施 工 方式,卻 常 見 沿 纖 維 方向 先 垂 直 向 貼,再 於外 層 施 以 水 平 向 包覆
應 力 與應 變 關 係 曲 線 圖 , 其中 碳 纖 維 於 纖 維 方 向 之 抗 拉 強 度 , 為此 3 種 纖 維材 料 中 最 佳 者。而 纖 維 及 基 材 的 界 面,須具 有 良 好 的 物 理 和化 學 性 質,讓 負 荷 力 量 能 夠 順利 的 由 基 材 傳 遞 至 纖維。而 界 面 亦 須 能抵 抗 由 纖維 和 基 材 因 熱 膨 脹 能力 不 同 所 造 成 之 應 力,以 及 避 免 複 合 材料 受 液 體之 滲 透 , 協 助 基 材 保護 纖 維 [2]。
圖 1.1 纖維材料與鋼 板之應力 與應變關係曲線 圖
(資 料 來 源 : 參 考 書 目 [4])
二 、 CFRP 補強工法之 優 勢
碳 纖 維複 合 材 料(CFRP),為 國 內建 築 物 補 強 工程 常 用 之 材 料,
早在 1999 年 921 大 地 震 後,即 見 許 多 老 舊 建 築物 採 用 此 種 補 強 工 法。
纖 維 布匹 組 織 , 最 後 製 成 補強 工 程 所 用 之 碳 纖 維布 (CFRP fabric), 如
(a)碳纖維布匹組織 (b)碳纖維布 之收存
例 如 :圖 1.4 [6]為圓 形 斷 面橋 柱 試 體 之 遲 滯 迴 圈, 其 中 圖 1.4 (a)及 圖
覆 補 強工 法,似 乎 較 能 提 升 民 眾 接 受 之 建 築 補 強之 意 願,並 且 必 須在 透 過 專業 技 師 及 建 築 師 的 評估 及 監 督 下,有 利 於國 內 階 段 性 補 強 政策 之 正 向推 廣 。
由 2018 年 研 究結 果[8]顯 示 , 隨 著 CFRP 貼 片 補強 層 數 的 增 加 , 平 均 每層 所 能 提 升 韌 性 的 效率,將 呈 現 降 低 之 趨勢,亦 即 若 貼 覆 過多 的 CFRP 貼 片,對 於 提 升 柱構 件 韌 性 的 效 益,將 趨 於 一定 值 或 效 益 增 加 有 限。 當 4 樓以 下 低矮 RC 建 築 (低 軸 力比 20%下) , 由若 依 韌 性 理 論 進行 補 強 設 計 , 補 強 後試 體 塑 性 轉 角 容 量 為 8.88%, 可 符 合 規範 對 柱 構件 應 大 於 3%要 求 ,但 CFRP 補 強 對 側 向強 度 之 貢 獻 有 限 。 雖 然 , 柱構 件 僅 補 強 2 層 碳 纖維 , 其 塑 性 轉 角 容 量 達 7.91%, 但 考 量國 內 CFRP 施 工 品 質,以 及 難以 掌 握 待 補 強 柱 實 際現 況 等 因 素,建 議 在 專 業 技 師 及 建 築 師 的 評 估 與 監 督 下 , 仍 須 依 韌 性 理 論 僅 行 補 強 設 計 。
(a)未補強橋柱試體 (BMCL100);
(b)採 4 層 CFRP 包覆補強 橋柱試體(FCL1)
圖 1.4 圓形斷面橋柱 之遲滯迴圈
(資 料 來 源 : 參 考 書 目 [6])
圖 1.5 柱構件之角隅因碳纖維布應力集中致使破壞
(資 料 來 源 : 參 考 書 目 [8])
圖 1.6 典型沿街店舖 式住宅平面示意圖
(資 料 來 源 : 參 考 書 目 [9])
研 究 方 法 與 進 度 說 明
下 部 基座 於 6 月 21 日放樣, 6 月 26 日開始綁紮下部基座及上部 RC
五 、 試 驗 結 果 之 分 析 與 探討
藉 由 矩形 RC 柱試體實驗所得量測數據, 將透過加載致動器、外 掛 位 移計 及 試 體 內 部 應 變 計所 得 之 數 據 進 行 分 析與 探 討,以 瞭 解 非韌 性 配 筋矩 形 RC 柱試體,在 0.2 Ag fc'軸 壓 力 及單 曲 率 反覆 載 重 試 驗 下,
分 別 於未 補 強 及以 CFRP 包覆補強耐震性能之差異,進而研提以 CFRP 包 覆 補強 之 設 計 施 工 建 議 。
六 、 報 告 撰 寫
本 研 究預 計 分 2 次提出報告,第 1 次於 108 年 8 月 7 日提出期中 報 告,目 的 在 說 明研 究 過 程 與 進 度;第 2 次於 108 年 11 月 26 日進行 期 末 報告 之 審 查 , 用 以 敘 明研 究 成 果 與 建 議 。
研 究 目 的
預 期 成 果
一 、 驗 證 以碳 纖 維 貼 片 進 行 非 韌性 配 筋 矩 形 RC 柱 韌 性 補 強, CFRP 貼 覆 方 向 對 RC 柱 之 補 強 效 益。 並 在 專 業 技 師 及 建築 師 的 評 估 與監 督 下,提 供 有 耐 震 安 全 疑 慮的 建 築,快 速 及 有 效的 補 強 工 法,降 低 建 築物 倒 塌 風 險 。
二 、 研 提 國內 常 見 CFRP 補 強 工法 之 設 計 施 工 注 意 事項 。
表 1.1 研 究 進 度 規 劃
試體設計與製作 載重試驗
報告撰寫 文獻蒐集與分析
試驗結果之分析與探討
圖 1.7 研 究 進 行 之 流 程 圖
( 資 料 來 源 : 本 研 究 製 作 )