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本章針對16所國立高中職校及特教學校34棟老舊鋼筋混凝土校舍案例 分析破壞行為，其中包括建築物裂縫損傷、混凝土性質及耐震力詳細評估，
以了解學校老舊鋼筋混凝土校舍破壞行為機制，並進行比較與探討，提供 學校老舊鋼筋混凝土校舍安全性評估之參考。
5-1 老舊 老舊 老舊 老舊校舍 校舍 校舍裂縫損傷 校舍 裂縫損傷 裂縫損傷 裂縫損傷
本研究針對16所國立高中職校及特教學校34棟老舊鋼筋混凝土建築物 案例作裂縫調查，就建築物現況調查、裂縫損壞現況目視觀察、裂縫處之 調查，進行裂縫調查尋找出裂縫產生原因與癥結，針對損傷結構體進行評 估，以做為後續破壞行為機制分析與比較。
學校建築物發生明顯裂縫現象除影響建築物的耐久性、水密性及氣密 性外，尤其對學校師生造成心理的不安，影響更為嚴重，若不詳細進行裂 縫調查尋找出裂縫產生原因與癥結，就無法對症下藥針對損傷結構體進行 診斷、評估及補強、補修等作業。
5-1-1 裂縫數量 裂縫數量 裂縫數量 裂縫數量
裂縫數量的調查由於目視調查的便利性與準確性，故裂縫數量的調查 是調查過程中最容易進行也最確實的，針對16所國立高中職校及特教學校 34棟老舊鋼筋混凝土校舍案例，建築物裂縫寬度在0.3mm以上，進行裂縫裂
縫損傷現況調查、整理數據資料後，可以得到如表5-2所示34棟建築物構件 裂縫數量。
然而由於裂縫數量的統計結果，與原來各建築物構件數量及面積有 關，所以若僅就裂縫數量來作討論將失去客觀性與正確性。本研究採用『總 裂縫發生率』調查內容來替代裂縫數量的數據，即將裂縫總數量除以建築 物的長度、建築物的面積或體積，稱為裂縫密度（裂縫率），針對整棟建 築物樑、柱、樓板、牆等所有元素全面調查定義如下：【27】
■總裂縫發生率（％）＝建築物總裂縫數量（條）／建築物總樓地板面積
（m2）
由表 5-2 所示可以得到 34 棟建築物平均總裂縫發生率為 2.3%，最高總 裂縫發生率為 12%；其中總裂縫發生率 0.1％－0.9％計 15 棟（佔 44.1％）
最多，如表 5-3 所示。
5-1-2 裂縫類型 裂縫類型 裂縫類型 裂縫類型
裂縫類型依裂縫走向可概分為垂直裂縫、水平裂縫、斜向裂縫三種，
由於裂縫走向並無絕對的水平或垂直方向性，因此本研究將以裂縫角度來 作區分如下：
1.垂直裂縫（裂縫角度r＞80）。
2.水平裂縫（裂縫角度r＜20）。
3.斜向裂縫（20≦裂縫角度r≦80）。
而經過現況調查、整理數據資料後，可以得到由表5-4所示34棟建築物 三種不同裂縫走向的裂縫類型各所佔的裂縫數量比率：
1.垂直裂縫（裂縫角度r＞80）數量463條（佔69.52%）為最多。
2.水平裂縫（裂縫角度r＜20）數量174條（佔26.13%）次之。
3.斜向裂縫（20≦裂縫角度r≦80）數量29條（佔4.35%）次之。
因此可以得知學校鋼筋混凝土建築物裂縫類型以垂直裂縫（裂縫角度r
＞80）為主，其原因如下：
1.垂直裂縫通常發生在牆壁及女兒牆等垂直構件，梁中央下緣常有垂直裂縫 發生，柱因鋼筋腐蝕而產生沿鋼筋向的垂直裂縫。
2.導致牆壁垂直裂縫的原因，有牆厚度太薄，鋼筋量太少，窗下腰牆形狀過 長，建築物輕微變形及不同材料接合不當所致等。
3.鋼筋混凝土樑構件可能發生垂直之裂縫，當樑承受彎矩而產生之張應力，
會在樑之下緣產生垂直之撓曲裂縫。
4.鋼筋混凝土柱構件的垂直裂縫由於鋼筋在多孔狀混凝土內腐蝕之容積增 大，將沿著配筋方向裂開，而形成柱構件的垂直裂縫為主。
5-1-3 裂縫位置 裂縫位置 裂縫位置 裂縫位置
構件性質不同，混凝土會出現各不同型態的裂縫，同型態的裂縫發生 在不同的構件上，其裂縫造成的原因也不一定相同，對結構體造成不同的 破壊影響。經過現況調查、整理數據資料後，可以得到如表5-4所示34棟建 築物構件裂縫所佔比率如下：
1.樑構件裂縫377條（佔45%）：其中水平裂縫數量23條（佔6.1%）、斜向 裂縫數量3條（佔0.79%）、垂直裂縫數量351條（佔93.1%），如圖5-1、
圖5-2、圖5-3所示。
2.柱構件裂縫146條（佔17%）：其中水平裂縫數量98條（佔67.12%）、斜 向裂縫數量11條（佔7.53%）、垂直裂縫數量37條（佔25.34%），如圖5-4、
圖5-5、圖5-6所示。
3.牆構件143條（佔17%）：其其中水平裂縫數量53條（佔37.06%）、斜向 裂縫數量15條（佔10.48%）、垂直裂縫數量75條（佔52.44%）。如圖5-7、
圖5-8、圖5-9所示。
4.地板構件180條（佔21%）：為水平面構件不予區分裂縫類型。
因此可以得知學校鋼筋混凝土建築物裂縫位置以樑構件裂縫377條
（佔45%）最常發生，其中又以垂直裂縫數量351條（佔93.1%）最多，可 知學校老舊建築物樑構件較容易產生裂縫損傷。依梁構件的結構行為，梁 構件中央下緣屬張力區，由鋼筋承受張力，混凝土負責保護鋼筋，因構件 撓曲及混凝土乾縮作用，使混凝土承受張力，因而發生由下向上的垂直裂 縫，屬樑承受彎矩載重所造成的彎曲裂縫。
5-2 老舊校舍 老舊校舍 老舊校舍 老舊校舍混凝土 混凝土 混凝土劣化 混凝土 劣化 劣化 劣化
混凝土的品質對混凝土建築物結構有相當重要影響，混凝土建築物常 因為不良的環境因素與超額的外力作用下，導致各種裂縫損傷的產生，間 接影響到建築物安全性，這種種天然因素對混凝土結構的影響甚大，其原 因包括很多，如水泥、設計不良、養護…等，幾乎混凝土建築物形成的過 程中都與裂縫損傷有關。而混凝土材料性質檢測原則上於檢測建築物各樓 層均鑽心取樣1組(3個)試體，如圖5-10所示，進行混凝土抗壓強度試驗、氯 離子含量檢測及中性化試驗等檢測，以了解混凝土劣化情形。
5-2-1 混凝土強度試驗 混凝土強度試驗 混凝土強度試驗 混凝土強度試驗結果 結果 結果 結果
混凝土材料本身是一種高度非均質的材料，混凝土最終所形成的抗壓 強度除了自身的配比之外，還受到許多的因素所影響，例如振動、養護等，
往往使用同一設計強度的混凝土其硬固後的抗壓強度都會有程度不一的差 異，因此混凝土要求的抗壓強度fc’並非是一個定值，根據規範抗壓強度fc’
所代表的是機率超過90%以上的混凝土可以達到要求的強度值。
如果在結構物完工之後，為確保施工品質而進行鑽心取樣時，鑽心試 體的平均抗壓強度，根據規定不得小於0.85 fc’，這是考量在鑽心過程可能 對強度造成影響以及工地養護效果不能達到試驗室養護的程度，故在設計 時通常所採用之材料強度會給予適度折減。依照前面所述，在檢驗完工結 構物的承載能力時，可以要求用現地試驗所預估的混凝土抗壓強度，須超 過90%以上的機率能夠高於0.85 fc’，即能達到規定之設計抗壓強度fc’要求。
本研究老舊校舍案例因無結構計算書，故無法與原設計強度比對。惟 目前一般鋼筋混凝土之設計強度fc’至少為 210 kgf/ cm2，依施工規範規定之 合格標準，混凝土鑽心試體之平均抗壓強度應不低於設計強度之85%（即 178.5 kgf/cm2）；且任一試體之抗壓強度應不低於設計強度之75%（即157.5 kgf/cm2）。相關檢測結果彙整，如表5-5所示，合符混凝土抗壓強度14棟（佔 41.2%）、不符合混凝土抗壓強度20棟（佔58.8%），其中混凝土抗壓強度160 kgf/cm2－199 kgf/cm2計有17棟（佔50％）最多，混凝土抗壓強度99 kgf/cm2 以下計有4棟（佔11.8％）；早期學校建築之興建，混凝土強度fc'大多採用210 kg/cm2，較近期興建之學校建築則多採用280 kg/cm2；惟為考量混凝土老化
及施工品質良窳因素，實際之混凝土強度通常較原本之設計強度為低，實 際強度大多為設計強度之70%∼80%。造成老舊校舍混凝土抗壓強度不符 合，甚至混凝土強度可相差將近一倍。
5-2-2 混凝土中性化試驗 混凝土中性化試驗 混凝土中性化試驗 混凝土中性化試驗結果 結果 結果 結果
本研究利用現場鑽心取樣試體，將酚酞溶液直接噴在鑽心試體表面，
利用酚酞溶液遇鹼性物質會變成粉紅色的特性，量取鑽心試體未變色部份 的深度。針對34棟老舊鋼筋混凝土校舍案例混凝土中性化試驗，檢測結果 取最大中性化深度，如表5-5及圖5-11所示，34棟老舊鋼筋混凝土建築物平 均中性化深度為2.8cm，其中最大中性化深度為10.3cm，混凝土中性化深度 2.0 cm－2.9 cm計有9棟（佔26.5％）最多，而中混凝土中性化小於保護層 厚度者計28棟（佔82.4％）、大於保護層厚度者計6棟（佔17.6％），由混凝 土中性化試驗結果可知，34棟老舊鋼筋混凝土校舍混凝土中性化並不嚴 重。對混凝土中性化所產生的腐蝕而言，保護層厚度是一個重要指標，倘 若保護層厚度超過中性化深度，則鋼筋尚不至於因為混凝土中性化而腐蝕。
5-2-3 混凝土 混凝土 混凝土 混凝土氯離子含量 氯離子含量 氯離子含量 氯離子含量試 試 試 試驗 驗 驗 驗結果 結果 結果 結果
本研究採用混凝土鑽心取樣方式，其分析方法採水溶法將混凝土中的 氯離子萃取出來再用電位滴定法判斷氯離子含量。針對34棟老舊鋼筋混凝 土校舍案例混凝土氯離子含量試驗，依據規範混凝土中最大水溶性氯離子 含量規定為0.3kg/m3(設計當時並無水溶性氯離子含量之相關規定)，相關檢 測 結 果 取 最 大 值 ， 如 表 5-5 及 圖 5-12 所 示 ， 34 棟 平 均 氯 離 子 含 量 為
0.22kg/m3；最大氯離子含量為0.94kg/m3，其中混凝土氯離子含量0.10－0.19 計有15棟（佔44.12％）最多，大於混凝土氯離子含量規定0.90－0.99計3棟
（佔8.82％），混凝土氯離子含量符合規定者計28棟（佔82.4％）、不符規定 者計6棟（佔17.6％），如表5-8所示，可知34棟老舊鋼筋混凝土校舍混凝土 氯離子含量大部份均符合規定，研判34棟校舍建築物因混凝土氯離子含 量，而造成鋼筋腐蝕，所產生平行的裂縫比例很小。
5-3 老舊 老舊 老舊 老舊校舍 校舍 校舍耐震能力 校舍 耐震能力 耐震能力評估結果 耐震能力 評估結果 評估結果 評估結果
本研究所計算之學校 34 棟老舊鋼筋混凝土校舍震能力評估，以 ETABS 程式進行地震力 V=0.1CW 之結構分析，輸入柱梁尺寸及配筋，並以耐震能 力詳細評估程式，求得建築物之崩塌地表加速度，即為校舍之耐震能力 Ac。
現況耐震能力評估結果，如表 5-9、5-10 所示，34 棟耐震能力甲區平均耐 震能力 Acy：0.3295g、Acx：0.2056g 均不足，其中耐震能力 Y 向不足計有 1 棟（佔 3.7％）、X 向不足計有 6 棟（佔 22.2％）、YX 向不足計有 18 棟
（佔 66.7％）、YX 向足計有 2 棟（佔 7.4％），乙區甲區平均耐震能力 Acy：
0.2687g、Acx：0.2003g 均不足，其中耐震能力 X 向不足計有 2 棟（佔 28.57
％）、YX 向不足計有 4 棟（佔 57.14％）、YX 向足計有 1 棟（佔 14.29％）。
而 34 棟有 32 棟（佔 94.11%）耐震能力不符合現行耐震規範要求。究其原 因除老舊校舍係按照建造當時之規範進行設計與施工，由於早期樓房結構 耐震之專業知識與技術不足，相關設計與施工規範之要求遠不及目前的水 準及結構系統設計在先天上耐震不佳所致外。
另調查中發現學校34棟老舊鋼筋混凝土校舍案例中，如表5-10、圖5-13