規定
地震所引致之側向力
對 角 壓 力
垂直鋼筋之拉力 開口上方牆段
傳遞之壓力 臨界面節點
圖 2-9 開口附近垂直鋼筋作用示意圖[5]
D
D D D
D D D
D D
圖 2-10 混凝土結構之 D 區域位置[6,7]
圖 2-11 Hwang and Lee[15]簡算法(代數逼近法)之壓拉桿指標K計算流程圖
開裂點
強度點
崩塌點
圖 2-12 剪力牆之側力位移曲線[14]
水平尺度
垂 直 尺 度 3
1 2
4
(a) 傳力路徑 314 與 324 (b) 各傳力路徑間之並聯
開孔牆 傳力路徑314 傳力路徑324
(c) 開孔牆之側力位移曲線
圖 2-13 串、並聯模型之並聯性質[4]
垂直牆段斷面 對角壓桿
節點
(a) 對角壓桿強度之參數 (b) 節點力平衡之水平需求 圖 2-14 開口左方垂直牆段之示意圖[5]
斷面A-A A
A
(a) 水平版筋之範圍 (b) 版筋拉力之相關參數 圖 2-15 水平版筋之拉力貢獻[5]
剛性橫膈版
Maximum Crack Width (mm)
圖 2-16 最大尖峰變位角及殘餘裂縫寬度[12]
W
WO
WBO WB
10
SD420W#6橫向箍筋
ø10
SD420W#6 橫向箍筋
SD420W#6
50
A A
B-B SD280W
#3@30 SD280W
#3@30 SD420W
6-#8 6 20 6
32 13 5@30 13 32
240
4.755.5 15
A-A SD280W
#3@30 SD280W
#3@30 SD420W
6-#8 6 20 6
32 13 5@30 13 32
240
4.755.5 15
圖 3-3 NSW 試體配筋圖(2/2)
D SD280W
#3
SD280W
#4
SD280W
#3@30 SD280W
#3
B-B SD280W
#3@30
A-A SD280W
#3@30 SD280W
#3
SD280W
#3@30 SD420W
6-#8 SD420W
6-#8 6 20 6 SD420W
6-#8
C
5070190 SD785
#3@30
SD785
#3 20
5.5
6
B-B SD785
#3@30
A-A 240
15
SD685 32 6-#8
5@30
SD785
#3@30 20
5.5
13
SD785
#3
13
圖 3-5 HSW 試體配筋圖(2/2)
B B
4572.572.5
SD785
5070190
SD685
5070190
150
C-C
圖 3-7 基礎之吊鉤
圖 3-8 混凝土坍流度試驗
圖 3-9 上部結構澆置
1
Unit : cm
Tilt Meter
圖 3-11a 未開孔試體之裂縫格線圖
Tilt Meter
35
圖 3-11b 開孔試體之裂縫格線圖
圖 3-12 量表位移計
圖 3-13 NDI 探測鏡頭
圖 3-14 NDI Marker 點布置圖
圖 3-15 角度計
R3 R1
VL21 VL31 VL11 HSLVSL1 HL42
L3
VL12 VL22
R2
圖 3-17 測試布置立面圖
圖 3-18 測試布置俯視圖
圖 3-19 加載歷時示意圖
圖 4-1 混凝土試體破壞模式
圖 4-2 鋼筋拉拔試驗
圖 4-3 試體各週期相對滑移率
圖 4-4a 試體 NSW 之載重-位移遲滯迴圈
Drift Ratio
NSW
Drift Ratio
NSW
圖 4-5a 試體 NSWO 之載重-位移遲滯迴圈
Drift Ratio
NSWO
Drift Ratio
NSWO
圖 4-6a 試體 HSW 之載重-位移遲滯迴圈
Drift Ratio
HSW
Drift Ratio
HSW
圖 4-7a 試體 HSWO 之載重-位移遲滯迴圈
Drift Ratio
HSWO
Drift Ratio
HSWO
圖 4-8a NSW 邊界構材主筋及橫向箍筋應變計讀值(1/3) 負向 正向
R1 R3
TL2 TL3
TL1 L1 L3
圖 4-8b NSW 水平牆筋應變計讀值(2/3) 負向 正向
HC3 HC4
HC2
HL3 HL4
HL2
圖 4-8c NSW 垂直牆筋應變計讀值(3/3) 負向 正向
VL33
VL23 VL13
VL31 VL21 VL11
圖 4-9a NSWO 邊界柱主筋及橫向箍筋應變計讀值(1/3) 負向 正向
R1
L1
R3
TL2 L3
R2
TL1 TL3
圖 4-9b NSWO 水平牆筋及水平補強筋應變計讀值(2/3) 負向 正向
HL1 HL3 HL41
HL2 HL43
HSL
HL42
圖 4-9c NSWO 垂直牆筋及垂直補強筋應變計讀值(3/3) 負向 正向
VL21 VL11
VSL1 VL22 VL12 VSR
VSL2
圖 4-10a HSW 邊界構材主筋及橫向箍筋應變計讀值(1/3) 負向 正向
R1 R3
TL2 TL3
TL1 L1 L3
圖 4-10b HSW 水平牆筋應變計讀值(2/3) 負向 正向
HC3 HC4
HC2
HL3 HL4
HL2
圖 4-10c HSW 垂直牆筋應變計讀值(3/3) 負向 正向
VL33
VL23 VL13
VL31 VL21 VL11
圖 4-11a HSWO 邊界柱主筋及橫向箍筋應變計讀值(1/3) R1
L1
R3
TL2 L3
R2
TL1 TL3 負向 正向
圖 4-11b HSWO 水平牆筋及水平補強筋應變計讀值(2/3) 負向 正向
HL1 HL3 HL41
HL2 HL43
HSL
HL42
圖 4-11c HSWO 垂直牆筋及垂直補強筋應變計讀值(3/3) 負向 正向
VL21 VL11
VSL1 VL22 VL12 VSR
VSL2
圖 4-12a NSW-Start
圖 4-12b NSW-0.125%
圖 4-12c NSW-0.25%
圖 4-12d NSW-0.375%
圖 4-12e NSW-0.5%
圖 4-12f NSW-0.75%
圖 4-12g NSW-1%
圖 4-12h NSW-1.5%
圖 4-12i NSW-2%
圖 4-12j NSW-End
圖 4-13a NSWO -Start
圖 4-13b NSWO -0.125%
圖 4-13c NSWO -0.25%
圖 4-13d NSWO -0.375%
圖 4-13e NSWO -0.5%
圖 4-13f NSWO -0.75%
圖 4-13g NSWO -1%
圖 4-13h NSWO -1.5%
圖 4-13i NSWO -2%
圖 4-13j NSWO -End
圖 4-14a HSW-Start
圖 4-14b HSW-0.125%
圖 4-14c HSW-0.25%
圖 4-14d HSW-0.375%
圖 4-14e HSW-0.5%
圖 4-14f HSW-0.75%
圖 4-14g HSW-1%
圖 4-14h HSW-1.5%
圖 4-14i HSW-2%
圖 4-14j HSW-3%
圖 4-14k HSW-4%
圖 4-14l HSW-End
圖 4-15a HSWO-Start
圖 4-15b HSWO-0.125%
圖 4-15c HSWO-0.25%
圖 4-15d HSWO-0.375%
圖 4-15e HSWO-0.5%
圖 4-15f HSWO-0.75%
圖 4-15g HSWO-1%
圖 4-15h HSWO-1.5%
圖 4-15i HSWO-2%
圖 4-15j HSWO-End
圖 5-1a 試體 NSW 之分析與實際側力位移曲線
Drift Ratio
NSW
Drift Ratio
HSW
Test Analysis
圖 5-1c 試體 NSWO 之分析與實際側力位移曲線
Drift Ratio
NSWO
Drift Ratio
HSWO
Test Analysis
圖 5-2 試體 NSW 與 NSWO 之載重-位移遲滯迴圈包絡線比較圖
Drift Ratio
NSW
Drift Ratio
HSW HSWO
圖 5-4 試體 NSW 與 HSW 之載重-位移遲滯迴圈包絡線比較圖
Drift Ratio
NSW
Drift Ratio
NSWO HSWO
圖 5-6 各試體之裂縫密度堆疊圖
0.00 0.13 0.25 0.38 0.50 0.75
裂縫密度cm/cm²
Drift Ratio(%)
HSWO+
0.00 0.13 0.25 0.38 0.50 0.75
裂縫密度cm/cm²
Drift Ratio(%)
HSW+
0.00 0.13 0.25 0.38 0.50 0.75
裂縫密度cm/cm²
Drift Ratio(%)
0.00 0.13 0.25 0.38 0.50 0.75
裂縫密度cm/cm²
Drift Ratio(%)
NSWO+
0.00 0.13 0.25 0.38 0.50 0.75
裂縫密度cm/cm²
Drift Ratio(%)
HSW- 數列
0.00 0.13 0.25 0.38 0.50 0.75
裂縫密度cm/cm²
裂縫密度cm/cm²