第六章 一級詳細震損評估
6.4 詳細方法
震後評估必須在結構工程師的監督下進行。以下為兩種方法,方法 之選用取決於是否建物中所有接頭皆進行檢視,或僅選度部分接頭進行 檢視。6.4.1 節說明當所有接頭皆檢視時的方法,而6.4.2 節則說明部分 接頭檢視時的方法。
本建議準則中採用的名稱“接頭”是指包含梁、柱、版、螺栓、與銲 接的組合,連接單一梁與單一柱。平面構架之內柱於每層樓通常具兩個 接頭(每支梁接柱各一個接頭)。平面構架外之柱於每層樓則僅有一個 接頭。
6.4.1 方法一: 所有接頭檢視
當建物中所有重要接頭皆檢視,且接頭破壞情形皆有所掌握時,下 列五步驟的方法可用以決定結構狀況,並提出使用、修復與補強的策略。
• 步驟 1:根據 6.3 節對建物所有疑似破裂接頭進行完整的目視檢查。
抗彎接頭須根據6.4.1.1節的建議,輔以非破壞檢驗。
• 步驟 2:根據 6.4.1.2 節,對每一個檢視接頭指定一破壞指數
d
i。• 步驟 3:根據 6.4.1.3 節,對建物兩主軸方向的側力抵抗系統,計算 每層樓樓層破壞指數
D
j。決定最大樓層破壞指數D
max。• 步驟 4:根據計算而得的樓層破壞指數,依 6.4.1.5 節,決定適當的 使用與結構修復策略。若結構工程師認為適當,可進行模擬建物破壞 狀況的結構詳細分析,以瞭解其殘餘狀況,並確認建議的策略是否適 當或另外建議其他策略。
• 步驟 5:對建設部門與建物所有人報告檢視結果與評估方法。
6.4.1.1 詳細接頭檢視
為進行梁柱接頭詳細檢視,必須移除所有防火被覆或其他有所妨礙 的覆蓋物,以直接目視檢查接頭範圍。詳細檢視可分階段進行。初始階 段可藉由僅移除圖6-1中少部分防火被覆,並依照6.4.1.1.1 節的檢查表 進行檢視。若初步檢視發現破壞或可能之破壞,則須根據6.4.1.1.2 節的 檢查表,對每個偵測到該破壞的接頭進行完整檢視。為達到完整檢視之 目的,必須移除圖 6-2中的防火被覆。另工程師可自行決定,是否直接 根據6.4.1.1.2 節進行完整檢視,而略過6.4.1.1.1節的初步檢視。關於移 除防火被覆材料的注意事項,可參考第五章。
抗彎構架接頭詳細檢視的調查結果應以適當表格記錄,描述接頭位 置、執行檢視者、檢視日期、檢視範圍、檢視方法(目視或非破壞檢測)、 任何發現的破壞位置與種類,若檢視結果無發現破壞,亦應記錄,附錄 B為建議之表格。檢測出的破壞型式應依第二章之規定加以歸類。
1994 北嶺地震後報告最多的破壞是在梁下翼接柱的銲道,或其鄰近 區域。相對地,梁上翼接柱的破壞亦有發現,但案例少很多。若發生在
這些地方的破壞很嚴重,則破壞亦可能發生在交會區或剪力板範圍內。
有鑑與此,且為降低檢視花費,本建議準則建議僅對梁下翼接柱接頭進 行初步檢視,若發現該區域有破壞則再對其他接頭構件進行檢視。
防火披覆 15 cm
15 cm 15 cm
15 cm 暴露面
圖6-1 初步接頭檢視之防火被覆移除
15 cm
15 cm 30
防火被覆
圖6-2 完整接頭檢視之防火被覆移除
6.4.1.1.1 初步檢視
下列可用於初步檢視。在進行檢視前,須如圖 6-1所示移除防火被 覆。若有破壞跡象,則須根據6.4.1.1.2 節的方式進行完整檢視。
視察梁是否精確與接頭接合,並檢查是否可能發生側向撓曲扭轉挫屈
(破壞種類G8)。
視察防火被覆的開裂與剝落情形,範圍至梁距柱一個梁深的範圍,其
破壞可能表示梁翼降伏或挫屈(破壞種類G2)。
檢查梁下翼板上下兩面,看看是否有裂縫(破壞種類 G3、G4)。 視察梁下翼與柱接之全滲透開槽銲暴露面,檢查是否有裂縫(破壞種 類W2、W3、W4)。
視察柱翼是否有破裂(破壞種類 C1、C2、C3)。
視察下翼板墊襯版下方的狀況。若有間隙存在,則插入量測計檢測可 能的破壞(破壞種類C1、C4、C5)。
在梁翼接柱翼處(或弱軸方向接連續板處),視察梁上翼板下面的防 火被覆及上翼板下方的防火被覆,檢查材料有無開裂或掉失,若有可能 表示全滲透銲有開裂現象(破壞種類G3;破壞種類 C1、C3、C4;破壞 種類W2、W3、W4)。
視察梁腹板接柱之梁腹防火被覆狀況,檢查是否有鬆動、開裂或剝落 現象,若有即可能產生剪力板破壞(破壞種類S1 到 S5)。
視察柱交會區的防火被覆狀況,檢查是否有開裂、鬆動或剝落,若有 則表示交會區或連續板可能產生破壞(破壞種類P1 到 P8)。
視察梁柱接頭及其下方的柱翼,檢查是否有鬆動、剝落或開裂,若有 表示已產生斷面挫屈或降伏(破壞種類C6)。
6.4.1.1.2 詳細檢視
根據 6.4.1.1.1 節進行的初步檢視若指出接頭可能或確實有破壞發 生,則須對接頭進行如下列事項之更詳細的檢視與視察。在檢視前,須 如圖6-2移除防火被覆。須注意梁上翼上方與相鄰的柱翼在檢查時,通 常會被樓板所阻擋。若檢視梁上翼下方發現可能有破壞,則須局部移除 樓板以進行較完整的檢視。
視察梁是否精確與接頭接合,並檢查是否可能發生側向撓曲扭轉挫屈
(破壞種類G8)。
視察防火被覆的開裂與剝落情形,範圍至梁距柱一個梁深的範圍,其 破壞可能表示梁翼降伏或挫屈(破壞種類G2)。
檢查梁下翼板上下兩面及上翼板下方,看看是否有裂縫(破壞種類 G3、G4)。
視察梁上、下翼與柱接之全滲透開槽銲暴露面,檢查是否有裂縫(破 壞種類W2、W3、W4)。
視察柱翼是否有破裂(破壞種類 C1、C2、C3)。
視察上、下翼板墊襯版下方的狀況。若有間隙存在,則插入量測計檢 測可能的破壞(破壞種類C1、C4、C5)。
視察剪力連接板的鋼板是否有變形、銲道是否破裂或拉離,及螺栓是 否鬆動或斷裂(破壞種類S1 到 S5)。
視察柱交會區是否有開裂或變形(破壞種類 P1 到 P8)。 視察柱翼板,觀察是否有變形(破壞種類 C6)。
6.4.1.2 破壞特徵
觀察接頭破壞,並對每個觀察的接頭給定破壞指數
d
j來加以分類,破壞指數可由表6-1a或 6-1b決定。表6-1a 列出單一破壞類型的破壞指 數。表 6-1b 則列出不同破壞類型組合的指數,並提出其他組合方式指 數決定的方法。
表6-1所列的接頭破壞指數(由0 到 4),代表不同類型破壞之間一 種相對嚴重性的估算。破壞嚴重性的判斷在於兩個基本方向:接頭破壞 對構架整體穩定性及側力抵抗能力所造成的影響,以及單一接頭破壞對 局部垂直力承載能力所造成的影響。指數等於0 表示對整體或局部穩定 性無任何影響,而等於4 則表示有嚴重的影響。
這些破壞指數在一開始規劃時與FEMA-267 相同,採用 0 到 10 的 分類,其概念是,估算接頭容量損失(0 代表無容量損失,10 代表容量 完全喪失),已知接頭對建物側力抵抗系統有所貢獻,在未來地震中接 頭容量即可能損失。但由於可獲得的資料有限,因此這些破壞指數與真 實的殘餘強度與勁度間可能無直接關係。在本建議準則中,破壞指數已 經過簡化,以消除 0 到 10 的區隔所隱含的明顯分別。須注意雖然破壞 指數與接頭強度勁度損失可能雖無直接關連,但卻可對建物中不同接頭 的破壞程度提供簡便的定性描述。
接頭破壞對構架整體行為的影響曾進行過分析,顯示梁單一翼板的 接合(上翼或下翼)若喪失功能,其對結構因 P-delta 效應而產生之不 穩定或崩塌的影響有限。但若有許多接頭在梁柱接頭梁上下翼板皆發生 破壞,則會造成嚴重的影響。因此,若用來傳遞撓曲張應力的單一翼板 若發生破壞,且無併發其他破壞,則給定相對較低的破壞指數2。若導 致上下翼板皆無法傳遞撓曲需求時,該破壞則給予破壞指數4,因為該 類破壞可能影響柱或梁繼續承受垂直載重的能力。其他破壞,則根據破 壞對結構穩定與承載能力的影響程度,依比例給定相關的指數。
表6-1a 接頭破壞指數
種類 位置 說明1 指數
d
jG1 梁 翼板挫屈 2
G2 梁 翼板降伏 0
G3 梁 熱影響區內上翼板或下翼板破裂 2
G4 梁 熱影響區外上翼板或下翼板破裂 2
G5 梁 不使用 -
G6 梁 腹板降伏或挫屈 2
G7 梁 腹板破裂 4
G8 梁 側向扭轉挫屈 2
C1 柱 輕微柱表面開裂4 1
C2 柱 翼板撕裂或拉離 2
C3 柱 熱影響區外全部或局部翼板開裂 3
C4 柱 熱影響區內全部或局部翼板開裂 3
C5 柱 翼板層狀撕裂 2
C6 柱 翼板挫屈 3
C7 柱 柱續接破裂 4
C8 柱 柱板撕裂 3
W2 全滲透開槽銲 銲道開裂超過t/4 2
W3 全滲透開槽銲 與梁交接處破裂 2
W4 全滲透開槽銲 與柱交接處破裂 2
S1 剪力板 銲道接柱的局部開裂 2
S2 剪力板 補強銲道開裂(梁翼完好) 1
S3 剪力板 螺栓孔處的鋼板開裂 4
S4 剪力板 鋼板降伏或挫屈 3
S5 剪力板 破壞或螺栓遺失3 2
S6 剪力板 接柱銲道的全長破裂 4
P1 交會區 連續板的破裂、挫屈或降伏2 1
P2 交會區 連續板銲道的破裂2 1
P3 交會區 腹板降伏或韌性變形2 0
P4 交會區 疊合板銲道破裂2 1
P5 交會區 疊合板局部深度破裂2 1
P6 交會區 腹板局部深度破裂2 3
P7 交會區 腹板或疊合板全深或幾乎全深破裂2 4
P8 交會區 腹板挫屈2 2
P9 交會區 柱完全斷離 4
表4-1a 說明:
1.參考第二章對破壞種類的說明。
2.對於所有產生破壞之抗彎接頭交會區,其破壞須反映在破壞指數上。
3.螺栓掉落或鬆動較可能是建造時所犯的錯誤而非破壞所造成。螺栓孔周圍鋼材的 狀況、防火被覆或孔洞中其他物質可看出一些徵兆。一旦確定建造錯誤是主因,則 應將破壞指數修改為0。
4.破壞種類 C2 與 W3 十分類似,主要分別為陷入柱翼深度的不同。若柱翼上的破裂 面相對較淺,且未造成柱翼母材損失,則C2 破壞可歸類為 W3 破壞,並應使用相 對應的破壞指數。
表 6-1b 一般破壞組合之破壞指數
6.4.1.3 層樓各方向之破壞指數
將建物中的接頭區分為兩組。每組接頭應包含某一主軸方向的所有
將建物中的接頭區分為兩組。每組接頭應包含某一主軸方向的所有