第五章 實驗驗證
5.1 Ono and Tokuhiro [3]測試結果比較
在 1992 年，日本 Ono and Tokuhiro [3]已規劃一系列開口牆之試驗，並有完整 實驗資料且其開口型式非常豐富，有一般標準型窗戶開口，亦有氣窗型式開口、開 口位置與基礎相鄰與多開口剪力牆，如圖 5-1 所示，很適合做為分析模型之驗證。
此系列實驗皆有加載軸力於兩邊界柱上，模擬開口牆雙曲率變形，測試佈置如圖 5-2 所示。
Ono and Tokuhiro [3]開口牆試體，為一系列的縮尺實驗，剪力牆高 1.0 m，剪 力牆長 1.8 m，牆版厚度 5 cm，牆版鋼筋則是採用較少見的 D6 鋼筋，垂直與水平 向皆以間距 10cm 配置鋼筋於牆版內，開口牆試體之尺寸與配筋圖如圖 5-3 所示。
此系列開口牆試體皆在開口位置四周皆配置 D10 補牆鋼筋。此系列的試體所使用 的材料性質如表 5-1 所示，其中有五個混凝土試體試有進行養護，故混凝土強度會
42 5-5(b)與圖 5-6(b)所示。因為兩者開口牆試體結構行為非常類似，故舉 FW5-0.273-R-C 試體為例並做一說明。此試體可觀察到大量裂縫產生在開口兩旁，開口上下方水
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分析結果與實驗值相比，如圖 5-6(e)所示，強度點的分析強度V n 253 kN與位 移 n 4.09 mm與實驗值之強度點的強度Vtest 354 kN與位移test 6.94 mm相比，
可觀察到強度點或是後續之預測曲線，與 FW5-0.271-R-C 試體的預測曲線與實驗 取現相比觀察到有相似之結論。
對試體 FW5-0.273-R-C 與試體 FW5-0.367-S-C 而言，本研究建議的分析值均 低估實驗量測的強度值。其原因可能為邊界構材之影響，本研究預測方法將關鍵桿 於試體 FW5-0.273-R-C 者，故邊界構材對試體 FW5-0.367-S-C 之影響更為顯著，
所以分析模型對試體 FW5-0.367-S-C 之強度預測更為保守。
-試體 FW5-0.367-L-C
0.367-L-C 試體為有門檻的標準單一門型開口，如圖 5-7(b)所示，與 FW5-0.273-S-C 試體相似，但開口形狀恰好旋轉九十度，而牆版範圍與 FW5-FW5-0.273-S-C 試體相比較大。而從圖 5-7(a)觀察，此試體裂縫主要產生在開口兩旁，可見此開口
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FW5-0.367-S-C 與 FW5-0.367-L-C 兩者所使用之材料性質相近，若單就實驗之 側向強度，FW5-0.367-S-C 要比 FW5-0.367-L-C 試體要高，但是預測之強度恰好顛 倒，與實驗結果不符，但亦可以解釋其結果。因為 FW5-0.367-S-C 開口邊緣與邊界 柱非常接近，造成垂直牆段水平範圍較為窄小，若要造成垂直牆段的對角混凝土擠 碎亦會影響到邊界柱，但是邊界柱尺寸與牆版厚度相比較大且不易擠碎，故其破壞 行為可能不是以垂直牆段對角混凝土擠碎破壞控制，在分析剪力強度中並沒有考 慮到邊界柱提供的強度，故會有低估水平剪力強度的現象。而 FW5-0.367-L-C 因 為開口邊緣離邊界柱較遠，使垂直牆段水平範圍較長，若要造成垂直牆段對角混凝
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-試體 FW5-0.367-S-CB
FW5-0.367-S-CB 試體的開口型式較為特別，為單一窗型開口但開口與基礎相
-試體 FW5-0.367-S-CT
FW5-0.367-S-CT 試體的開口型式較為特別，為單一開口且開口與梁下方相鄰，
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試體 FW5-0.367-S-CT 與試體 FW5-0.367-S-CB 均為開窗型試體，只不過試體 FW5-0.367-S-CT 的窗口位於牆版頂部，而試體 FW5-0.367-S-CB 的窗口位於牆版 底 部 。 窗 口 位 於 底 部 試 體 FW5-0.367-S-CB 之 測 試 強 度Vtest 值 較 高 ， 其 為 碎之位置，其位於窗口底部，此殆無疑義。但試體 FW5-0.367-S-CT 則不然，其關 鍵桿件 A 之臨界斷面應位於窗口底部，可是關鍵桿件 B 之臨界斷面位置，似乎有 約略下降之現象，此可參考圖 5-9(a)之裂縫發展。若試體 FW5-0.367-S-CT 中關鍵 桿件 B 之牆段高長比大於 0.655(370/565)，則牆段 B 之剪力強度貢獻就會低於試體 FW5-0.367-S-CB 者，此可能為試體 FW5-0.367-S-CT 測試強度較低之原因。
基於對路徑選取規律性之考慮，本研究對試體 0.367-S-CT 與試體 FW5-FW5-0.367-S-CT
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0.367-S-CB 均採用相同之路徑選取規則。對試體 FW5-0.367-S-CB 而言，本研究對 其關鍵桿件 B 之選取較接近結構真實之行為，但牆段 B 受到邊界構材之影響，故 本研究分析模型低估其測試強度。對試體 FW5-0.367-S-CT 而言，本研究分析模型 對其牆段 B 之高長比認定偏低，所以高估牆段 B 之剪力強度，但因本研究分析模 型並未包含邊界構材對牆段 B 抗剪強度提升之影響，故分析模型之預測值仍低於 測試之強度量測值。
-試體 FW5-0.367-S-RB
FW5-0.367-S-RB 此試體的開口型式較為特別，為單一窗型開口但是開口與基 礎相連且位於右下方角落為非對稱型式的開口，如圖 5-10(b)所示。因為此開口為 非對稱型式，若是從開口試體左方施力推擠開口試體稱之正向，則從右方施力推擠 開口試體則稱為負向。正向與負向之傳力路徑與結構行為會有不同之結果，故會分 別討論。
試體 FW5-0.367-S-RB 的正向裂縫圖來觀察，如圖 5-10(a)所示，觀察到裂縫集 中在開口左邊的牆段，左方牆段的裂縫是直接由施力端開裂至開口左下方與基礎 相連，可見部份力量傳遞是直接於施力端傳遞至基礎。另外裂縫亦有從施力端延伸 至開口右上方附近，開口右方窗台柱亦有裂縫產生，可見力量亦有從上方較大的塊 體傳遞剪力至窗台柱中。此開口牆試體的強度關鍵桿件應為開口左方垂直牆段與 開口右方窗台柱。選取的傳力路徑如圖 5-10(b)所示，與試體裂縫圖相比有相似的 傳力行為。判斷出之關鍵桿件如圖 5-10(c)灰色區域所示，關鍵桿件之預測側力位 移曲線如下表。
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試體 FW5-0.367-S-RB 的負向裂縫圖來觀察，如圖 5-11(a)所示，可看到裂縫集 中在開口左方垂直牆段與開口右方窗台柱中。左方垂直牆段的裂縫並非是從開口
FW5-0.367-S-RB 正向
軸力
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-試體 FW5-0.261-D-C
FW5-0.261-D-C 試體為雙窗戶型式的開口牆試體，如圖 5-12(b)所示，開口型 式較為複雜且傳力路徑也較多變。此開口牆試體的裂縫圖如圖 5-12(a)，觀察到裂 縫大多集中在開口附近，左方垂直牆段的裂縫型式以對角裂縫為延伸至開口下方 幾何不連續面，而中間與右方垂直牆段裂縫以兩幾何不連續面的對角連線為主。依 據相同的傳力路徑規則選取此試體的傳力路徑，如圖 5-12(b)所示，傳力路徑的選 FW5-0.367-S-RB 負向
軸力
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-試體 FW5-0.261-D-CLR
FW5-0.261-D-CLR 試體亦為雙窗戶型式的開口牆試體，但是開口位置與兩邊
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-試體 FW5-0.261-D-BLR
FW5-0.261-D-BLR 試體為雙氣窗型式的開口牆試體，而開口與基礎相連且又 斜率小於建議的傳力路徑範圍內，故與 FW5-0.367-S-RB 試體採用相同的處理方式，
將中間牆段對角連線斜率調整到 0.5，如圖 14(c)所示。選取之關鍵桿件如圖
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-試體 FW5-0.261-D-CTB
FW5-0.261-D-CTB 試體亦為多開口的開口牆試體，開口位置一個與基礎相連，
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-試體 FW5-0.261-D-LBRT
FW5-0.261-D-LBRT 試體為雙氣窗型式的開口牆試體，一開口位於牆版左下角，
與基礎和左邊界柱相鄰，另一開口位於牆版右上角，與梁下方和右邊界柱相鄰，如 圖 5-15(b)所示。此為非對稱的開口牆，正向與負向之傳力路徑與結構行為會有不 同之結果，故會分別討論。
FW5-0.261-D-LBRT 之正向裂縫圖如圖 5-16(a)所示。試體在正向產生的裂縫 主要是以對角斜向為主，傳力路徑恰好避開了左下與右上兩個開口，本研究認為此
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FW5-0.261-D-LBRT 之負向裂縫的發展如圖 5-17(a)所示，實際試體在負向產 生的裂縫集中產生在中間垂直牆段。右上方窗台柱亦有產生斜向裂縫，中間垂直牆
FW5-0.261-D-LBRT 正向
軸力
56 件。由於開口對試體 FW5-0.261-D-CTB 與試體 FW5-0.261-D-LBRT 造成非單一軟 弱區塊，且其軟弱區塊未被關鍵桿件所填滿，所以分析模型未能充分掌握其側力位 FW5-0.261-D-LBRT 負向
軸力
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佳。
本研究建議開口牆分析模型與 Ono and Tokuhiro [3]預測強度方法計算之比較，
如表 5-2 所示。可以看到 Ono and Tokuhiro [3]以開口率折減強度之方法預測開口 FW5-0.261-D-CLR、FW5-0.261-D-CTB 與 FW5-0.261-D-LBRT 正向等試體裂縫都 有直接由施力端延伸至對角底部，傳力路徑避開開口，其行為類似於整片剪力牆的
FW5-0.261-D-CLR 試體的裂縫圖，如圖 5-19(a)所示，觀察到大量的裂縫都集 中在中間牆版，且裂縫以施力端延伸至對角基礎底部，恰好避開兩旁的開口，此開 口牆的結構傳力行為類似整片剪力牆。藉由前期簡算法的概念，此開口牆試體藉由 對角壓桿傳遞剪力，但因為兩旁開口的關係，抗剪元素缺少了水平向的抵抗機制，
如圖 5-19(b)所示。故可考慮整片剪力牆但缺乏配置水平拉力鋼筋，故水平向的抵 抗 機 制 K ， 僅 需 計 算 垂 直 向 的 抵 抗 機 制h 1 K 值 ， 而 整 體 之 壓 拉 桿 指 標 為v