低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究

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(1)低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 95 年 12 月.

(2) 國科會 GRB 編號 PG9501-1179. 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 受委託者：中華民國地震工程學會研究主持人：廖文義協同主持人：羅俊雄、洪思閩研究助理：許丁友. 內政部建築研究所委託研究報告中華民國 95 年 12 月.

(3) 目次. 目次 - 耐震評估篇. 表次. VIII. 圖次. X. 摘要. XIII. 第一章通則. 1-1. 1.1 基本原則. 1-1. 1.2 適用範圍. 1-1. 1.3 安全標準. 1-1. 第二章建築物檢測. 2-1. 2.1 基本原則. 2-1. 2.2 基本資料調查. 2-1. 2.3 檢測方法. 2-1. 2.3.1 結構檢測與項目. 2-2. 2.3.3 磚造構材檢測與項目. 2-5. 2.3.3 基礎與地盤檢測與項目. 2-7. 2.4 檢測報告第三章結構耐震能力評估. 2-8 3-1. 3.1 通則. 3-1. 3.2 基本耐震能力. 3-1. 3.2.1 耐震能力之計算. 3-2. 3.2.2 破壞模式判斷. 3-4. 3.2.3 構材強度與韌性計算. 3-5. 3.2.3.1 依破壞機制模式之強度計算. 3-6. 3.2.3.1(A)柱構材. 3-6. I.

(4) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 3.2.3.1(B)RC 牆. 3-9. 3.2.3.1(C)具翼牆之柱構材. 3-12. 3.2.3.1(D)磚構材. 3-13. 3.2.3.2 依尺寸判斷破壞模式之強度計算 3.3 形狀指標. 3-15 3-16. 3.3.1 構材平面配置調整因子. 3-17. 3.3.2 立面強度分佈調整因子. 3-18. 3.3.3 平面不規則性調整因子. 3-18. 3.3.4 立面不規則性調整因子. 3-20. 3.4 經年指標. 3-22. 3.5 耐震能力標準. 3-22. 3.6 詳細評估法. 3-24. 3.6.1 一般原則. 3-24. 3.6.2 結構模擬準則. 3-24. 3.6.3 非線性靜力耐震評估程序. 3-34. 第四章非結構構材之耐震評估. 4-1. 4.1 基本原則. 4-1. 4.2 評估步驟. 4-1. 4.2.1 耐震指標. 4-1. 4.2.2 構造指標. 4-1. 4.2.3 面域指標. 4-3. 4.2.4 危害指標. 4-3. 4.3 安全標準第五章基礎評估與模擬 5.1 基本原則. II. 4-5 5-1 5-1.

(5) 目次. 5.2 適用範圍. 5-1. 5.3 基礎承載力. 5-2. 5.3.1 承載容量. 5-2. 5.3.2 基礎承載容量. 5-5. 5.4 基礎行為模擬. 5-5. 5.4.1 勁度參數. 5-6. 第六章耐震評估示範例. 6-1. 6.1 4 層樓双併公寓(含牆 RC 構架). 6-1. 6.2 2 層樓加強磚造沿接店舖. 6-4. 本篇參考書目. R-1. III.

(6) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 目. 次 - 補強設計篇. 第一章通則. 1-1. 1.1 適用範圍與定義. 1-1. 1.2 耐震補強之基本要求. 1-1. 1.3 初步檢視. 1-1. 1.4 設計程序. 1-2. 1.5 施工. 1-2. 第二章補強規劃與結構設計. 2-1. 2.1 補強規劃. 2-1. 2.1.1 通則. 2-1. 2.1.2 補強設計策略. 2-1. 2.2 結構設計. 2-6. 2.2.1 通則. 2-6. 2.2.2 材料強度. 2-6. 2.2.3 耐震性能需求與補強數量. 2-6. 2.3 計畫評估第三章. 構材與構架之補強設計. 3.1 增設 RC 剪力牆. 2-6 3-1 3-1. 3.1.1 通則. 3-1. 3.1.2 耐震性能需求. 3-1. 3.1.3 規劃. 3-2. 3.1.4 施造方式與結構細節. 3-3. 3.1.5 設計程序. 3-6. 3.2 增設翼牆補強. 3-8. 3.2.1 通則 IV. 3-8.

(7) 目次. 3.2.2 性能需求. 3-9. 3.2.3 規劃. 3-9. 3.2.4 施工方式與結構細節. 3-10. 3.2.5 設計程序. 3-12. 3.3 柱構材補強. 3-14. 3.3.1 通則. 3-14. 3.3.2 性能需求. 3-14. 3.3.3 初步規劃. 3-14. 3.3.4. 3-15. RC 包覆補強(擴柱). 3.3.5 柱包覆鋼板補強. 3-20. 3.3.6 碳纖維(CFRP)包覆補強. 3-24. 3.4 增設鋼造斜撐或鋼板剪力牆. 3-27. 3.4.1 概要. 3-27. 3.4.2 需求性能. 3-27. 3.4.3 規劃配置. 3-31. 3.4.4 施作方式與結構細節. 3-31. 3.4.5 補強設計程序. 3-33. 3.5 加強磚造結構之補強. 3-34. 3.5.1 概要. 3-34. 3.5.2 耐震性能需求. 3-35. 3.5.3 磚牆內增設加強 RC 柱. 3-35. 3.5.4 鋼筋網水泥砂漿補強牆體. 3-37. 3.5.5 碳纖維貼覆補強. 3-38. 3.6 其他補強技術. 3-40. 3.6.1 通則. 3-40. 3.6.2 增加扶壁. 3-41. 3.6.3 增加空間構架. 3-42. V.

(8) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 3.6.4 其他補強技術. 3-43. 3.7 非結構構材. 3-43. 第四章基礎補強. 4-1. 4.1 一般原則. 4-1. 4.2 基礎補強需求. 4-1. 4.3 補強對策與措施. 4-3. 4.4 結構細節及其他注意事項. 4-6. 第五章施工細節與連結設計. 5-1. 5.1 錨錠設計程序. 5-1. 5.2 預壓力連結法設計程序. 5-6. 5.3 纖維貼片構造細節. 5-7. 5.4 RC 柱補強構造細節. 5-8. 第六章建築設備補強設計基本原則 6.1 一般原則第七章耐震補強設計示範例 7.1 五層樓學校建築(含牆 RC 構架). 6-1 6-1 7-1 7-1. 7.1.1 結構概述. 7-1. 7.1.2 構材塑鉸設定方式. 7-1. 7.2 側推分析與耐震能力評估方式. 7-4. 7.2.1 載重定義及側力分佈. 7-4. 7.2.2 非線性塑角位置設定. 7-5. 7.2.3 非線性靜力側推分析與容量震譜. 7-5. 7.2.4 韌性容量及崩塌地表加速度之估算. 7-5. VI.

(9) 目次. 7.3 補強前分析. 7-6. 7.4 補強後分析. 7-8. 本篇參考書目. R-1. 附錄 A 結構修復、補強工法施工參考規定範例. A-1. A.1 裂縫壓力灌注補強工法. A-1. A.2 鋼筋外露處理. A-3. A.3 強化纖維(CFRP)補強. A-4. 附錄 B 耐震補強設計審查要點. B-1. B.1 建築物耐震補強設計初步審查要點. B-1. B.2 建築物耐震補強設計詳細審查要點. B-1. VII.

(10) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 表. 次. 表 3.1 垂直結構構材依破壞模式之分類. 3-4. 表 3.2 平面不規則性種類與調整因子. 3-19. 表 3.3 立面不規則性種類與調整因子. 3-21. 表 3.4 經年指標與其項目. 3-22. 表 3.5 短週期結構之阻尼比修正係數 BS. 3-24. 表 3.6 基礎土壤系統之阻尼比. 3-24. 表 3.7 RC 構材初始勁度的近似值. 3-27. 表 3.8a 混凝土梁柱構材模擬參數與補強水準要求. 3-27. 表 3.8b 混凝土剪力牆模擬參數與補強水準要求. 3-28. 表 4.1 協合指標. 4-2. 表 4.2 主結構體之韌性容量等級. 4-2. 表 4.3 非結構構材之韌性等級. 4-2. 表 4.4 衰減指標. 4-3. 表 4.5 環境指標. 4-4. 表 4.6 危害折減指標. 4-4. 表 5-1 一般淺基礎之土壤性質. 5-2. 表 C5-1 承壓基腳之形狀修正因子. 5-3. 表 5-2 支承於半無限均質彈性半域上的剛性版表面勁度. 5-7. 表 5-3 支承於半無限均質彈性半域上的剛性版表面勁度修正. 5-8. 係數表 5-4 典型土壤之鮑生比. 5-10. 表 5-5 由搖晃之震度所決定之有效剪力模數與剪力波速. 5-10. 表 C5-2 基本結構系統對基礎效應的敏感程度. 5-14. 表 6.1 柱尺寸與配筋 VIII. 6-2.

(11) 表次. 表 6.2 垂直構材破壞模式判斷結果. 6-2. 表 6.3 垂直構材強度計算表. 6-3. IX.

(12) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 圖. 次. 圖 2.1 建築結構檢測工作程序圖. 2-9. 圖 3.1 依韌性分類之建築物容量曲線圖. 3-4. 圖 3.2 含牆構架尺寸標示說明圖. 3-5. 圖 3.3 RC 牆體試驗強度與計算所得強度比較圖. 3-12. 圖 3.4 不需考慮磚牆效應之填充磚牆構架情形. 3-14. 圖 3.5 計算樓層偏心率之尺寸示意圖. 3-17. 圖 3.6a 具凹角性(凸角性)平面示意圖. 3-19. 圖 3.6b 具樓版不連續性平面示意圖. 3-20. 圖 3.6c 具不同主軸方向平面結構與面積 A1 計算示意圖. 3-20. 圖 3.7a 質量不規則性. 3-21. 圖 3.7b 立面幾何形狀不規則. 3-21. 圖 3.8 構材側向力與變形之關係圖. 3-28. 圖 3.9 Mander 之混凝土之應力應變曲線. 3-29. 圖 3.10. 雙向應力互制圖. 3-29. 圖 3.11. Kawashima 之混凝土之應力應變曲線. 3-31. 圖 3.12. 鋼筋之應力-應變曲線圖. 3-32. 圖 3.13 容量震譜與等值彈塑性模型. 3-36. 圖 4.1 環境指標與危害折減指標之示意圖. 4-4. 圖 C5-1 承載力係數. 5-4. 圖 C5-2 半無限均質彈性體上之剛性基礎版性質. 5-4. 圖 5-1 土壤之力與位移包絡線. 5-6. 圖 5-2 一般的基礎構件模型. 5-6. 圖 5-3 矩形基礎腳之 Winkler 元件模型. 5-9. 圖 C5-3 X. 基礎勁度與強度對結構構材變形的影響. 5-14.

(13) 圖次. 圖 C5-4 不同之結構系統與基礎的模擬方式. 5-15. 圖 C5-5 基礎的理論彈塑性系統行為. 5-16. 圖 C5-6. 5-16. 基礎模型圖. 圖 6.1 4 樓分析建物平面配置圖(雙併住宅公寓). 6-1. 圖 6.2 分析建物柱牆編號圖. 6-2. 圖 6.3 加強磚造沿街店舖住宅一樓平面圖. 6-5. XI.

(14) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. XII.

(15) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：建築物、耐震評估、耐震補強一、研究緣起國內中低層建築物中，以鋼筋混凝土構架內填充磚牆、RC 牆或為加強磚造之建築物佔大多數，是國內極具代表性的構造形式，對於此類建築物若能針對其受震特性加以研究，了解其耐震缺點並予以充分的評估與補強，則能解決大多數此類建築物耐震能力不足的問題。九二一大地震後，補強技術開始受到全面的重視，震後各方曾進行補強方面之技術匯整與探討，國內學術機關亦進行完成大量含牆構造之試驗，惟各項研究多屬技術資料之彙編或單純之試驗探討，還未能匯集整理成一完善之設計手冊，反觀日本早於 1977 年已有耐震改修設計指針，美國有 ATC、FEMA 之系列報告，大陸則有建築抗震加固技術規範等供補強設計之依據，國內至今仍無正式的補強手冊，所以為有效推動建築物耐震補強，亦應該有相關配合之技術手冊給予實務界參考，所以本計畫透過國內外資料匯整及必要之相關研究，提供工程師關於含牆低矮建築物之補強設計與評估參考手冊。. 二、研究方法及過程 (1) 國內外研究資料收集整理: 國內對於含牆構架已經有許多研究單位進行相當多之耐震試驗與補強後結構試驗，如國家地震工程研究中心、成功大學、臺灣科技大學(國科會補助)等學術單位皆已經有針對各類型含牆構架、磚造建築進行一系列之耐震試驗研究與補強效率之探討，本研究計畫主要為以此些研究之試驗資料為主，進行試驗資料之收集與匯整比較，由收集之資料分析統計出牆體對整體結構於勁度、強度與韌性等方面之影響及參考國內外研究成果與設計準則，提供含牆結構系統之設計與補強分析建議準則。另對於補強後結構之耐震能力評估，. XIII.

(16) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 亦進行研究成果收集整理，研擬合理且實用之方法為補強設計手冊之依據。 (2) 補強構材設計模擬原則: 結構進行補強後，當然需要重新進行評估以確定其補強效果，例如磚牆增設鋼絲網 RC 牆、FRP 補強、及鋼板補強後之勁度與強度如何模擬等。對於補強結構或補強構材之行為與相對應之模擬原則，如實際強度與韌性容量，及其連結構材之行為等之模擬原則。 (3) 補強建物之耐震能力評估: 若要實際了解補強建物之耐震能力，則需要有一耐震評估方法來進行其耐震能力之計算與評估，在本計畫中採用之耐震評估方法為(1)初步評估法(改良於日本防災協會之牆柱量比的方法)與(2)詳細評估法(非線性靜力分析與容量震譜法分析程序)。 (4) 補強策略研究: 建築物之補強策略主要以提昇建築物本身耐震能力及降低建築物之耐震需求兩個策略為主(或兩者併用)，在提昇建築物本身耐震能力方面一般以構材強度韌性補強、結構不規則性之改善、增設剪力牆等方式來進行，降低建築物之耐震需求則以降低建物重量、增設隔震裝置等方式來進行，補強方式之選擇可能因為建物補強需求或現況條件之限制而有不同，雖難以用一單一標準來選擇補強策略，但各種方式之選用基本原則與可能優缺點、限制條件等還是需要建立基本之選用原則來供設計者參考。 (5) 考量結構土壤互制與地盤特性下之耐震需求研究: 由於結構物之受震反應及耐震性能會受到基礎與土壤之變形的影響而不同，尤其對於低矮建築物，其整體之剛性可能遠高於周遭地盤土壤，所以除如一般分析中須將基礎之效應正確的加以考慮外，土壤結構互制作用下亦可能減少結構物之耐震需求，如基面之翻轉使結構減少位移需求，或土壤提供額外之阻尼，減少結構之耐震需求。本計畫利用國內建物特性與地震記錄，配合國內外之研究資料，研究如何修正考慮結構土壤互制下之耐. XIV.

(17) 摘要. 震需求及如何考量基礎與地盤之受震行為及可行之模擬方式。 (6) 設計範例: 台灣地區常見之建築物的型式，對於低樓層數建築物主要之型式為 2 至 5 層樓之沿街店舖、透天厝及 4 至 6 樓之雙併公寓為主。本研究選用沿街店舖及雙併公寓為補強評估與補強設計示範例，配合所研擬之補強構材模擬準則與補強策略基本原則來進行各類補強方式之補強設計、補強後建物整體耐震能力評估等供參考。. 三、重要發現本研究經由進行相關研究資料之蒐集、整理與研究探討後，發現將研究報告區分為「耐震評估篇」與「補強設計篇」兩篇可有助於內容之呈現與提高可讀性，其主要章節內容如下: 耐震評估篇第一章通則: 基本原則、適用範圍及結構安全標準之說明。第二章建築物檢測: 提供建築物檢測之相關標準與要求，及配合使用之耐震評估方法的需要確定檢測項目、範圍和計畫。第三章結構耐震能力評估: 耐震評估方法區分為初步評估法與詳細評估法兩種，提供各種評估法中構材之破壞模式判斷、強度與韌性計算方式，影響耐震能力調整因子計算及整體建築物耐震容量計算。第四章非結構構材之耐震評估: 提供以耐震指標判斷地震時非結構構材對人身安全之威脅程度判斷方式。第五章基礎評估與模擬: 提供基礎承受載重之變形特性及基礎承載力計算。第六章耐震評估示範例: 以沿街店舖及雙併公寓為評估示範例説明耐震評估流程。. XV.

(18) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 補強設計篇第一章通則: 基本原則、適用範圍及補強設計與施工等基本要求之說明與定義。第二章補強規劃與結構設計: 提供耐震補強規劃時，補強基本策略之選擇參考方向，內容包括結構配置和其連接構造選擇，及如何評估建築物補強後之預期耐震性能。第三章構材與構架之補強設計: 包括增設 RC 剪力牆補強、增設翼牆補強、柱構材補強、增設鋼造斜撐或鋼板剪力牆補強、加強磚造結構之補強、及其他補強技術等各種方法之設計、結構細節、補強耐震性能各方面之詳細規定。第四章基礎補強設計: 基礎之補強基本原則、耐震需求、設計成序與補強成效評估等。第五章施工細節與連結設計: 各種錨錠方式與施工細節規定。第六章建築設備補強設計基本原則: 建築設備補強設計基本原則說明。. 四、主要建議事項立即可行之建議主辦機關：行政院內政部協辦機關：內政部營建署、內政部建築研究所由於新修改建築物耐震設計規範之實施及國內至今仍無正式的耐震評估與補強手冊，亟待訂定以供補強設計施工之依循，藉此機會應由主辦單位針對本計畫所提之「低層含磚牆建築物耐震補強手冊」，邀集學者專家及工程實務人士，進行本手冊相關規定之討論修正與適用建築物之規定，及另外委由工程實務人士進行試用比較，提供將來實施之優缺點與相關應配合事項。 XVI.

(19) 摘要. 長期性建議主辦機關：行政院內政部協辦機關：內政部營建署、內政部建築研究所針對本研究所提出之「低層含磚牆建築物耐震補強手冊」建議案持續進行研擬與內容修訂，於未來訂定更完善可行之「低層建築物耐震評估與補強規範」以確保公共安全與人民財產，並使耐震評估與補強設計者有所依據而避免困擾。在補強評估與設計技術方面則應持續辨理相關人才之訓練與技術手冊之制定，委託學術機構配合相關公會持續進行「建築物耐震評估與補強規範」之建立，將對象由低層建築物進一步推廣到適用於一般建築物之耐震評估與補強設計，使工程單位有設計依據及據此提昇國內耐震補強設計之技術水準。. XVII.

(20) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. ABSTRACT Keywords: building structure, seismic evaluation, seismic retrofit The major research contents included in this project are as follow: 1. To collect the relative test and theoretical analysis data for structures infilled with walls before retrofit and after retrofit, study and find the impotant factors that will affect the retrofit performance, and provide the criteria for evaluate the seismic performance of various retrofit method of the structures with walls. 2. To collect and analyze the relative technology reports for seismic rehabilitation of building structures, and to provide the modeling rules for seismic evaluation, seismic retrofit design and retrofitted components of structures with walls. 3. The written of the referenced design manual “Recommended Seismic Retrofit Criteria for Low-Rise Buildings with infilled walls”. The major objectives of this project are as follow: 1. Establishment of the basic rules for seismic retrofit strategy and design method of the building structures with infilled walls. 2. Establishment of the quantified index for seismic retrofit of the building structures with walls. 3. The publish of the referenced design manual “Recommended Seismic Retrofit Criteria for Low-Rise Buildings with in-filled walls”.. XVIII.

(21) 第一章通則. 第一章通則 1.1 基本原則本手冊主要用於既存一般(含牆)鋼筋混凝土造或加強磚造建築物之耐震評估，耐震評估需進行現場實際調查檢測、結構體耐震容量之計算與非結構物耐震指標之計算，再配合本手冊所規定之耐震需求來綜合判斷建築物之安全性。. 1.2 適用範圍本手冊主要適用於不超過 18 公尺或 5 層樓之既存一般鋼筋混凝土造或加強磚造建築物之耐震評估與耐震補強設計驗證，工程師於進行耐震評估前需先判斷本手冊之適用性。本手冊之耐震評估方法區分為初步評估法與詳細評估法兩種，方法之選擇為根據耐震評估之目的與結構物特性來綜合判斷；對於其他經試驗驗證或為合理可信的耐震評估方法，若其基本原理與本手冊相同且與現行設計規範具一致性者亦可使用於耐震能力之評估。. 1.3 安全標準結構體與非結構體之耐震安全與否需以計算所得之結構耐震能力與非結構體耐震指標 IN，配合現場實際檢查(實際構造現況、變形情況、老化劣化情況等)來綜合判斷其安全性。. 1-1.

(22) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 1-2.

(23) 第二章建築物檢測. 第二章建築物檢測 2.1 基本原則建築物的檢測應對結構物的耐震評估與補強設計提供實際、可靠、有效的檢測數據和檢測結論。建築物的檢測應根據相關標準的要求和所使用耐震評估方法的需要來確定檢測項目、範圍和計畫。對於重要和大型公共建築宜進行相關結構動態試驗來確認建築物之動態特性。建築物之檢測工作程序，宜依照圖 2.1 的程序進行。. 2.2 基本資料調查建築物的基本調查資料，應包括下列內容： (1) 盡可能收集被建築物的原設計圖說、結構計算書、設計變更記錄、施工紀錄、施工驗收和工程地質探勘察等資料。 (2) 調查結構類型、建築面積、樓層數、監造單位、建造年代等。 (2) 調查建築物現有缺陷、外在環境條件，使用期間的補強、改修與維護情況及是否有用途與載重條件變更等情況。 (3) 向相關人員及居民進行訪談調查。 (4) 了解建築物是否曾進行類似之檢測工作及收集其資料。建築物的檢測應有完備的檢測計畫，檢測計畫應與業主、耐震補強設計單位及居民進行意見溝通，並應經過耐震補強設計單位之同意。. 2.3 檢測方法建築物的檢測應有完備的檢測計畫，檢測計畫應與業主、耐震補強設計單位及居民三方進行意見溝通，並經過三方面之同意。建築結構的檢測，應根據檢測項目、目的、建築結構狀況和現場條件來選擇適宜的檢測方法。建築結構的檢測方法應以具有相應規範、標. 2-1.

(24) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 準的檢測方法為優先考量，當檢測方法沒有相應的規範與標準時，檢測單位應有相對應的檢測步驟，檢測步驟應對檢測用儀器設備、操作要求、數據處理等作出規定。 2.3.1 結構檢測與項目現場檢測項目主要有以下各項: (1) 混凝土強度。 (2) 構材缺陷、構材尺寸偏差、裂縫及外觀品質。 (3) 鋼筋腐蝕情況及配置。 (4) 必要之現場結構荷載試驗。 (5) 建築物內外之非結構材是否會掉落損人。現場檢測宜優先考量選用對結構或構材無損傷的檢測方法。當選用局部破壞性的取樣檢測方法時，宜選擇結構構材受力較小的部位，並不得損害結構的安全性。當對古積建築和有紀念性的既有建築結構進行檢測時，應避免對建築結構造成損壞。重要和大型公共建築的結構動力測試，應根據結構的特性和檢測目的，分別採用環境振動或是強迫振動等方法了解結構物之特性。 [說明] 對鋼筋混凝土結構其首要的檢測項目是混凝土的強度，其次是根據建築物的實際情況來選擇檢測項目。例如，當混凝土梁、板、柱、牆等構材存在有明顯裂縫存在時，則需檢測裂縫的寬度和深度；有時，為進一步了解裂縫擴展原因，還需於裂縫附近區域檢測其鋼筋腐蝕情況及配置;當混凝土中鋼筋銹蝕較嚴重時，需檢測鋼筋的銹蝕程度，必要時，檢測混凝土氯離子含量；所以檢測項目需根據建築物的實際情況進行確定。混凝土強度檢測: 混凝土強度的檢驗與相關試驗應按現行 CNS 國家標準進行，混凝土強度的現場檢測方法，分為非破壞檢測法和局部破壞檢測法。局部破壞性檢測法是在不影響結構承載力的前提下，從結構物上直接取出試體進行試驗或進行局部破. 2-2.

(25) 第二章建築物檢測. 壞試驗，根據試驗結果確定混凝土抗壓強度的方法，常用的方法有鑽心取樣法等。鑽心取樣法除可測定強度外，還可用來檢測混凝土中性化和是否曾遭受火災或化學侵蝕等之用。非破壞檢測法是以某物理量與混凝土試體強度間的關係為基本依據，在不損壞結構的前提下，測試混凝上的此些物理量，並按其關係推算出混凝土的抗壓強度。常用的非破壞檢測法技術有回彈法、超音波檢測、超音波回彈綜合法、雷達波檢測法等，其中回彈法不適用於混凝土表層與內部有明顯差異或內部存在缺陷情況下之檢測，對測試前表面潮濕的混凝土，應待風乾後再進行測試。用回彈法進行檢測時，需取至少 3 個鑽心取樣混凝土試體之抗壓強度來進行修正，修正係數是鑽心試體強度與其所對應測區的回彈強度之比，取各修正係數的平均值作為其修止係數。混凝土缺陷調查: 用於檢測混凝土內部缺陷的方法有超音波脈衝法和射線法兩大類。由於超音波傳播速度的快慢與混凝土的密實程度有直接關係，聲速高則混凝土密實，相之反則混凝土不密實，用超聲波檢測混凝土缺陷的基本依據為利用脈衝波在條件相同(指混凝土的材料、配合比、齡期和測試距離)的混凝土中傳播的時間(或速度)、接收波的振幅和頻率等聲學參數的相對變化，來判斷混凝土的缺陷。當有空洞或裂縫存在時，便破壞了混凝土的整體性，聲波只能繞過空洞或裂縫傳播到接收器，因此傳播的路程增大，其相應的聲速降低。混凝土內部的缺陷除用超聲波檢測外，也可以用混凝土鑽取直徑約 20 mm 的試體後直接觀察，但由於大部分混凝土中的缺陷位置難以確定，所以不宜採用鑽心檢測，一般都用超音波等非破壞性方法。混凝土裂縫調查: 結構評估中對裂縫的調查，主要包括裂縫的長度、寬度、深度、走向、形態、分布特徵、是否穩定等內容。測量裂縫寬度常用裂縫比對尺或讀數放大鏡，裂縫比對尺上面印有粗細不等、標注寬度值的平行線條，將其覆蓋於裂縫上，可比較出裂縫的寬度。這種方法簡便快速，適用於各種環境條件。裂縫寬度一般為不均勻的，工程鑑定關注的是特定位置的最大裂縫寬度。限制裂縫寬度的主要目的，是防止腐蝕性物質滲人而導致鋼筋銹蝕，因此，量測裂縫寬度的位置應在受力較大之主筋附近，如梁的彎曲裂縫檢測以在梁受拉側主筋處為宜。另裂縫深度檢測方式可採用鑿開法或超音波檢測。構件上檢視出現明顯裂縫時，應先判定裂縫是否趨於穩定，裂縫是否有害，然後根據裂縫特徵判定裂縫原因，. 2-3.

(26) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 並考慮修補措施。裂縫是否趨於穩定可根據以下方式判定: (1) 定期對裂縫寬度及長度進行觀測與記錄。觀測的方法是在裂縫位置及裂縫頂端塗覆石膏，如果在相當長時間後石膏沒有開裂，則裂縫應已經趨於穩定。但有些裂縫是隨時間和環境變化的，如溫度裂縫在冬天寬度增大，夏天寬度縮小。所謂不穩定裂縫，主要包括隨時間持續不斷增大的荷載裂縫、沉陷裂縫等。 (2) 鋼筋應力是影響裂縫寬度的主要因素，因此可以經由鋼筋應力的計算來判定裂縫是否穩定，如果鋼筋應力小於 0.8 倍降伏應力，則裂縫應處於穩定狀態。鋼筋位置與鋼筋銹蝕程度的檢測: 測定鋼筋位置和保護層厚度的目的是為了確定鋼筋混凝土構材的實際配筋情況。鋼筋配置對構材的受力性有相當大且直接的影響，而保護層厚度對構材的耐久性有影響。結構構材中的鋼筋銹蝕後，鋼筋截面積減小，鋼筋與混凝土的握裹力降低，銹蝕產生的膨脹力還會引起混凝土保護層剝落，鋼筋銹蝕對構材的強度和耐久性有嚴重影響。鋼筋位置與鋼筋銹蝕程度的檢測: 鋼筋配置是否正確對構件的受力能力有直接的影響，而保護層厚度對構件的耐久性有影響。例如受彎構件受拉主筋配置過高(保護層過大)，將使構件斷面的有效深度減小，從而使斷面的抗彎承載能力降低，反之，保護層過薄，則混凝土碳化深度易深入到鋼筋位置，使鋼筋的抗蝕性降低，構件的耐久性也隨之降低。結構構材中的鋼筋銹蝕後，鋼筋截面積減小，鋼筋與混凝土的握裹力降低，銹蝕產生的膨脹力還會引起混凝土保護層剝落，鋼筋銹蝕對構材的強度和耐久性有嚴重影響。鋼筋位置和保護層厚度的測定可採用電磁波(雷達)感應儀或其他儀器。檢測鋼筋銹蝕的方法有鑿開法、取樣法和自然電位法，鑿開法為鑿開混凝土保護層，用鋼絲刷去浮銹，再用游標卡尺測量鋼筋直徑，主要量測鋼筋截面有缺損部位的直徑及據此計算鋼筋斷面損失率；自然電位法是利用電化學原理來定性判斷混凝土中鋼筋銹蝕程度的一種方法，當混凝土中的鋼筋銹蝕時，鋼筋表面便有腐蝕電流，鋼筋表面與混凝土表面間存在電位差，電位差的大小與鋼筋銹蝕程度有關，運用電位測量裝置，可大致判斷鋼筋銹蝕的範圍及其嚴重程度。結構的靜載試驗: 雖然結構構件可以通過檢測方法和理論計算求得結構承載力，但是由於各種檢測方法的精度不同以及理論計算模式與實際情況的差別等，當結構性. 2-4.

(27) 第二章建築物檢測. 能難以通過計算證明是否滿之規定要求時，則荷載試驗將是結構性能綜合評定的最可行的方法。構件撓度和裂縫寬度檢驗: 在正常使用狀態下，鋼筋混凝土設計規範對受彎構件規定了其容許最大撓度，對一般構件則規定了容許最大裂縫寬度值。因此，撓度和裂縫寬度的檢驗，就是進行正常使用下之一種載重試驗，量測構件的最大撓度和最大裂縫寬度，並與規範的最大允許值比較而判斷結構性能。建築結構檢測的抽樣方案，可根據檢測項目的特點按下列原則選擇： (1) 對於外部既有缺陷的檢查，宜運用全數檢測方案。 (2) 幾何尺寸與尺寸偏差的檢測，可選用抽樣調查方案。 (3) 結構連接構材的檢測，應選擇對結構安全影響大的部位進行抽樣。 (4) 結構構材材料性質檢測，應選擇同類構材中載重相對較大和施工品質相對較差部份或受疑曾受到災害影響、環境侵蝕等具有代表性的構材，並宜以下列部位為檢測重點: (a) 出現滲水漏水部位的構件。 (b) 受到較大反覆荷載或載重作用的構件。 (c) 暴露在室外的構件，受到腐蝕性介質侵蝕的構件。 (d) 與侵蝕性土壤直接接觸的構件。 (e) 懷疑有安全隱憂的構件。 (f) 容易受到磨損、衝擊損傷的構件。. 2.3.3 磚造構材檢測與項目對於 RC 構架內填充磚牆或加牆磚造建築檢測應包括下列事項： (1) 紅磚抗壓強度。 (2) 填縫用水泥砂漿抗壓強度。 (3) 磚牆裂縫調查。 [說明] 會影響磚牆之側向強度的材料因素主要為紅磚抗壓強度與填縫用水泥砂漿抗壓強度兩者，紅磚抗壓強度之測定方法主要有直接取樣法與磚強度回彈法兩種。. 2-5.

(28) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. (1) 直接取樣法: 直接取樣法為於同一測區直接取出約 5~10 塊紅磚，再根據 CNS 1127(R3042)之試驗方式將磚切半以砂漿粘接後進行抗壓試驗，並由各試體之抗壓強度來計算抗壓強度平均值 f bc 與標準偏差值 s，則用於計算磚牆側向強度所應使用的磚抗壓強度 fbc 為: f bc= f bc − 0.5s. (2) 磚強度回彈法: 磚強度回彈法為根據表面硬度與強度間之關係來建立強度與回彈值之關係曲線，並推測磚之強度；需注意的是，強度與回彈值之關係曲線為合理可信或經抗壓試驗較正之曲線。採用磚強度回彈法時，每層樓均要有代表性之抽樣牆面 j 進行檢測，每面磚牆的檢測區(約 30x30 cm)不應小於 3 個，每檢測區測定 5 點，檢測前並應徹底清除磚牆表面之粉刷層並使測點保持平整，將各測區之回彈值平均後即得該抽樣牆面之平均回彈值 Rj，後再取各抽樣牆面中最低之平均回彈值來代表該樓層磚之強度回彈值，並利用強度-回彈值關係曲線求取強度。填縫用水泥砂漿抗壓強度之測定可採用現場推出法、點荷法、釘射法、砂漿片剪切法與回彈法等方式，現場推出法為於檢測之牆面取一小區域，測定將磚推出之所需力量，再用此力量除以砂漿面積求得水泥砂漿平均抗剪強度 τ mc ，後再使用下式求得水泥砂漿抗壓強度 fmc: f mc = 7.0τ mc 使用現場推出法所測得之強度需注意其破壞行為，若破壞為磚與水泥砂漿介面則其結果一般為低估水泥砂漿抗壓強度。砂漿片剪切法為直接取出水泥砂漿片進行直接單剪試驗求抗剪強度再換算成水泥砂漿抗壓強度 fmc。回彈法為根據強度與回彈值之關係曲線來測取強度，其一般檢測方式同磚強度回彈法，並宜與磚強度回彈法一起實施。磚構造可能因為外加載重、不均勻沉陷、混凝土收縮等因素造成磚牆之開裂，磚牆裂縫調查主要為確定裂縫寬度、長度與分佈情況，對於加強磚造結構，裂縫之調查更顯得重要，因為裂縫情況與其現有(或曾經有)之載重有關，當出現連續 4~5 塊磚之垂直或 45 度劈裂裂縫時，則表示此磚牆曾受到極限強度 80%左右之載重，於此情況下檢測工程師則應判斷此載重為來自於現有之載重、不均勻沉陷或是過去之載重所造成的。. 2-6.

(29) 第二章建築物檢測. 2.3.3 基礎與地盤檢測與項目既有建築基礎與地盤的檢測應盡量包括下列事項： (1) 盡可能搜集工址原地層勘察資料、既有建築的基礎設計資料和圖說、隱蔽工程的施工紀錄及施工圖等 (2) 對原有之工程勘察資料，應重點分析下列內容： (a) 地盤土層的分布及其均勻性，有無軟弱層、特殊土層及槽溝、孔穴、大型管線等。 (b) 地盤土壤的物理力學性質。 (c) 地下水的水位及其腐蝕性。 (d) 砂土和粉土的液化性質和軟弱粘土的沉陷特性。 (e) 地盤穩定性。 (3) 調查建築物實際使用載重、沉陷量和沉陷穩定情況、差異沉陷、傾斜、扭曲和裂損情況等情況，並進行可能原因分析。 (4) 調查鄰近建築之地下工程和管線等情況。 (5) 進行現場調查，如由開挖驗證基礎類型、使用材料、實際尺寸及現地埋置深度，檢查基礎之開裂、腐蝕或損壞的程度，判定基礎材料的強度等級。 (6) 對於重要的建築、或增加設計載重之建築物，尚宜在基礎下進行土壤取樣來進行土壤的物理力學性質試驗或進行基礎下的荷載試驗。 [說明] 既有建築基礎的檢測可採用下列方法： (1) 目測基礎的外觀品質。 (2) 用手錘等工具初步檢查基礎的品質，或用非破損法、鑽心取樣法等測定基礎材料的強度。. (3) 抽樣檢查鋼筋直徑、數量、位置和鏽蝕情況；再根據基礎裂縫、腐蝕或破損程度以及基礎材料的強度等級，判斷基礎之完整性。. 2-7.

(30) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 地盤的探勘檢測可根據建築物的補強要求和現地工址條件選用下列方法：. (1) 採用鑽探或地球物理等方法進行探勘檢測。 (2) 進行土壤取樣的室內物理力學性質試驗。 (3) 進行載重試驗、標準貫入試驗、十字剪切試驗等測試。. 2.4 檢測報告檢測報告應包括以下內容: (1) 委託單位名稱。 (2) 建築工程概況，包括工程名稱、結構類型、規模及現狀等。 (3) 原設計單位、施工單位名稱。 (4) 檢測目的及以往檢測情況概述。 (5) 檢測項目、檢測方法及依據的標準或規範。 (6) 抽樣方法及數量。 (7) 檢測日程及實際完成日期。 (8) 檢測項目的主要檢測數據和檢測結果與結論。 [說明] 承接建築結構檢測工作的單位，應為依法登記開業之與檢測工作相關的公司、專業公會、專業機構或學術團體。檢測單位應有固定的工作場所、健全的管理體系和相對應的技術能力。建築結構檢測所使用的儀器和設備應有產品合格證明、校正檢定機構的有效檢定證明或自行校正證明。檢測人員必須經過專業訓練，對特殊的檢測項目，檢測人員應有相應的受訓資格證書。現場檢測工作應由兩名或兩名以上檢測人員承擔。. 2-8.

(31) 第二章建築物檢測. 基本調查. 訂定檢測計畫確定儀器、設備狀況現場檢測補充檢測計算分析和結果評論. 檢測報告. 圖 2.1. 建築結構檢測工作程序圖. 2-9.

(32) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 2-10.

(33) 第三章結構耐震能力評估. 第三章結構耐震能力評估 3.1 通則建築物各樓層於各主軸方向之耐震能力 Sc 需根據(3.1)式之簡易評估法或第 3.6 節之詳細評估法計算，建築物各樓層之耐震能力於本手冊以該樓層能抵抗之水平譜加速度係數 Sc 表示。 Sc = S0 I D I S I T. (3.1). 其中 S0: 各樓層之基本耐震能力，依 3.2 節之規定計算。 ID: 形狀指標，依 3.3 節規定計算。 IS: 樓層調整指標，依 3.2 節規定計算 IT: 經年指標，依 3.4 節規定計算於本手冊之簡易評估法中，基本假設為建築物屬於弱柱強梁(破壞於垂直構材)之情況，對於建築物經判斷可能屬強柱弱梁者，則應採用詳細評估法來進行分析計算，另若建築物屬結構行為過於複雜或重要性極高者，亦建議採用詳細評估法來進行耐震能力評估。. 3.2 基本耐震能力 S0 基本耐震能力 S0 為用於評估建築物在不考慮其他指標影響下之耐震性能，建築物各樓層之各主軸方向皆應分開加以計算，本手冊基本耐震能力 S0 之計算與構材之破壞模式、破壞強度及韌性容量有關，詳細計算方式依 3.2.1 節與 3.2.2 節之規定。總樓層數為 n 層之建築物，其第 k 樓層之樓層調整指標 IS 的定義為:地震下建築物上部結構所受之總側向力與第 k 層所受之層剪力的比值，其可依合理之地震側向力分配形式來詳加計算或依(3.2)式計算 n. IS =. ∑Wi hi i =1 n. ∑Wi hi. (3.2). i=k. 3-1.

(34) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 其中 Wi : 第 i 樓層之重量，可採用樓層面積(m2)乘以 1.30(t/m2)或依實際情況計算重量。 hi : 第 i 樓層離基面之高度(m)。 3.2.1 耐震能力之計算垂直結構構材應先根據表 3.1 區分為矮型剪力牆、高型剪力牆、磚牆、短柱、細長柱及極短柱五大類，基本耐震能力 S0 為根據構材之累積強度和 Q、有效強度因子 α 與容許韌性容量 Ra 來計算，構材之強度與韌性容量分別根據 3.2.2 節與 3.2.3 節之規定計算。基本耐震能力 S0 之計算為於(3.3a)-(3.3c)各式中計算所得取大值，垂直構材必須根據其可使用之韌性容量 R 區分為低韌性、一般韌性與高韌性三種分類，其中所謂低韌性定義為低韌性容量 R ≤ 2.0，一般韌性為 2.0<R ≤ 3.0，高韌性為 R>3.0。. S0 = Fu × (QL + α M QM + α H QH ) / W ; Fu =1.4 或 Fu = 2 RaL − 1. (3.3a). S0 = Fu × (0.3QL + QM + QH ) / W ; Fu =2.0 或 Fu = 2 RaM − 1. (3.3b). S0 = Fu × (0.3QM + QH ) / W ; Fu =2.5 或 Fu = 2 RaH − 1. (3.3c). 其中. QL : 建築物評估樓層所有屬於低韌性之構材的強度和 QM : 建築物評估樓層所有屬於一般韌性之構材的強度和 QH : 建築物評估樓層所有屬於高韌性之構材的強度和 α M =0.85；一般韌性構材之有效強度因子 α H =0.7；高韌性構材之有效強度因子. RaL: 建築物評估樓層所有屬於低韌性之構材以側向極限強度為加權的平均容許韌性容量. RaM: 建築物評估樓層所有屬於一般韌性之構材以側向極限強度為加權. 3-2.

(35) 第三章結構耐震能力評估. 的平均容許韌性容量. RaH: 建築物評估樓層所有屬於高韌性之構材以側向極限強度為加權的平均容許韌性容量. W : 建築物全部靜載重(包括應考慮於靜載重中之活載重)，其可以依實計算或採用各樓層面積和(m2)乘以 1.30(t/m2)方式估算。 Fu : 評估樓層之結構系統地震力折減係數。 [說明] 本手冊對於建築物之容量曲線假設為如圖 3.1 中所示之型式，將構材依其破壞行為區分為低韌性、一般韌性與高韌性三種，由於當低韌性構材之強度發揮到極限時(3.3a 式)，韌性及柔度較好之構材其強度可能還未完全發揮，所以對於一般韌性及高韌性構材皆以有效強度因子來調整其於此狀態下所能貢獻之強度。由參考文獻中之相關試驗知，對於一般 RC 剪力牆體，其降伏之層間變位約在 0.35%左右，而一般韌性高之單柱構材或梁構材之降伏則約發生在 0.5%層間變位，所以取高韌性構材之有效強度因子 α H 為(0.35/0.5)=0.7，而一般韌性構材其行為介於兩者間，所以取其有效強度因子 α M 為 0.85；在 3.3b 式中為當一般韌性構材之強度發揮到極限時之耐震能力評估式，在此情況下低韌性構材可能產生較嚴重之破壞而使強度下降許多，所以式中對於低韌性構材之強度保守乘以有效強度因子 0.3 來調整。對於建築物耐震能力之評估，本手冊採用日本建築防災協會”既存 RC 造建築物耐震診断基準”類似之理念與方式，此方式在中南部常被用於沿街店舖或醫院學校之耐震評估，其主要方式為分別於低韌性、一般韌性與高韌性三類構材韌性用盡點評估其各別之耐震能力，後再以最大者為建築物所具有之基本耐震能力。本手冊主要適用對象為低矮含牆建築物，其一般考慮牆效應下之基本振動週期約在 0.1~0.4 秒之間，又 94 年版之建築物耐震設計規範中反應譜短週期等加速度段與等速度段之分界 T0 在 0.6~0.7 秒左右，所以本手冊適用之建築物其結構系統地震力折減係數則落於等能量法則之區段，故以 Fu = 2 R − 1 計算與韌性相關之結構系統地震力折減係數。由於計算結構構材之韌性容量常會依所使用之方法而有不同，且實際構材之延性行為與計算所得一定有相當之誤差存在，所以若要仔細計算每一構材之韌性容量，為一不實用且需耗費時間的方法，因此本手冊對於經判斷屬低韌性構材者，一律以容許韌性容量 Ra =1.3(Fu =1.3)來計算，而一般及高韌性構材者，則分別以容許韌性容量 Ra =2.1 及 3.0 來求值。當然對於經由試驗或可信理論計算所. 3-3.

(36) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 得之韌性容量，亦可使用較詳細分類之容許韌性容量來計算結構系統地震力折減係數。側向強度低韌性. 一般韌性. 高韌性. 側向位移. 圖 3.1 依韌性分類之建築物容量曲線圖. 表 3.1 垂直結構構材依破壞模式之分類垂直結構構材. 說明及判斷方式依破壞機制判斷方式. 依尺寸判斷方式. 矮型 RC 牆. 牆之破壞模式以剪力破壞為主牆之高寬比 ho/Lw 小於等於 3. 高型 RC 牆. 牆之破壞模式以撓曲破壞為主牆之高寬比 ho/Lw 大於 3. 基礎翻轉型 RC 牆牆以基礎破壞後之翻轉為主，無法判斷依第五章規定判斷磚牆. 牆體劈裂. 短柱. 柱之破壞模式以剪力破壞或撓柱之高寬比 ho/D 小於等於 7 及大剪破壞為主. 所有牆. 於2. 細長柱. 柱之破壞模式以撓曲破壞為主柱之高寬比 ho/D 大於 7. 極短柱. 柱之高寬比 ho/D 小於 2，且破柱之高寬比 ho/D 小於等於 2 壞模式以剪力破壞為主. *表中 h0，D 及 Lw 之定義參見圖 3.2 之說明。. 3.2.2 破壞模式判斷於簡易評估法中，構材之強度和為於假設弱柱強梁(破壞於垂直構材)情況下，垂直構材所具有之極限側向強度和，垂直構材之破壞模式. 3-4.

(37) 第三章結構耐震能力評估. 須根據表 3.1 所述之依破壞機制判斷方式或依尺寸判斷方式來加以判斷，其中之依破壞機制判斷方式為藉由比較構材之極限剪力強度與撓曲破壞時對應之剪力來判斷破壞模式，此判斷方式適用於當構材配筋與材料強度有較完整資料時使用，極限剪力強度 Vu 與撓曲破壞強度 Mu 可依本手冊提供之方式或其他合理可信方式計算；另一判斷方式為依構材外觀尺寸判斷，此方式為在構材配筋與材料強度無法完整取得情況下之簡易保守方式，為一粗略之判斷方式，準確性亦可能較不佳，因此其後續之構材強度計算也較為保守。當由表 3.1 中選定垂直構材之破壞模式後，則後續之強度與韌性容量計算則需選用本手冊所對應之計算方式，不得交互使用。. 眉牆. RC牆或磚牆. 窗台. 窗台. 圖 3.2 含牆構架尺寸標示說明圖 [說明] 本手冊針對之目標為低於五層樓之老舊建築物，所以若以柱尺寸為 40x40cm 之柱為例，假設其主筋量為 1.5%，箍筋假設為#3@30cm，則其柱頂與柱底降伏強度合約在 36t-m 左右，柱提供之剪力強度約為 16t 左右，如此則當柱淨高大於 36/16=2.25m 時，即高寬比 ho/D=2.25/0.4=5.6 以上時柱可能會由撓曲破壞控制，同樣若取柱尺寸為 30x30cm 之柱為例，則高寬比 ho/D 大於 6.1 時柱可能會由撓曲破壞控制，因此本手冊保守的建議，在無法取得原設計圖說及無鋼筋量檢測結果情況下，對柱高寬比 ho/D 大於 7 者，可假設其破壞模式為撓曲破壞。. 3.2.3 構材強度與韌性計算垂直構材之強度計算需依選用之破壞機制判斷方式選用所對應之. 3-5.

(38) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 計算方式。 3.2.3.1 依破壞機制模式之強度計算 (A) 柱構材 (A.1) 極限強度. (1) 基本原則本章節內容為用於計算單柱構材及具翼牆柱構材於翼牆反平面方向之強度及其韌性容量，對於具翼牆柱構材其於翼牆反平面方向之行為，基本原則為忽略翼牆之效應。混凝土及鋼筋之材料強度應盡量使用現地取樣之試驗值，於現地取樣不足之情況下，混凝土抗壓強度 f c' 可使用 120 kg/cm2，鋼筋之降伏強度可使用 2800 kg/cm2 來取代。計算構材強度時柱所受之軸向力可依實際結構分析所得值，或使用評估樓層需承受之垂直載重除以該樓層承重垂直構材斷面積和後之平均軸向應力來計算替代。. (2) 極限撓曲強度柱構材於各主軸方向之極限撓曲強度依下列方式計算:. (a).  N  M u = 0.8 At f y d + 0.5Nd 1 − (kg-cm) '   A f g c  . (3.4). 其中. At = 受拉鋼筋之斷面積 (cm2) ，可取為柱縱向 ( 垂直 ) 鋼筋總斷面積之 1/2，或 0.005Ag。 d = 柱之有效深度(cm)，可取為 0.8D，D 為柱之淨深度。 Ag = 不包括翼牆之總斷面積(cm2)， N = 柱所受之軸向力(kg)。 (b) 依「混凝土工程設計規範與解說」中規定之方式計算所得。 (c) 使用 3.6 節規定之彎矩曲率法計算。. 3-6.

(39) 第三章結構耐震能力評估. (3) 極限剪力強度柱構材於各主軸方向之極限剪力強度 Vu 依下列方式計算:. (a) 非塑鉸區  N Vu1 = 0.8 f c' Ae 1 +  140 A g .   + Ash f yh d (kg)  a . (3.5a). (b) 塑鉸區  N Vu 2 = 0.8 f c' Ae  0.4 +  140 Ag .   + Ash f yh d (kg)  a . (3.5b). 其中:. Ash : 剪力鋼筋於垂直間距 a 內之斷面積(cm2)。 a : 剪力鋼筋之垂直間距(cm)。 Ae : 有效剪力面積，可取為 0.8Ag (cm2)。 fyh : 剪力鋼筋之降伏強度(kg/cm2)。在無原設計圖說及無完整鋼筋量檢測結果情況下，(3.5a-3.5b)式中可取 Ash =1.2(=1.42x0.85) cm2 及 a =30 cm 直接計算。在使用 3.5a 與 3.5b 式計算剪力強度時，須注意塑鉸區與非塑鉸區之箍筋間距於一般情況下並不相同。 (A.2) 韌性容量與極限側向力柱構材於各主軸方向之可使用容許韌性容量 Ra 與極限側向力 Qu 依下列方式計算:. (a) 剪力破壞: 當Vu1 ≤ 2 M u / h0 或 Vu 2 ≤ 1.5M u / h0 Ra = 1.5 ； Qu = min (Vu1 , Vu 2 ). (3.6a). 當柱之高寬比 ho/D 小於 2 時，容許韌性容量 Ra 值取為 1.25。. (b) 撓剪破壞: 當Vu1 > 2 M u / h0 及 1.5M u / h0 < Vu 2 ≤ 2 M u / h0 Ra = 2.5 ； Qu = Vu 2. (3.6b). (c) 撓曲破壞: 當Vu1 > 2 M u / h0 及 Vu 2 > 2 M u / h0. 3-7.

(40) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. Ra = 3.5 ； Qu = 2 M u / h0. (3.6c). 當柱底部與頂部之撓曲強度不同時，上式中之 Mu 需以 ( M uT + M uB ) / 2.0 取代。 [說明] 因柱構材可能沿不同主軸方向產生彎矩降伏，因此剪力強度應分別按各主軸方向計算。柱之塑鉸區由於承受極大的反覆彎矩，混凝土必定會產生相當程度之開裂與剝離，因此在此情形下，塑鉸區混凝土所能承擔之剪應力必定有所下降。在 Priestley 等人(1994)之研究中認為混凝土之抗剪強度會隨韌性增加而降低，提出下列公式 V = Vs + Vc + Va Ash f yh hc Vs = cot θ s Vc = k f c' Ae. 式中 Va 為施加軸力所提供之剪力強度，Ae 為 0.8 倍的柱斷面積，k 為與韌性 R 有關之係數，對於普通混凝土為. k = 0.93 ; R < 2.0 k = 0.93 − 0.305( R − 2) ; 2 ≤ R ≤ 4 k = 0.32 ; R > 4 Aschheim 等人(1992)亦提出與軸壓力及韌性 R 有關之混凝土剪力強度計算式 Vc = 0.93(k + N / 140 Ag ) f c' Ae. k=. 4−R ≥0 3. 另 Moehle 等人(2000)亦對混凝土剪力強度提出計算式，其認為對於一受撓之混凝土柱，由於撓曲應力與剪切應力之交互作用及裂縫之生成，混凝土剪力強度會因此而折減，並將此一效應採用比值 a/d 來表示，其中 a 為由最大彎矩點到反曲點之距離(本手冊中假設為 h0/2)，其所提出之計算式為   0.93 f ' N c  A 1+ Vc = k '  g  a/d 0.5 Ag f c   其中 k 為對塑鉸區中考慮強度折減之與位移韌性有關的係數，其值介於 1.0 到 0.7 之間。. ATC-40 中則建議對於塑鉸區混凝土所能提供之剪力強度約取為非塑鉸區強度. 3-8.

(41) 第三章結構耐震能力評估. 之一半，以下式表示之 Vc = 0.53(1 + F ) f c' Ae. ；塑鉸區. Vc = 0.53(0.5 + F ) f c' Ae ；非塑鉸區. 根據國家地震工程研究中心對於混凝土柱之試驗結果顯示， Priestley 與. Aschheim 等人所提出之剪力強度計算式最為接近實驗所得之結果，另採 ACI 與 ATC-40 之計算結果則過於保守，但考慮 Priestley 與 Aschheim 等人及地震中心試驗皆以單柱為分析對象，其柱之變形為單曲率，非建築結構之雙曲率情況，所以將其強度稍加折減，係數由 0.93 降為 0.80。另柱構材於完全撓曲破壞情況下，本手冊之規定容許韌性為 3.5，所以此情況下對應之 k 值取為 0.4。. (B) RC 牆 (B.1) 極限強度. (1) 基本原則本章節內容為用於計算兩端皆具有端構材(柱)RC 牆體或兩端皆無端構材 RC 牆體之面內強度及其所對應之韌性容量，對於 RC 牆體僅單一端具有端構材或柱構材具有翼牆者，其計算方式則根據 3.2.3.1(C)節之規定。混凝土及鋼筋之材料強度、牆體所受之軸向力依照 3.2.3.1(A)節中對於柱構材之相關規定。. (2) 極限撓曲強度 RC 牆於面內方向之極限撓曲強度依下列方式計算: (a). M u = Atc f y Lw + 0.5 Asv f yv Lw + 0.5NLw (kg-cm). (3.7). 其中. Atc = 端構材(柱)底部之縱向鋼筋斷面積和(cm2)，可取為 0.01Ag；若 RC 牆兩端柱之配筋不同時，則 Mu 要分別計算後取小值。 Lw = 牆兩端柱之柱心間的距離(cm)，兩端無端柱時，Lw 為牆之寬度減掉 2 倍牆寬。 3-9.

(42) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. Asv = RC 牆內縱向(垂直)鋼筋斷面積和(cm2)，可取為 0.002Aw，Aw 為 RC 牆之總斷面積(cm2)。 fyv : RC 牆縱向(垂直)鋼筋之降伏強度(kg/cm2)。 N = 牆所受之軸向力(kg)。若 RC 牆兩端柱之配筋不同時，則 Mu 要分別計算後並取大者用於破壞模式之判斷，但若經判斷屬於撓曲破壞控制情況時，則應取小者於極限側向力 Qu 之計算。. (b) 使用 3.6 節規定之彎矩曲率法計算。 (3) 極限剪力強度 RC 牆於面內方向之極限剪力強度 Vu 依下列方式計算: Vu = 0.8 f c' Aw + Ash f yh. Le (kg) a. (3.8). 其中:. Ash : RC 牆內(不包括端柱)水平剪力鋼筋於垂直間距 a 內之斷面積 (cm2)。 Aw : RC 牆包括端柱之總斷面積(cm2)。 a : RC 牆剪力鋼筋之垂直間距(cm)。 Le : 有效寬度= min(h0 , Lw)，(cm2)。在無原設計圖說及無完整鋼筋量檢測結果情況下， (3.8) 式中可取 Ash. =0.6(=0.71x0.85) cm2 及 a =30 cm 直接計算。 (B.2) 韌性容量與極限側向力 Qu. RC 牆於面內方向之可使用容許韌性容量 Ra 與極限側向力依下列方式計算:. (a) 剪力控制: 當Vu ≤ 1.3M u / h0 Ra = 1.5 ； Qu = Vu. (3.9a). (b) 撓曲控制: 當Vu > 1.3M u / h0 Ra = 2.5 ； Qu = 1.3M u / h0 3-10. (3.9b).

(43) 第三章結構耐震能力評估. (B.3) 開孔牆體之強度修正對於具有開孔之 RC 牆體，(3.8)式計算所得之極限剪力強度需乘以折減因子η 調整，其中η 與開孔之長度有關，依下式計算 η = 1− ∑. Li. Lw. (3.10). 其中. ∑ Li =. 開孔位置之長度總和。. 對於具端柱之 RC 牆，若其開孔位置之長度總和大於牆寬 Lw 之一半. (η <0.5) 或開孔之高度大於樓層高度 0.6 倍時，則不應將 RC 牆與端柱視為一體，而應視為具翼牆之柱構材或 RC 牆體僅單一端具有端構材之情況來處理。對於不具端柱之 RC 牆，若其開孔位置之長度總和大於牆寬 Lw 之一半時(η <0.5)，則應將原 RC 牆視情況分段計算其強度，不應視為一體之情況計算強度。 [說明] 本手冊對於 RC 牆體之極限剪力強度計算(3.8 式)採用較簡易之計算公式，該公式主要以混凝土工程設計規範為基礎，再根據所蒐集之成功大學、國家地震工程研究中心所完成之低矮型 RC 牆試體共 36 座 RC 牆的試驗結果迴歸而得，在圖 3.3 中之橫軸為牆體試驗強度，縱軸為依 3.8 式(簡易假設鋼筋間距 a=30 cm 及 fy=2800. kg/cm2)計算所得之強度，由圖中可以得知大部份試體依 3.8 式計算所得之強度皆為偏保守，僅有兩個試體為偏不保守，但此兩試體為兩層構架含牆試體，其破壞機制為梁破壞控制，所以與本節假設情況不同，故 3.8 式計算所得之強度雖偏保守但仍能有效反應出牆體之強度。(3.8)式之準確度雖然無法與一些先進理論方式如軟化壓桿、CSMM 模型般，但此些分析模型之參數設定過於複雜，常常會被誤用，且若在材料強度、鋼筋配置皆缺乏之情況下，(3.8)式是比些分析模型實用且易被工程師正確使用的。另在 3.9a 與 3.9b 式中判斷破壞模式時為依據 Benjamin 與 Williams(1957)研究之建議，將 RC 剪力牆之反曲點取為牆高之 3/4。對於具有開孔之 RC 牆體之強度折減公式，黃世建等人(2002)曾對不同形式開. 3-11.

(44) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 口 RC 牆非韌性構架進行一系列之耐震試驗，其發現強度之折減與開孔之長度較有關，但與面積較無關連。另外日本建築防災協會之”既存 RC 造建築物耐震診断基準” 中亦有相關之修正式，本手冊主要依據黃世建等人之研究成果配合日本建築防災協會”既存 RC 造建築物耐震診断基準”之相關規定提出開孔 RC 牆之相關分析方式。. unit : t. Vu (calculated). 200.0. 100.0. 0.0 0.0. 100.0 Vu (test). 200.0. 圖 3.3 RC 牆體試驗強度與計算所得強度比較圖. (C) 具翼牆之柱構材 (RC 牆體僅單一端具柱構材) (C.1) 極限強度. (1) 基本原則本節內容為用於計算柱構材具有翼牆或 RC 牆體僅單一端具有端柱者之面內強度及其所對應之韌性容量。對於翼牆長度小於考慮方向柱深. 1/2 者，可忽略翼牆之效應，視為單柱形式考慮。若翼牆長度大於考慮方向柱深 3 倍且牆斷面積大於柱斷面積時，則應將柱斷面積轉換為牆之等值厚度，將其面內行為視為無端構材之 RC 牆體來考慮。混凝土及鋼筋之材料強度、牆體或柱所受之軸向力依照 3.2.3.1(A) 節中對於柱構材之相關規定。. (2) 極限撓曲強度具 RC 翼牆柱構材於牆面內方向之極限撓曲強度依下列方式計算:. 3-12.

(45) 第三章結構耐震能力評估.  N   (kg-cm) M u = (0.8 + β ) At f y d + 0.5Nd 1 + β − '  A f ∑ c  . (3.11). 其中 β = 受壓側牆之長度除以柱深度(= Li / D ). ∑ A=. 柱與牆之總斷面積。. At = 受拉鋼筋之斷面積(cm2)，單側有翼牆時，取柱縱向鋼筋斷面積(或 0.01Ag)之 1/2；兩側有翼牆時，取柱縱向鋼筋斷面積與牆縱向鋼筋斷面積之較小者。當柱構材兩側皆具有不同 RC 翼牆時，其極限撓曲強度則需分兩次計算，並取大者用於破壞模式之判斷，但若經判斷屬於撓曲破壞控制情況時，則應取小者於極限側向力 Qu 之計算。. (3) 極限剪力強度具 RC 翼牆柱構材於牆面內方向之極限剪力強度 Vu 依下列方式計算: Vu = max(Vuc ,Vuw ). (3.12). 其中. Vuc :為依(3.5)式於不考慮翼牆效應下計算所得之剪力強度。 Vuw:為依(3.8)式計算所得之剪力強度。 (C.2) 韌性容量與極限側向力 Qu 具 RC 翼牆柱構材於牆面內方向之可使用容許韌性容量 Ra 與極限側向力依下列方式計算:. (a) 當 Vu ≤ 1.5M u / h0 Ra = 1.5 ； Qu = Vu. (3.13a). (b) 當Vu > 1.5M u / h0 Ra = 2.5 ； Qu = 1.5M u / h0. (3.13b). (D) 磚構材 (D.1) 極限強度. 3-13.

(46) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. (1) 基本原則本節內容為用於計算 RC 構架內填充之磚牆或加強磚造結構磚牆部份之強度與韌性。對於構材內填充之磚牆若其兩側皆無柱(或其他豎向構材)或牆之開口面積大於整體面積一半時，則此牆體可以忽略不計其效應，圖 3.4 中為幾種可不考慮磚牆效應之填充磚牆構架。磚與水泥砂漿強度應盡量依第二章規定使用現地取樣之試驗值，於現地取樣不足之情況下，紅磚抗壓強度 f bc 可使用 100 kg/cm2，水泥砂漿抗壓強度 f mc 可使用 80 kg/cm2 來取代。加強磚造結構其承重磚牆所受之軸向力可依實際結構分析所得值，或使用評估樓層需承受之垂直載重除以該樓層承重垂直構材斷面積和後之平均軸向應力來計算替代，並可以此增加之軸向應力合理推算砂漿摩擦力提高後所增加之側向強度；另加強磚造結構磚因過梁或混凝土柱之乾縮所造成之側向強度亦可依可信理論計入，不必依本手冊之規定來取值。兩側未與柱接. 兩側開門. 開孔過大. 兩側開窗. 圖 3.4 不需考慮磚牆效應之填充磚牆構架情形. (2) 極限剪力強度 RC 構架內填充之磚牆或之極限剪力強度 Vu 依下列方式計算: Vu =. ). (. 0.4α tb 2 Weff + ho2 + Weff4 + 14Weff2 ho2 + ho4 f t (kg) 15ho. 其中 f t = 0.13 f mc + 0.435( f mc + f bc ). 3-14. (kg/cm2). (3.14).

(47) 第三章結構耐震能力評估. α = 0.11 α = 0.26. Weff ho Weff ho. (三面圍束，單一側未與柱相接) (四面圍束). Weff :磚牆之有效寬度=min(h0, W)，W 為磚牆之寬度(cm)。 tb :磚牆之厚度(cm)。對於加強磚造結構之磚牆，可將紅磚抗壓強度 f bc 及水泥砂漿抗壓強度 f mc 提高 10%後依 3.14 式計算其極限剪力強度。 (D.2) 韌性容量與極限側向力 Qu. RC 構架內填充之磚牆或加強磚造結構磚牆部份之可使用韌性容量 R 與極限側向力依下列方式計算:. Ra = 1.5 ； Qu = Vu. (3.15). [說明] 紅磚抗壓強度 fbc 經王惠君等人調查發現台灣隧道窯、包仔窯等現所燒製之紅磚發現其強度範圍在 60~400 kg/cm2 之間，但大部份都符合 CNS 二等磚(fbc >100. kg/cm2)之等級。許茂雄教授曾建議水泥砂漿抗壓強度若使用 80 kg/cm2 可表現出中部地區現有沿街店舖之特性。所以本手冊綜合其研究，建議現地取樣不足之情況下，紅磚抗壓強度可使用 100 kg/cm2，水泥砂漿抗壓強度可使用 80 kg/cm2 來取代。. 3.2.3.2 依尺寸判斷破壞模式之強度計算 (A) 柱構材極限側向力與韌性容量細長柱、短柱及極短柱於各主軸方向之極限側向強度 Qu 與容許韌性容量 Ra 依下列方式計算:. (a) 細長柱: Qu = 9.0 Ag (kg)； Ra = 3.5. (3.16a). (b) 短柱: Qu = 10.0 Ag (kg)； Ra = 2.5. (3.16b). (c) 極短柱: Qu = 12.0 Ag (kg)； Ra = 1.5. (3.16c). 其中 Ag 為柱(含翼牆)之總斷面積(cm2)。. 3-15.

(48) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. (B) RC 牆極限側向力與韌性容量矮型 RC 牆及高型 RC 牆面內之極限側向強度與容許韌性容量 Ra 依下列方式計算:. (a) 矮型 RC 牆: Qu = 15 Aw (kg) ； Ra = 1.5. (3.17a). (b) 高型 RC 牆: Qu = 12 Aw (kg) ； Ra = 2.5. (3.17b). 其中 Aw 為 RC 牆(含端柱)之總斷面積(cm2)。 [說明] 3.17 式之剪力強度計算公式為將圖 3.3 中依(3.8)式計算所得之剪力強度乘以折減因子 0.85 為依據而得之簡易公式。. (C) 具翼牆之柱構材 (RC 牆體僅單一端具柱構材) 對於翼牆長度小於考慮方向柱深者，可忽略翼牆之效應，視為單柱形式考慮。若翼牆斷面積大於柱斷面積時，則依 3.2.3.2(B)之規定計算，反之則依 3.2.3.2(A)之規定計算。 (D) 磚牆極限側向力與韌性容量磚牆面內之極限側向強度與容許韌性容量依其圍束狀況採下列方式計算:. (a) 四面圍束: Qu = 4.0Weff tb (kg) ； Ra = 1.5. (3.18a). (b) 三面圍束: Qu = 2.0Weff tb (kg) ； Ra = 1.5. (3.18b). 3.3 形狀指標由 3.2 節所得之基本耐震能力 S0 為在不考慮其他影響耐震性能因素下，計算所得之結構物耐震能力，因為所有計算皆以構材強度為計算基準，並未考慮結構配置及老化劣化等因素，所以需要將所得之基本耐震能力乘以若干調整因子來調整以反應結構之實際情況，於此採用之關於結構平立面(形狀)特性的調整因子共有四項，分別為構材平面配置 q1、立面強度分佈 q2、平面不規則性 q3 與立面不規則性 q4。則形狀指標 ID 依下式計算:. 3-16.

(49) 第三章結構耐震能力評估. I D = ( q1 + q2 + q3 + q4 ) − 3 > 0.5. (3.19). 3.3.1 構材平面配置調整因子 q1 構材平面配置調整因子為依據各層樓剛心與質心之偏心率加權平均而得，其依下列步驟計算. (a) 計算所有樓層之偏心率 ei (圖 3.5).   m   ∑ α jQ j x j j =1  ei = m − xi  / Li     ∑ α jQ j   j =1. (3.20). 其中 α j : 第 j 個構材之有效強度因子，高韌性構材取為 0.7，一般韌性構材取. 為 0.85，低韌性構材取為 1.0。. Qj : 評估樓層第 j 個構材依 3.2 節計算所得於所考慮方向之極限強度，若為牆構材則需考量為其強度之有效分量。. xj : 評估樓層第 j 個構材至參考點之投射距離。. xi : 第 k 樓層質心至參考點之投射距離，可採樓層平面之幾何中心。 Lk : 第 k 樓層於所考慮方向之平面寬度。 m : 評估樓層需考慮強度貢獻之垂直構材的總數。 xk 構材1. 構材3. 構材2. 考慮方向. 質心. 參考點. *構材 2 之有效分量為 Q2 cos b ，b 為構材主軸方向與考慮方向之夾角。. 圖 3.5 計算樓層偏心率之尺寸示意圖. 3-17.

(50) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. (b) 以評估樓層 k 及其上面樓層重量 W 與離基面高度 h 乘積為加權計算該樓層平均偏心率 ek n. ek =. ∑W h e i =k n. i i i. ∑W h i =k. (3.21). i i. (b) 依下式計算構材平面配置調整因子 q1 =1.0 ; 當 e < 0.1 q1 = 1.1 − e ; 當 0.1 ≤ e ≤ 0.4. (3.22). q1 =0.7 ; 當 e > 0.4. 3.3.2 立面強度分佈調整因子 q2 立面強度分分佈調整因子主要於反應建築物之弱層效應與立面強度分佈之均勻性，其依下列步驟計算. (a) 依下式計算評估樓層(k 層)與其上樓層(k+1 層)之構材的強度和 m. Qk = ∑ α j Q j. (3.23). j =1. 其中 α j 依 3.20 式之規定取值。. (b) 依下式計算立面強度分布調整因子 q2 q2 =1.0 ; 當 Qk / Qk +1 > 1.0 q2 = Qk / Qk +1 ; 當 0.6 ≤ Qk / Qk +1 ≤ 1.0. (3.24). q2 =0.6 ; 當 Q k / Q k + 1 < 0.6. 3.3.3 平面不規則性調整因子 q3 對於平面具不規則性之建築物，構材進入非彈性的時機可能較不一致，因此破壞會先集中發生在局部應力較大之構材，所以本手冊以平面. 3-18.

(51) 第三章結構耐震能力評估. 不規則性調整因子 q3 來調整其耐震能力，表 3.2 中列出幾種平面不規則性之判斷方式與其對應之調整因子，對於若有表 3.2 中未列出但確會影響建築物耐震能力之平面不規則性或建築物具有多種平面不規則性，則設計者需判斷其影響程度並選取適當之調整因子。本節之平面不規則性主要為幾何形狀不規則與樓版勁度不連續兩項，至於質心與剛心間偏心之不規則性已經於 3.3.1 節中計入其影響，於此不必重覆考慮此效應。表 3.2 平面不規則性種類與調整因子方式. q3. A/L > 15%. 0.9. A/L > 30%. 0.8. --. 0.9. H/L > 5.0. 0.9. H/L > 8.0. 0.8. A1/A > 15%. 0.9. A1/A > 30%. 0.8. 平面不規則性種類. 1. 具凹角性(凸角性) 結構及其側力抵抗系統的平面幾何形狀具有凹角者，超過凹角部份之結構尺寸於沿該方向結構總長之比值. A/L 大於 15%以上者(參考圖 3.6a)。 2. 樓版不連續性樓版具有急遽不連續性或勁度不連續性，包含切角或開孔，其面積超過全部面積 50%以上者，或兩層間有效樓版勁度之變化超過 50%者(參考圖 3.6b)。. 3. 細長性結構平面長寬比 H/L 大於 5.0 以上者。. 4. 平面歪斜性結構整體平面由具不同主軸方向之平面所組成，且主要附屬平面之面積 A1 與所有面積 A 之比值 A1/A 大於. A/L>15%. A. 15%以上者(參考圖 3.6c)。. A/L>15%. L A. A. A. L. A/L>15%. 圖 3.6a 具凹角性(凸角性)平面示意圖. 3-19.

(52) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 剛性樓版. 柔性樓版開孔. 抗側力系統之垂直構材. 圖 3.6b 具樓版不連續性平面示意圖. A1. A1. 圖 3.6c 具不同主軸方向平面結構與面積 A1 計算示意圖. 3.3.4 立面不規則性調整因子 q4 對於立面具不規則性之建築物，其於地震下各層樓之動態反應及引致之樓層側向力較為複雜，樓層之非彈性反應可能較不均勻，所以本手冊以立面不規則性調整因子 q4 來調整其耐震能力，表 3.3 中列出幾種立面不規則性之判斷方式與其對應之調整因子，對於若有表 3.3 中未列出但確會影響建築物耐震能力之立面不規則性，則設計者需判斷其影響程度並選取適當之調整因子。若評估分析時，使用動力分析結果來計算 3.2 式中樓層調整指標 IS 者，則形狀指標 ID 可不必考慮本節之立面不規則性調整因子 q4。本節之立面不規則性主要為幾何形狀不規則與重量不規則兩項目，至於弱層之不規則性已經於 3.3.2 節中計入其影響。對於軟層之不規則性，本手冊假設強度與勁度為成比例關係，所以 3.3.2 節中之調整因果亦可反應出軟層不規則性。 3-20.

(53) 第三章結構耐震能力評估. 表 3.3 立面不規則性種類與調整因子方式. q4. W1/W2 > 150%. 0.9. W1/W2 > 200%. 0.8. --. 0.9. 立面不規則性種類. 1.質量不規則性任一層之質量 W1，與其相鄰層質量 W2 的比值 W1/W2 超過 150%者，稱此建築物具質量不規則性。屋頂下一層之質量大於屋頂層質量 150%者，不視為不規則(圖. 3.7a)。 2.立面幾何不規則性任一層抵抗側力結構系統之水平尺度若大於其相鄰層者之 130%以上，視此建築物具立面幾何不規則性，但屋突、閣樓面積甚小時，可不必考慮(圖 3.7b)。. 較重質量. 圖 3.7a 質量不規則性. A. A/L>10%. A/L>25%. L. A. A/L>15%. A. L. A. L. A. 圖 3.7b 立面幾何形狀不規則. 3-21.

(54) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. 3.4 經年指標 IT 經年指標為反應如裂縫、缺陷、老化等可能影響耐震性能之調整指標，經年指標之選取需根據本手冊第二章之檢測結果為依據進行判斷，表 3.4 中列出須考慮之項目與對應之指標值，於表中圈選各項目之指標值後，以最小之指標值代表建築物整體之經年指標 IT。表 3.4 經年指標與其項目檢查項目. 變. 程. 形. 度. 經年指標 IT. 建物傾斜，或有明顯之差異沉陷. 0.7. 基地在填方上或水稻田上. 0.9. 以肉眼可看出梁柱變形. 0.9. 無上述者. 1.0. 漏水，且有鋼筋锈吐出者. 0.8. 以肉眼可明顯看出柱之傾斜者. 0.9. 牆柱之龜裂外牆有許多龜裂者. 0.9. 漏水但無鋼筋锈吐出者. 0.9. 無上述事實者. 1.0. 有痕跡. 0.7. 火災經驗曾發生，但痕跡不明顯. 0.8. 無. 1.0. 曾為化學藥品使用場地或現正使用者. 0.8. 無上述事宜者. 1.0. 30 年以上. 0.8. 建物年數 20 年以上. 0.9. 未滿 20 年. 1.0. 外部老朽而有明顯剝落者. 0.9. 裝修狀態內部變質，有明顯剝落者. 0.9. 用. 途. 無特殊問題者. 3.5 耐震能力標準建築物各樓層耐震能力 Sc 合格之標準為:. 3-22. 1.0.

(55) 第三章結構耐震能力評估. S c ≥ S gr × I. (3.25). 其中 I 為用途係數，Sgr 為回歸期 Tr (年)下所對應之地表譜加速度，由下式計算之：. S gr.  T  = r   475 . * S DS. 0.3. (3.26). 建築物剩餘壽命 T 年內超越機率 10% 對應的回歸期 Tr 依下式計算： Tr =. 1 1 − 0.9. 1 T. ； T ≥ 30 年. (3.27). * S DS (T1 ) 為修正後之短週期設計地震水平譜加速度係數，依下式計算. S  * S DS (T1 ) = Fu  DS   Fu  m. (3.28). 其中 T1 為結構物於所考慮方向之基本振動週期， Fu 為式(3.3)中對應於評估樓層之結構系統地震力折減係數， ( S DS / Fu* ) m 則依建築物耐震設計規範之規定計算。對於結構分析中，已考慮土壤結構互制效應者， * (T1 )，亦可採以下之方式短週期設計地震水平譜加速度係數之修正值 S DS 修正: * S DS (T1 ) =. S DS BS. (3.29). 其中 BS 為短週期阻尼修正係數，依表 3.5 規定取值，其與土壤結構互制下之等效阻尼比 ξ eq 有關，等效阻尼比 ξ eq 可依下式計算. ξ eq =. T 1 {ξ s ( s ) 3 + ξ1} 3 T1 r. (3.30). 其中 T1 為結構物於固定基底下計算所得之基本振動週期，Ts 為考慮土壤彈簧與基礎效應下計算所得之基本振動週期； ξ1 為上部結構之阻尼比，可取為 0.05；ξ s 為基礎土壤系統之阻尼比，其值與基礎系統、地盤土壤種類及土壤剪切變形程度有關，可依合理方式計算或直接依表 3.6 取值；另 3.30 式中週期修正因子 r 定義為. 3-23.

(56) 低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究. r = 1+ (. Ts 2 ) T1. (3.31). 表 3.5 短週期結構之阻尼比修正係數 BS (線性內插求值) 有效阻尼比ξ eq (%). BS. 5. 1.00. 10. 1.33. 15. 1.47. 20. 1.60. 表 3.6 基礎土壤系統之阻尼比基礎型式. 筏式基礎. 獨立基腳(有繫梁). 獨立基腳(無繫梁). 0.15. 0.12. 0.10. 0.20. 0.16. 0.12. 基礎週遭土層黏土層，或屬於第一類地盤之砂土層屬於第二、三類地盤之砂土層. 3.6 詳細評估法 3.6.1 一般原則本節所述之詳細評估法為採用非線性側推分析求得結構之容量曲線，後再根據容量震譜之轉換及規定之需求反應譜來求取整體結構之耐震能力，使用本評估方法時，材料強度、鋼筋配置、結構缺陷等細節皆應依第二章建議進行詳細之調查與檢測，並適當反應於結構之分析模擬中。採用本評估方法進行補強設計時，除使整體結構之耐震能力能滿足規定外，另應注意個別構材於需求地震下之損壞(或使用韌性容量)狀況，與整體結構比較下是否會有特別嚴重或不均勻之情況發生。. 3-24.

(57) 第三章結構耐震能力評估. 3.6.2 結構模擬準則 3.6.2.1 模型建立無論構材原始設計是否作為結構抗側力系統之一部份，分析模型應包含所有能提供勁度之構架與構材。即使二維模型已能對規則對稱結構、及含柔性樓版之建物提供適當的結構特性，但建築物宜以三維之構件建立模型、分析及評估，對於具不規則之建物，則須以三維數值模型進行分析與設計。進行詳細評估時，建立之模型需考量及模擬建物受地表震動正負方向作用的反應，即地震力加載方向需同時考量正與負兩方向作用的結果，對於不規則結構物則需再考慮與主軸方向 45 度夾角方向之分析結果。 3.6.2.2 偏心扭矩真實的偏心扭矩效應於分析中必須加以考慮。在建築技術規則中，某一樓層之總偏心扭矩包含下列兩項： •真實偏心扭矩，樓層及其上方所有樓層因質量中心偏移而造成之偏心扭矩，此於分析中可利用將側力加載於質心來反應此效應。 •意外偏心扭矩，水平偏移量為指定樓層水平尺寸 5%的最小值。意外偏心扭矩是虛擬的機制，用以考慮真實發生的扭矩，但在進行彈性分析時並不顯著，於非線性側推分析中可於加載水平力時，同時再外加一扭矩來進行反應此效應，外加扭矩之大小為側向力乘以樓層水平尺寸的 5%。 3.6.2.3 基礎模擬除位於極軟弱之地盤，一般情況下，基礎與土壤可模擬為線彈性元素。對於柱底與 RC 牆底抵抗扭轉或旋轉的束制情況，假設時應確實考慮構架與基礎之相對剛度，其包含土壤之效應與柱接基礎接頭的細節等。當計算建物之週期與動力特性時，土壤與結構互制關係可依第五章相關說明來加以假設模擬。. 3-25.