第一章 緒論
第二節 研究步驟及實驗流程
壞 之 原因 提 出 補 強 的 方 法 以及 建 議 。
二 、 研 究 目 的
有 鑒 於 目 前 國 內 對 於 暗 架 式 天 花 板 之 耐 震 性 能 所 知 有 限 以 及 規 範 內 容不 合 時 宜，本 研 究 將針 對 暗 架 式 天 花 板 系 統 進 行 載 重 強 度 及 耐 震 能 力研 究，透 過 全 尺 寸 暗架 天 花 板 系 統 之 耐 震實 驗，瞭 解 暗 架 天 花 板 系 統在 地 震 中 可 能 發 生 之破 壞 模 式，並 針 對 破壞 之 原 因 提 出 補 強 的 方 法 以及 建 議，冀 望 能 將 研究 的 成 果 增 加 修 正 至規 範 中 俾 便 使 用 者 參 考 及 遵 守 。 因 觀 察 天 花 板 震 災 之 損 害 多 發 生 於 骨 架 搭 接 處 之 細 部 設 計 ， 故本 研 究 所 稱 大 面 積 為 天 花 板 面 積 較 大 需 要搭 接 骨 架 者 。
三 、 本 研 究 計 畫 之 重 要 性
由 於 目前 國 內 之 暗 架 天 花 板系 統 並 沒 有 統 一 的 標準 作 法，同 時 對 於 天 花板 之 耐 震 性 亦 無 特 別 要 求 ， 以 致 天 花 板 之耐 震 品 質 參 差 不 齊。
因 此 藉由 本 研 究 計 畫 提 出 大面 積 暗 架 天 花 板 系 統之 構 法，將 可 提 升 現 場 實 做之 暗 架 天 花 板 耐 震 品質 。
第 二 節 研 究 步 驟 及 實 驗 流 程
一 、 研 究 步 驟 及 流 程
本 案 之研 究 步 驟 如 圖 7 所示，其 中工 地 參 訪、地 震 勘 災、國 內 外 震 損 案 例 資 料 收 集 以 及 召 開 專 家 座 談 會 議 皆 屬 於 實 驗 前 之 準 備 工 作，並 作 為 後 續 暗架 天 花 板實 驗 之 依 據。本 研 究 實 驗 分 為 細 部 元 件 試 驗 和 全尺 寸 試 驗 兩 部 份，其 中 元 件 試驗 又 分 為 強度 試 驗 以 及 撓 度 試 驗 兩 階 段，強 度 試驗 將 針 對 天花 板 系 統 在 地 震 中 容易 發 生 破 壞 的 節 點 及 構 件 進行 測 試 ， 掌 握 天 花 板系 統 中 強 度 最 弱 之 部分 並 提 出 改 善 辦 法 ； 而 撓 度試 驗 則 是 測 試 天 花 板系 統 在 外 力 作 用 下 之性 能 表 現。本 研 究 全
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尺 寸 試 驗 將 利 用 成 大 建 築 系 結 構 實 驗 室 現 有 之 大 型 絲 瓜 棚 鋼 架 進 行 靜 力 側推 實 驗，本 研 究 得 以透 過 全 尺 寸 實 驗 徹 底瞭 解 暗 架 天 花 板 系 統 在 地 震中 因 位 移 過 大 而 可 能發 生 之 破 壞 情 形 。
元件試驗設計 元件試驗 全尺寸試驗設計 參訪國內工地案場 國內震損案例勘災 國外震損案例蒐集 檢討國內外暗架天花 板系統之形式與工法 召開專家座談會議
全尺寸試驗 撰寫報告
圖 7. 本案 研 究 步 驟 流 程 圖 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ）
二 、 工 地 案 場 參 訪
本 研 究實 際 走 訪 一 般 住 商 空間 之 暗 架 天 花 板 工 地案 場 （ 圖 8） 以 及 南 部的 兩 個 文 化 中 心 和 高雄 市 衛 武 營 藝 術 文 化中 心，現地 勘 查 國 內 暗 架 天花 板 之 施 工 狀 況 及 大型 音 樂 廳 之 天 花 板 的懸 吊 工 法。本 研 究 發 現 目 前 國 內 一 般 住 商 空 間 所 採 用 的 暗 架 天 花 板 系 統 ， 多 數 均 為 俗 稱
「 蜈 蚣尺 」的 卡 夾式 暗 架 天花 板 系 統，如 圖 8 所示。由 於 衛武 營 藝 術
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文 化 中心 屬 於 國 際 級 音 樂 廳，為 要 求音 效 品 質 其 暗 架 天 花 板 板 材 相 當 沉 重 ， 整 體 天 花 板 系 統 係 由 輕 鋼 構 架 所 構 成 ， 較 不 屬 於 本 次 研 究 範 疇。至 於 南 部 的 兩個 文 化 中心 則 屬 於 懸 吊 式 暗 架天 花 板 系 統，本 研 究 實 地 勘 察 發 現 由 於 國 內 之 營 建 體 系 在 天 花 板 的 設 計 大 抵 由 非 結 構 專 業 人 員參 與，設 計 施 工 大 都為 承 包 商 配 合 音 響 設 施 而 設 計，因 此 所 採 用 的 暗架 天 花 板 之 結 構 耐 震性 能 可 能 會 有 嚴 重 的問 題。圖 9 說 明 某 文 化 中 心天 花 板 之 細 部 構 造，圖 中 吊 鈎 因 沒 有 任 何 補 強 措 施 相 當 容 易 在 地 震 中受 力 變 形，最 為 嚴 重之 狀 況 會 導 致 支 撐 架的 掉 落 而 造 成 整 體 天 花 板 崩塌 。
圖 8. 卡 夾 式 暗 架 天 花 板 系 統 圖 9. 某 中 化 心 天 花 板 構 造
（ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ）
三 、 國 內 暗 架 天 花 板 震 損 案 例 勘 災
自 2013 年 南 投仁 愛 地 震 中瑞 峰 國 中 發 生 暗 架 天花 板 掉 落 的 案 例 後，本 研 究 多次 前 往 瑞 峰 國中 進 行 調 查 及 實 驗（ 圖 10），主 要 發 現 到 天 花 板的 破 壞 發 生 於 骨 架 搭接 處 （ 圖 11 虛 線 處） ， 其 他 相 關 破 壞 情 形 及 原因 將 於 第 二 章 做 詳 細介 紹。另外 一 個 暗 架天 花 板 的 破 壞 案 例 發 生 在 嘉義 市 政 府 的 會 議 廳（ 圖 12），實 地 調 查 的結 果 發 現 現 場 吊 筋 與 支 撐 架的 鎖 固 並 未 使 用 墊 片，再 加 上所 使 用 的 螺帽 尺 寸 與 支 撐 架 上 葫 蘆 孔 徑相 差 不 大，因 此 只 要葫 蘆 孔 產 生 些 微 變 形（ 擴 孔、隆起 或 凹 陷 等 現 象）螺 帽則 極 有 可 能 穿透 支 撐 架 導 致 吊 筋 失去 效 用（ 圖 13）。而 部 分 失 去 效 用 的 吊 筋 又 會 導 致 周 圍 的 吊 筋 分 擔 更 大 的 載 重 而 產 生 連
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鎖 式 的破 壞，最 終 則 發 生 大面 積 的 天 花 板 崩 塌 情形，詳 細 說 明 請 見 第 二 章 。
圖 10. 現 地 調 查 及 量 測 實 驗 圖 11. 暗 架 天 花 板 破 壞 情 形
（ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ）
圖 12. 暗 架 天 花 板 崩 塌 狀 況 圖 13. 葫 蘆 孔 破 壞 狀 況
（ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ）
四 、 國 外 暗 架 天 花 板 震 損 案 例 資 料
自 2011 年 東 日本 大 地 震 造成 多 起 暗 架 天 花 板 掉落 之 災 情 以 來 ， 日 本 當局 積 極 針 對 暗 架 天 花板 系 統 之 構 法 重 新 進行 檢 討。故 本 研 究 以 日 本 文獻 作 為 參 考 資 料，彙 整 暗 架 式天 花 板 主 要之 破 壞 狀 況 及 原 因 如 下 ：
1. 2012 年，日 本 公 益 社 團 法 人 全 國 公 立 文 化 設 施 協 會 [3]出 刊『 公 立 文 化 施 設 の リ ス ク マ ネ ジ メ ン ト ハ ン ド ブ ッ ク 』 ， 針 對 東
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日 本 大地 震 後，岩 手、宮 城、福島 等 地 市 立 文 化中 心 的 破 壞 情 形 並 進行 相 關 的 調 查，其 中 有 發 現 為數 不 少 的 大型 場 館 都 有 天 花 板 損壞 的 情 形 發 生 。
2. 2012 年 ， 日 本 建 築 學 會 [4] 發 表 『 天 井 落 下 ・ 崩 落 の 要 因 分 析 』，文 中 介 紹傳 統 式 暗 架式 天 花 板 系 統 中 之 繫件 如 吊 鈎 和 四 齒 夾 等常 見 構 件 之 破 壞 情 形，並 提 出可 以 改 善 此情 形 之 改 良 構 件 （ 圖 14） 。 同 時 也 提 到 板 材 本 身 也 可 能 會 因 挫 屈 變 形 而 導 致 掉 落（ 圖 15）。
圖 14. 構 件 改 良 [4] 圖 15. 板 材 挫 屈 （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ）
圖 16. 吊 鉤 和 四齒 夾 破 壞 狀況 [5]
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3. 2012 年 ， 日 本 建 築 學 會 [5]發 表 『 仙 台 駅 新 幹 線 ホ ー ム の 天 井 材 落 下に 関 す る 研 究 』 ， 介紹 新 幹 線 仙 台 站於 2011 年 311 地 震 的 天花 板 破 壞 掉 落 狀 況 如 圖 16 所示 ， 並 模 擬現 場 部 分 區 域 進 行 實驗 測 試 。
4. 2013, S. Motoyui and Y. Sato, “The Behavior of Ceiling with Steel Furring During Earthquakes”[6]，探討日本傳統暗架式天 花 板 破壞 狀 況 ， 發 現 2001、 2003、2005 在 日 本 發生 的 地 震 中 暗 架 式天 花 板 系 統 都 有 損 毀 的 情 形 發 生，且 破 壞並 非 係 由 不 良 施 工 所造 成。主 要 原 因 為（ 1）板 材 自 身 擠 壓 挫屈 造 成（ 2）連 結 構 件脫 開 主 要 構 件 造 成 掉落 。
5. 2013, Takayuki Hidaka, “Earthquake and Concert Hall”[ 7]， 關 於 日 本 音 樂 廳 天 花 板 於 311 東 日 本 大 地 震 發 生 破 壞 之 調 查 報 告；文 中 指出 時 常 當 作 避 難場 所 的 音 樂 廳 等 大 型場 館，有 時 會 因 為 場 地 音 響 的 特 殊 需 求 而 裝 置 厚 重 的 板 材 以 及 複 雜 的 天 花 板 面，導 致 暗 架天 花 板 的 結構 系 統 混 亂 且 構 件 增加 而 造 成 天 花 板 載 重變 大。因 此 在 地 震 作用 時，複 雜 的 骨 架、不連 續 的 板 面 以 及 不 同 長 度 的 吊 筋 會 造 成 多 處 天 花 板 發 生 運 動 行 為 不 一 致 的 情 況，導 致 不連 續 的 暗 架天 花 板 互 相 碰 撞 或 天花 板 撞 擊 結 構 體 的 情形 發 生 。
此 外 ，日 本 當 局 也 進 行 一 系列 暗 架 天 花 板 之 研 究試 驗 如 下 ： 1. 2011, Y.Sato, S.Motoyui, G.A.MacRae and R.P.Dhakal, “Ceiling
Fragility of Japanese Ceiling Systems”[8]，經由實驗測試 發現 日 本 傳 統 暗 架 式 天 花 板 之 破 壞 主 要 為 構 件 間 之 連 結 片 ( 四 齒 夾 、 吊 鉤 )的 變 形 鬆 脫 ， 並 針 對 此 一 連 結 部 分 進 行 反 覆 載 重 之 試 驗 。
2. 2013, S. Motoyui and Y. Sato, “The Behavior of Ceiling with Steel Furring During Earthquakes”[6]，內容中提到 暗架天花板 足 尺 試驗 之 規 劃 （ 圖 17） ，並 將 試 體 和 施 力端 及 反 力 端 間 不
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留 空 間 作 極 限 載 重 試 驗 的 測 試 ， 結 果 認 為 暗 架 天 花 板 與 結 構 體 間 的距 離 越 小 越 好 。
3. 2012 年 ， 日 本 建 築 學 會 [9]發 表 『 鋼 製 天 井 下 地 材 の 強 度 、 剛 性 に 関 す る 研 究 』 ， 針 對 新 幹 線 仙 台 站 暗 架 天 花 板 掉 落 之 狀 況 進 行不 同 連 結 部 分 之 載 重試 驗 （ 圖 18） 。 同時 針 對 天 花 板 構 件 進行 強 度 之 測 試 以 及 提出 改 善 辦 法 。
4. 2012 年 ， 日 本 建 築 學 會 [5]發 表 『 仙 台 駅 新 幹 線 ホ ー ム の 天 井 材 落 下 に 関 す る 研 究 』 ， 以 足 尺 試 驗 模 擬 現 場 狀 況 ， 結 果 顯 示 暗 架 天 花 板 系 統 在 地 震 中 容 易 於 構 件 連 結 處 發 生 破 壞 （ 圖 19） 。
圖 17. 暗 架 天 花 板 足 尺 試 驗 [6] 圖 18. 構 件 細 部 試 驗 [9]
圖 19. 暗 架 天 花板 試 體 破 壞狀 況[5]
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五 、 專 家 座 談 會 議
為 瞭 解國 內 暗 架 天 花 板 系 統的 構 造 及 施 工 習 性，本 研 究 除了 工 地 觀 摩 參訪 外 也 同 時 舉 行 專 家會 議 與 相 關 業 者 進 行會 談，以便 瞭 解 實 際 之 施 工況 狀 以 及 提 供 建 議 及資 料。本研 究 於 民國 104 年 5 月 8 日 上 午 9 時 00 分 於 成 功 大 學 建 築 系 召 開 第 一 次 專 家 座 談 會 議，與 輕 鋼 架 天 花 板 之 製造 商（ 青 鋼 金 屬 建 材股 份 有 限 公 司、伊 勢 達企 業 股 份 有 限 公 司）
以 及 工地 營 造 包 商（ 右 承 實業 有 限 公 司）共 同 討論 暗 架 天 花 板 的 各 項 事 宜，內 容 主 要 著重 在 瞭 解國 內 常 用 暗 架 天 花 板之 種 類、實 際 施 工 況 狀 及 問題 。 會 議 內 容 請 參 考 附 錄 一 。
此 外 本研 究 於 民 國 104 年 9 月 11 日 上 午 10 時 00 分於 成 功 大 學 建 築 系召 開 第 二 次 專 家 座 談會 議，本次 與 會 人 員包 含 國 立 成 功 大 學 鍾 育 霖 教授、國 立高 雄 第 一 科技 大 學 郭 耕 杖 教 授 以及 潤 弘 精 密 工 程 黃 文 駿 博 士，針 對 本 研究 理 論 分析 及 實 驗 結 果 部 分 提供 專 業 之 建 議。會 議 內 容 請參 考 附 錄 二 。
六 、 研 究 規 劃
本 研 究 將 透 過 實 驗 以 瞭 解 國 內 常 用 暗 架 天 花 板 工 法 之 強 度 及 耐 震 弱 點，因 此 在實 驗 規 劃 中將 暗 架 天 花 板 實 驗 分 為 細 部 元 件 試 驗 與 全 尺 寸 靜力 側 推 試 驗 兩 階 段。由 於 目 前國 內 相 當 缺乏 關 於 暗 架 式 輕 鋼 架
本 研 究 將 透 過 實 驗 以 瞭 解 國 內 常 用 暗 架 天 花 板 工 法 之 強 度 及 耐 震 弱 點，因 此 在實 驗 規 劃 中將 暗 架 天 花 板 實 驗 分 為 細 部 元 件 試 驗 與 全 尺 寸 靜力 側 推 試 驗 兩 階 段。由 於 目 前國 內 相 當 缺乏 關 於 暗 架 式 輕 鋼 架