建 築物修復補強工法

以建築物修復補強工法為探討主題之文獻資料相當豐富，如「鋼 筋混凝土建築物之修復與補強技術彙編」【1】，「鋼筋混凝土建築物 之修復與補強技術彙編(二)」【2】，「鋼筋混凝土建築結構桿件補強 準則之研擬」【3】，「既有混凝土結構物維修及補強技術手冊」【4】，

但不是針對受火害建築物之修復補強方式研究，國外有關對受火害建 築物之修復補強方式研究大約接近 20 年【19、20】，國內在受火害建 築物之修復補強方式研究有（1）1990 年陳舜田等人【5】，探討鋼筋 混凝土柱受火害後，將受火害較嚴重部份之混凝土敲除，補以添加膨 脹劑之混凝土，則原柱體是否可恢復大部份強度及勁度以繼續使用。

試驗結果顯示經火害受損之柱試體（三種斷面尺寸 20 ㎝、30 ㎝、40

㎝，長度 180 ㎝）補強後之柱構件強度及勁度大致尚能恢復未受火害 前之情形。（2）2000 年趙文成等人【6】，探討鋼筋混凝土柱受火害 後，藉以碳纖維與玻璃纖維貼布纏繞方式，外層塗以環氧樹脂固定進 行補強，試驗結果得知，補強後之試體皆能恢復未受火害前之強度。

（3）2001 年黃獻政碩士論文【7】，探討鋼筋混凝土樓版火害後應用 碳纖維複合材料補強效果，其研究成果顯示，補強過之樓版在強度和 勁度均高於未補強之樓版，在低補強量（50﹪以下）時貼片強度可完 全發揮，高補強量（70﹪以上）時因貼片脫離或支承破壞而使貼片無 法發揮其強度。（4）2001 年陳志弘碩士論文【8】，研究防火版材應 用於一般碳纖維補強樑之強度影響，藉以分析防火版材之防火能力，

進而探討版材披覆之施工法，做為日後防火版材施工參考依據。（5）

2003 年林慶元【9】，探討鋼筋混凝土結構樑鋼板貼片補強火害後耐火

註：○ 表示 有補強效果並應有設計準則及範例說明

△ 表示 有補強效果，但應注意設計及施工細節

× 表示 無補強效果

(資料來源：參考書目【3】，p.14。)

目前國內外只針對單一構件修復補強研究，在樑柱接頭部分則尚 未進行實驗研究探討。本研究擬採用火害邊柱之樑柱接頭以鋼板貼片 補強工法進行修復補強，其鋼板貼片補強工法簡介如下：

１、鋼筋混凝土柱以鋼鈑結構補強【柱韌性圍束補強】【3】，施工 步驟如下

(1)敲除鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動破碎之混凝土。

(2)柱裂縫以環氧樹脂注入修補。

(3)組立補強鋼鈑及化學錨栓施工。

(4)補強鋼鈑焊接接合。

(5)化學錨栓孔隙及其他縫隙施作披縫劑。

(6)補強鋼鈑與混凝土柱之界面間，灌注環氧樹脂或無收縮水泥。

(7)補強鋼鈑表面漆環氧樹脂及灑石英砂或七厘石。

(8)補強後之柱表面以水泥砂漿粉刷被覆。

鋼筋混凝土柱韌性不足時，可採用鋼鈑結構補強工法，如圖 2.1 所示。鋼鈑結構補強工法是先將舊有鋼筋混凝土柱的水泥粉刷層及磁 磚、油漆等材料敲除，柱四周以補強鋼鈑包覆。補強鋼鈑與原有鋼筋 混凝土柱之界面間，則灌注環氧樹脂或無收縮水泥。通常，為了確保 補強鋼鈑與原有鋼筋混凝土柱界面間的拉力與剪力之應力傳遞，會增 加化學錨栓或膨脹螺栓等補強材料。若補強鋼鈑圍成箱型（BOX），則 鋼筋混凝土柱內部的混凝土即使碎裂也無法剝落，因此要將柱體本身

震斷（剪斷）之可能性微乎其微。不過必須強調的是，由於柱上方及 留3cm空隙

鋼鈑至下方樓版面 留3cm空隙 樓版

補強鋼鈑t=6~12mm

(資料來源：參考書目【3】，p.17。)

２、柱以鋼鈑結構補強【柱軸力、彎矩及剪力補強】【3】，施工 步驟如下

(1)水電開關插座先行遷移。

(2)敲除鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動破碎之混凝土。

(3)柱裂縫以環氧樹脂注入修補。

(4)以超音波鋼筋探測器量測柱主筋位置。

(5)錨栓預定位置鑽孔，並以高壓空氣吹淨孔內粉塵。

(6)植入化學藥劑及螺栓。

(7)鋼鈑貼附(鋼鈑貼附前需做噴砂處理，不可有油污。

(8)敲開柱角隅樓版約 20cm 寬，切斷樓版鋼筋，讓補強鋼鈑貫穿延 伸至上層，再將樓版鋼筋焊接於補強鋼鈑上。

(9)化學錨栓孔隙及其他縫隙施作披縫劑。

(10)補強鋼鈑與混凝土柱之界面間，灌注環氧樹脂或無收縮水泥。

(由底部高壓灌注，上方留排氣孔)。

(11)隔日檢核補強鋼鈑內環氧樹脂或無收縮水泥灌注程度，再予以 補足灌滿。

(12)鋼鈑表面點焊鋼網並塗抹 5cm 的水泥砂漿保護層。

圖 2.2 柱以鋼鈑結構補強【柱軸力、彎矩及剪力補強】

柱鋼板補強立面圖

PL-8t(A36)

灌注 環氧樹脂 M16 化學錨栓

EPOXY

化學錨栓實際鑽孔位置, 需避開柱主筋的位置.

化學錨栓 樓版

樑

補強鋼鈑 貫穿樓版

(資料來源：參考書目【3】，p.18。)

圖 2.3 柱以鋼鈑結構補強施工相片

（a）柱粉刷層敲除 （b）補強鋼鈑焊接

（c）化學錨栓施工 （d）環氧樹脂灌注

(資料來源：參考書目【3】，p.19。)

３、樑中央底部鋼鈑結構補強【樑正彎矩補強】【3】，施工步驟如下

(1)將鋼筋混凝土樑下半部之粉刷層敲除。

(2)將補強鋼鈑以化學錨栓錨定於樑下半部之補強位置。

(3)化學錨栓孔隙及其他縫隙，塗抹披縫劑，以防止灌注環氧樹脂 時溢出。

(4)披縫劑硬化後，將環氧樹脂以壓力灌入補強鋼鈑與鋼筋混凝土 樑界面間之空隙。

(5)補強鋼鈑表面漆環氧樹脂及灑石英砂。

(6)補強鋼鈑及樑表面以水泥砂漿粉刷被覆。

圖 2.4 樑中央底部鋼鈑結構補強【樑正彎矩補強】

樑中央底部鋼鈑補強施工參考圖

現有RC樑 R=1cm

水泥砂漿粉刷被覆

(植入位置應在樑下層鋼筋以上) 化學錨栓

樑底部U型補強鋼鈑 界面以環氧樹脂黏結 (界面空隙約3mm) -樑下層鋼筋

(資料來源：參考書目【3】，p.35。)

４、樑兩側鋼鈑或 U 型鋼鈑結構補強【樑剪力補強】【樑剪力及正彎 矩補強】【3】，施工步驟如下

(1)將鋼筋混凝土樑粉刷層敲除。

(2)將補強鋼鈑以化學錨栓確實錨定於樑兩側，以防止補強鋼鈑脫 落。

(3)化學錨栓孔隙及其他縫隙，塗抹披縫劑，以防止灌注環氧樹脂 時溢出。

(4)披縫劑硬化後，將環氧樹脂以壓力灌入補強鋼鈑與鋼筋混凝土 樑界面間之空隙。

(5)補強鋼鈑表面漆環氧樹脂及灑石英砂。

(6)補強鋼鈑及樑表面以水泥砂漿粉刷被覆。

圖 2.5 樑兩側鋼鈑或 U 型鋼鈑結構補強【樑剪力補強】【樑剪 力及正彎矩補強】

樑兩側鋼鈑結構補強 現有RC樑

界面以環氧樹脂黏結 (界面空隙約3mm)

水泥砂漿粉刷被覆 化學錨栓

兩側補強鋼鈑距樓版底3cm

剪力補強端 A

A

樑兩側鋼鈑或U型鋼鈑補強示意圖

A-A 剖面

水泥砂漿粉刷被覆 化學錨栓

(界面空隙約3mm) 界面以環氧樹脂黏結

樑U型鋼鈑結構補強 兩側補強鋼鈑距樓版底3cm

現有RC樑

A-A 剖面

(資料來源：參考書目【3】，p.37。)

５、柱樑接頭的補強設計【3】，鋼筋混凝土樑與鋼筋混凝土柱交接 面之負彎矩結構補強，也必須依靠化學錨栓及環氧樹脂錨定至柱 頭上，並且於鋼筋混凝土柱樑接頭處增加三角形水平加勁鈑。必 要時，可於柱樑接頭處之樑下端增加三角形加勁鈑（俗稱牛腿），

以提高負彎矩之力臂及補強效果，樑柱接頭的結構補強，如圖 2.6 至圖 2.8 所示。

如果柱的寬度稍大於樑寬時，樑補強鋼鈑在柱頭處，可以額 外厚度的鋼鈑墊厚，以使樑補強鋼鈑的拉力可以傳遞至柱頭上，

如圖 2.6 所示。

當柱的寬度等於樑寬時，樑補強鋼鈑在柱頭處的拉力，可以 直線延伸至柱頭上，如圖 2.7 所示。

當柱的寬度大於樑寬，而無法以額外的鋼鈑墊厚時，則柱樑 接頭的化學錨栓及三角形加勁鈑即十分重要，如圖 2.8 所示。

圖 2.6 樑與柱的應力傳遞案例一

樑

柱

樑 樑

M-24化學錨栓 焊接

厚度15mm補強鋼鈑 額外厚度的鋼鈑

額外厚度的鋼鈑

(資料來源：參考書目【3】，p.65。)

圖 2.7 樑與柱的應力傳遞案例二

柱頭 裂縫

L/4 環氧樹脂

補強鋼鈑 化學錨栓 L型鋼鈑

樑中央

柱端鋼鈑 柱頭 環氧樹脂

補強鋼鈑 化學錨栓

三角形加勁鈑(俗稱牛腿) 裂縫

L型鋼鈑

樑中央

(資料來源：參考書目【3】，p.66。)

圖 2.8 樑與柱的應力傳遞案例三

樑

柱

15mm厚三角形加勁鈑

樑

樑 樑

厚度15mm補強鋼鈑

M-16化學錨栓 15mm厚三角形加勁鈑

(原粉刷層需敲除) 厚度3mm以上環氧樹脂

(資料來源：參考書目【3】，p.67。)

第二節 混凝土高溫下特性