細部元件強度試驗

一 、 實 驗 目 的

根 據 日 本 暗 架 天 花 板 破 壞 案 例 與 國 內 嘉 義 市 政 府 暗 架 天 花 板 破 壞 情 形，可 以 知 道 暗 架 天 花板 的 破 壞 最 有 可 能 發生 在 構 架 相 接 處。由 於 目 前國 內 最 為 普 遍 之 暗 架天 花 板 形 式 以 卡 夾 式系 統 為 主，因 此 本 研 究 挑 選卡 夾 式 暗 架 天 花 板 作為 接 點 強 度 試 驗 對 象。

支撐架 主架 吊筋組

板材 接點1 接點2

圖 52. 卡 夾 式 暗架 天 花 板 系統 之 構 造 圖 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ）

相 較 於傳 統 式 暗 架 天 花 板 系統，卡 夾式 天 花 板 系統 並 沒 有 繫 材 構 件 如 吊鈎 或 齒 夾。扣 除 吊 筋與 結 構 體 之 接 點，天 花 板 系 統 在自 身 構 造 上 之 接點 分 別 有 吊 筋 與 支 撐架 相 接 處 （ 接 點 1） 以 及 支 撐架 與 主 架 相 接 處（ 接點 2），如 圖 52 所 示。本 研 究 分 別 針對 這 兩 類 接 點 進 行 強度 試 驗，目 的 在 於 量化 兩 接 點之 強 度 大 小，瞭 解 何者 強 度 較 差 容 易 率 先 在 地 震中 遭 受 破 壞 ， 俾 便 提出 耐 震 對 策 。

實 驗 裝置 如 圖 53 所 示 ， 試驗 架 左 側 為 油 壓 千 斤頂 ， 右 側 三 角 鋼 板 作 為 反 力 端 並 與 試 體 固 定 。 實 驗 試 體 裝 設 於 千 斤 頂 與 三 角 鋼 板 之

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討

34

間，試 體 一 端 除 與三 角 鋼 板固 定 外，另 一 端 則 利用 夾 具 將 試 體 與 油 壓 千 斤 頂固 定 （ 圖 54） 。

圖 53. 實 驗 裝 置 圖 54. 實 驗 試 體 與 千 斤 頂 固 定

（ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ） （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ）

二 、 接 點 1 試 驗

本 研 究首 先 調 查 市 面 上 支 撐架 之 形 式，發 現 大 部分 支 撐 架 上 都 有 著 不 同形 狀 之 孔 洞。孔 洞 形式 大 致 可 分 為 三 種，分 別 為 圓孔（ 圖 55）、

葫 蘆 孔以 及 槽 孔 （ 圖 56） 。

圖 55. 圓 孔 圖 56. 葫 蘆 孔 與 槽 孔

（ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ） （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ）

圓 孔 為標 準 2 分 螺 桿 鎖 固 用之 孔 洞，然 而 有 時 因為 天 花 板 懸 吊 長 度 過 長或 是 天 花 板 重 量 過 重致 使 吊 筋 必 須 使 用 三分 螺 桿，此 時 便 要 利

第三章 實驗規劃與實驗結果

35

用 葫 蘆孔 上 較 大 之 孔 洞 進 行鎖 固。再者 在 施 工 上很 難 要 求 每 根 螺 桿 都 能 達 到鉛 直 而 無 任 何 偏 移，因 此 當 吊筋 有 些 許 偏移 時 則 必 須 靠 槽 孔 提 供 餘 裕空 間 進 行 接 合 。 此 外本 研 究 也 請 教 多 家 施工 廠 商 及 現 場 師 傅，

確 實 掌握 目 前 國 內 卡 夾 式 暗架 天 花 板 的 現 地 工 法，發 現 就如 同 前 述 嘉 義 市 政府 之 暗 架 天 花 板 構 造一 般，吊筋 穿 過 支 撐架 孔 洞 後 僅 靠 螺 帽 鎖 固 並 無使 用 墊 片。因 此 本 研究 根 據 支 撐 架 上 孔 洞的 形 狀，再 分 別 考 慮 有 無 使用 墊 片 之 情 況，共 計 進 行 11 個 項 目 33 組 實 驗試 體。將 各 項 目 中 三 個試 體 之 實 驗 結 果 取 平均 值 後 彙 整 如 表 4 所示 。

表 4. 接點 1 試 驗 結 果 （ 表 格 來 源 ： 本 研 究 ）

試 體 編號 孔 型 上 方 墊片 數 下 方 墊片 數 極 限 載重

試體 1 圓 孔 0 0 25.3 kgf

試體 2 圓 孔 0 1 74.7 kgf

試體 3 圓 孔 1 0 25.2 kgf

試體 4 圓 孔 1 1 75.3 kgf

試體 5 圓 孔 0 2 94.1 kgf

試體 6 葫 蘆 大孔 0 0 9.3 kgf

試體 7 葫 蘆 大孔 0 1 44.3 kgf

試體 8 葫 蘆 小孔 0 0 20.8 kgf

試體 9 葫 蘆 小孔 0 1 53.3 kgf

試體 10 槽 孔 0 0 9.5 kgf

試體 11 槽 孔 0 1 49.1 kgf

根 據 實驗 之 結 果，在 不 同 孔形 且 無 墊 片 之 情 況 下（ 試體 1、6、8、

10） 以 圓 孔 的 極 限 載 重 最 大 ， 可 達 25 公 斤 重 。 而 葫 蘆 大 孔 和 槽 孔 之 極 限 強度 相 去 不 多 ， 皆 不到 10 公 斤 重 即 遭 受 破壞 。 表 4 中 試 體 1 至 試 體 5 均 為 圓 孔 之 情 況 但 改變 墊 片 位 置 與 數 量，當 在 支 撐架 下 方 加 入 一 墊 片時 ， 試 體 2 之 強 度 明顯 增 加 至 75 公 斤 重。 但 在 支 撐 架 上 方 加 入 一 墊片 時，試 體 3 之 強 度則 無 太 大 改 變。此外，當 支 撐 架上 下 均 加

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討

36

入 墊 片時 ， 試 體 4 之 強 度 也明 顯 增 加 至 75 公 斤 重 ， 當在 支 撐 架 下 方 增 加 二墊 片 時 ， 試 體 5 之 強 度 甚至 可 達 到 94 公斤 重 。 從 以 上 試 驗結 果 可 以發 現 在 支 撐 架 下 方 增 加 一 個 墊 片 可 以 使 接點 強 度 大 幅 提 升；而 雖 然 在支 撐 架 上 方 之 墊 片 對於 強 度 並 無 任 何 影 響，但 地 震在 垂 直 向 的 振 動 也並 非 只 局 限 於 向 下 振動，當 向 上 振 動 作 用於 天 花 板 系 統 時，在 支 撐 架上 方 使 用 墊 片 同 理 可提 升 接 點 之 強 度。根 據 增 加 下方 墊 片 可 以 提 升 接點 強 度 之 推 論，本 試 驗 在 其 他孔 形 下 方 同樣 加 了 一 片 墊 片 後 證 實 接 點強 度 皆 大 幅 提 升，葫 蘆大 孔 由 原先 9 公 斤 重增 加 至 45 公 斤 重，

而 葫 蘆小 孔 與 槽 孔 也 分 別 增加 至 53 公 斤 重及 49 公 斤重 。

對 於 一般 無 特 殊 用 途 自 重 最輕 之 暗 架 天 花 板 系 統，其 天 花板 重 量 約 為 10kgf/m²（ 支 撐 架 重量 0.68kgf/m²、主 架 重量 1.13kgf/m²，12mm 石 膏 板重 量 8.4kgf/m²）， 若 按 照 慣 習工 法 以 90cm 為 間距 排 列 吊 筋 ， 其 每 根吊 筋 受 力 約 為 8kgf。根 據 表 4 實 驗 結 果可 以 發 現 不 論 吊 筋 與支 撐 架 上何 種 孔 形 鎖 固，其 極 限 載重 均 大 於 8kgf，代 表 在 沒有 地 震 僅 考 慮 天 花板 自 重 時 並 不 會 有 任何 破 壞。但 當 地 震 作用 下 產 生 垂 直 向 作 用 力 於 支撐 架 時，破 壞 就 會 發生 在 葫 蘆 孔 或 槽 孔 上，就 如 同 本文 中 嘉 義 市 政 府之 暗 架 天 花 板 破 壞 案例 。

因 此 本研 究 建 議 未 來 在 施 工時，若 吊筋 無 法 直 接與 支 撐 架 之 圓 孔 鎖 固，則 必 須 加 入一 墊 片 於支 撐 架 下 方 用 以 提 升接 點 強 度，或 甚 至 將 墊 片 的使 用 加 入 暗 架 天 花 板 工 法 中，確 保 在 垂 直向 地 震 力 作 用 下 接 點 不 會 受到 破 壞 。

三 、 接 點 2 試 驗

此 階 段實 驗 目 的 在 於 模 擬 不同 種 類 之 暗 支 撐 架 對於 接 點 2 強 度 的 影 響，並 觀 察 接 點之 破 壞 行為 和 量 測 其 極 限 強 度。本 試 驗 選擇 市 面 上 較 為 常見 之 三 種 支 撐 架 形 式， 試 體 1 寬 度 25mm 而 高 度為 38mm， 試 體 2 寬 度 較 小 為 20mm 高度 為 36.5mm， 試 體 3 寬 度 23mm 高 度 較 小

第三章 實驗規劃與實驗結果

37

為 32mm， 如 圖 57 所 示 。本 試 驗 中 與 支 撐 架 嵌合 之 主 架 尺 寸 取 為 固 定，寬 度為 45mm 而 高 度 與厚 度 分 別為 19mm 及 0.6mm，此 尺 寸 為 目 前 國 內使 用 上 最 為 普 遍 之 主架 。 主 架 透 過 連 結 片與 油 壓 千 斤 頂 固 定，

支 撐 架則 與 三 角 鋼 板 鎖 固 並與 主 架 相 互 嵌 合，千 斤 頂 以 拉力 方 式 作 用 讓 破 壞發 生 於 主 架 與 支 撐 架接 點 處。表 5 紀 錄 接點 2 之 試 驗 數 據，根 據 試 驗結 果 可 發 現 不 同 試 體之 接 點 強 度 差 異 不 大，對 於 不同 高 度 或 寬 度 的 支撐 架 其 接 點 2 之 強 度均 約 為 25kgf。 主 要原 因 在 於 雖 然 支 撐 架 尺 寸 不同，但 與 主 架 嵌 合 處之 卡 榫 構 造 卻 又 極 其 相 似，因 此 導 致 各 試 體 之 實驗 結 果 並 無 太 大 差 異。

寬 度 高 度 厚 度 試 體 1 25 38 0.8 試 體 2 20 36.5 0.8 試 體 3 23 32 0.8

圖 57. 支 撐 架 形式 與 尺 寸 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ）

表 5. 接點 2 試 驗 結 果 （ 表 格 來 源 ： 本 研 究 ）

試 體 編 號 長 度 (mm) 寬 度 (mm) 高 度 (mm) 厚 度 (mm) 極 限 強 度 試 體 1 450 25 38 0.8 24.9 kgf 試 體 2 450 20 36.5 0.8 25.1 kgf 試 體 3 450 23 32 0.8 23.1 kgf

根 據 上述 接 點 1（ 試 體 1， 圓 孔 無墊 片 ） 與 接 點 2 之 試驗 結 果 ， 兩 者 極限 載 重 均 為 25kgf。 但 一般 而 言 在 一 天 花板 平 面 中 接 點 1 與 接 點 2 數 量 之 比 例 約 為 1：2 至 1： 3， 因 此 當 每個 接 點 2 受 到 10kgf 之 載 重 時，傳遞 到 接 點 1 之 總 載重 實 為 20~30kgf，足 以 讓接 點 1 產 生 破 壞，也 代 表 在 卡 夾式 暗 架 天花 板 系 統 中，吊 筋 與支 撐 架 相 接 處 為 較 容 易 受 到破 壞 之 構 造 ， 確 實 有需 要 提 升 其 強 度 。

(單 位 ： mm) 試 體 1 試體 2 試 體 3

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討

38