鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術
與示範例之研擬
內政部建築研究所協同研究報告
中華民國 105 年 12 月
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術
與示範例之研擬
研究主持人：鄭元良 協同主持人：廖文義 研 究 員: 李台光、黃國倫、周楷峻、蕭輔沛 研究助理：婁光銘、邱智佑 研究期程 ：中華民國 105 年 2 月至 105 年 12 月內政部建築研究所協同研究報告
中華民國 105 年 12 月
目 次
表次
VI
圖次
VII
摘要
X
第一章
前言 1-1
第一節
範圍與定義 1-1
第二節
耐震補強之基本要求 1-1
第三節
現況檢視與調查項目 1-2
第四節
設計程序 1-3
第五節
施工 1-3
第二章
規劃與結構設計 2-1
第一節
2.1 補強規劃
2-1
一、一般通則
2-1
二、補強設計策略
2-1
第二節
結構設計 2-5
一、通則
2-5
二、材料強度
2-5
第三章
構材補強 3-1
第一節
鋼筋混凝土(RC)剪力牆 3-1
一、一般原則
3-1
二、規劃
3-1
三、設計程序
3-3
四、施作方式與結構細節
3-3
五、施工步驟說明與施工照片
3-9
第二節
增設翼牆補強 3-12
一、一般原則
3-12
二、規劃
3-13
目次鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
三、設計程序
3-13
四、施作方式與結構細節
3-14
五、施工步驟說明與施工照片
3-16
第三節
RC 包覆韌性補強 3-18
第四節
柱包覆鋼板補強 3-20
第五節碳纖維
(CFRP)包覆補強 3-22
第六節
加強磚造結構之補強 3-25
一、概要
3-25
二、耐震性能需求
3-25
三、磚牆內增設加強
RC 柱 3-25
四、鋼筋網水泥砂漿補強牆體
3-26
五、碳纖維貼覆補強
3-27
第四章 結構系統補強
4-1
第一節
鋼筋混凝土(RC)剪力牆 4-1
一、一般原則
4-1
二、規劃
4-1
三、設計程序
4-3
四、施作方式與結構細節
4-5
五、施工步驟說明與施工照片
4-9
六、
RC 開口剪力牆補強 4-13
七、設計概要說明
4-13
八、開口牆施工概要說明
4-15
第二節
鋼造斜撐或鋼板剪力牆 4-17
一、一般原則
4-17
二、規劃
4-19
三、設計程序
4-20
四、施作方式與結構細節
4-24
五、施工步驟說明與施工照片
4-29
第三節
挫屈束制支撐 4-32
一、補強設計規劃
4-33
二、設計程序
4-34
三、施工步驟與結構細節
4-36
第四節
消能補強 4-37
一、一般原則
4-37
二、液態黏性阻尼器之消能補強
4-39
三、黏彈性阻尼器之消能補強
4-41
四、其他遲滯消能系統
4-43
第五節
其他補強技術 4-43
一、一般原則
4-43
二、增加扶壁
4-43
三、增加空間構架
4-44
四、其他補強技術
4-47
第六節
非結構構材 4-47
一、一般原則
4-47
二、耐震目標
4-47
三、規劃
4-47
第五章 基礎補強
5-1
第一節
基礎補強需求 5-1
第二節
補強設計原則 5-2
第三節
補強工法與措施 5-3
第四節
結構細節及其他注意事項 5-6
第六章
補強設計範例(一): 醫院結構 6-1
第一節
建築物基本資料與結構現況 6-1
第二節
耐震能力詳細評估分析 6-3
目次鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
第三節
耐震補強方案 6-7
一、補強方案一：增設外部構架與位移型消能斜撐
6-7
二、補強方案二：增設外部構架與速度型消能元件
6-15
三、補強方案三：增設鋼斜撐補強
6-22
四、補強方案四：增設開口
RC 牆 6-31
第七章
補強設計範例(二): 住商混合大樓 7-1
第一節
建築物基本資料與結構現況 7-1
第二節
耐震能力詳細評估分析 7-3
第三節
耐震補強方案 7-8
一、補強方案一：增設位移型消能斜撐
7-8
二、補強方案二：增設
RC 剪力牆 7-12
第八章
結論與建議 8-1
參考書目
R-1
附錄
A 化學植筋在低強度混凝土中剪力行為之研究 A-1
A.1 研究目的 A-1
A.1.1 錨錠錨栓
A-2
A.1.2 ACI 318-14 規範之錨栓計算剪力強度 A-4
A.2 試驗參數設定 A-5
A.3 試體與夾具規劃
A-6
A.4 材料試驗
A-8
A.5 試驗結果與討論 A-9
附錄
B 構件非線性行為模擬 B-1
B.1 雙曲率 RC 柱之模擬 B-1
B.2 RC 牆之模擬 B-3
B.3 磚牆之水平極限強度 B-8
期中審查意見回覆
B-10
期末審查意見回覆
B-12
附錄
C 醫院設計範例圖說 C-1
附錄
D 住商混合住宅設計範例圖說 D-1
附錄
E 鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊 E-1
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
表 次
表
3.1 碳纖維貼片之規格 3-23
表
3.2 裂縫填縫材料適用範圍 3-28
表
4.2-1 鋼構架補強結構之損壞機制 4-20
表
4.2-2 補強鋼構架之塑性轉角容量 4-23
表
4.2-3 鋼斜撐非線性分析之模擬參數 4-24
表
6.1 建築物現況調查結果彙整表 6-1
表
6.2 耐震性能目標 6-4
表
6.3 現況耐震能力評估結果 6-5
表
6.4 X 向阻尼器等效阻尼比計算表 6-15
表
6.5 Y 向阻尼器等效阻尼比計算表 6-20
表
6.6 鋼斜撐軸力非線性鉸參數 6-27
表
6.7 鋼斜撐軸力非線性鉸參數 6-28
表
6.8 鋼框架斜撐補強之耐震能力評估結果 6-31
表
6.9 開口 RC 牆剪力非線性鉸參數 6-36
表
6.10 開口剪力牆補強之耐震能力評估結果 6-39
表
7.1 : 建築物現況調查結果彙整表 7-1
表
7.2： 非線性分析之模擬參數-RC 梁 7-4
表
7.3： 非線性分析之模擬參數─RC 柱 7-4
表
7.4： 非線性分析之模擬參數─RC 牆 7-5
表
7.5 耐震性能目標 7-5
表
7.6 現況耐震能力評估結果 7-6
圖 次
圖
3.1 擴柱立面詳圖、斷面詳圖、施工步驟說明 3-4
圖
3.2 擴柱主筋續接範圍 3-4
圖
3.3 擴柱柱頂處理 3-4
圖
3.4 擴柱斷面詳圖 3-6
圖
3.5a 直接基礎基礎詳圖 3-7
圖
3.5b 有地下室(非外牆處)基礎詳圖
3-8
圖
3.6 翼牆補強設計參考圖 3-15
圖
3.7 柱與矮牆或眉牆連接時之補強 3-18
圖
3.9 鋼板包覆補強斷面圖 3-19
圖
3.10 柱與牆體連接之補強 3-20
圖
3.11 柱與矮牆連接之補強 3-20
圖
3.12 柱包覆鋼板補強之間隙位置 3-21
圖
3.13 磚造牆體內增設加強 RC 柱 3-25
圖
3.14 鋼筋網水泥砂漿補強磚牆 3-27
圖
4.1 RC 構架中填充 RC 牆與配筋示意圖 4-2
圖
4.2 RC 剪力牆補強平剖面示意圖，(a)新設牆(b)加厚原牆 4-5
圖
4.3 RC 剪力牆補強立剖面示意圖，(a)新設牆(b)加厚原牆 4-6
圖
4.4 填充 RC 牆與既有結構以植筋方式連接 4-7
圖
4.5 錨錠位置間距示意圖 4-7
圖
4.6a 填充 RC 牆與既有結構以將混凝土切成槽狀連結 4-8
圖
4.6b 填充 RC 牆與既有結構以槽狀混凝土塊連接方式 4-8
圖
4.7a 典型開口 RC 牆鋼筋配置圖 4-14
圖
4.7b RC 牆開口處補強筋配置圖 4-14
圖
4.8 增設鋼構材補強示意圖 4-18
圖
4.9 常見之鋼構架型式示意圖 4-19
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
圖
4.10 鋼造構材之載重-變形曲線示意圖 4-23
圖
4.11 鋼斜撐及鋼構與 RC 構架接合配置示意圖 4-25
圖
4.12 鋼板牆及鋼構與 RC 構架接合配置示意圖 4-26
圖
4.13a 鋼構架與既存 RC 構架之間接結合方式圖 4-26
圖
4.13b 各種不同鋼構與 RC 結合型式圖 4-26
圖
4.14 接合灌漿部位示意圖 4-28
圖
4.15 梁柱角隅接合板受斜撐軸力與梁柱開合效應受力示意圖 4-35
圖
4.16 中間接合板受力示意圖 4-35
圖
4.17 新外部構架與既有結構力傳遞 4-44
圖
4.18 新設外部構架與既有梁連接圖 4-45
圖
5.1 基礎之補強工法 5-6
圖
6.1 現況平立面圖 6-2
圖
6.2 結構分析模型圖 6-4
圖
6.3a X 向於性能點下之塑鉸圖
6-6
圖
6.3b Y 向於性能點下之塑鉸圖 6-6
圖
6.4 BRB 的立面配置型式 6-7
圖
6.5a 補強後結構 X 向之塑鉸圖
6-8
圖
6.5b 補強前後結構 X 向之容量曲線 6-8
圖
6.6 隅板與梁柱接面之分力圖 6-9
圖
6.7 下角隅板與預埋構件錨錠圖 6-9
圖
6.8 中央隅板與預埋構件錨錠圖 6-11
圖
6.9 新增梁與既有梁連接方式圖 6-12
圖
6.10a X 向基礎補強圖(斷面圖) 6-12
圖
6.10b X 向基礎補強圖(正視圖) 6-13
圖
6.11 Y 向基礎補強圖 6-13
圖
6.12: 補強後結構 Y 向之塑鉸圖 6-14
圖
6.13 補強前後結構 Y 向之容量曲線 6-14
圖
6.14 阻尼器立面配置型式 6-16
圖
6.15(a) 記錄 TCU052 之調整前後正規化反應譜圖 6-18
圖
6.15(b) X 向補強前後歷時分析之基底剪力與屋頂位移比較圖 6-18
圖
6.16 X 向補強前後歷時分析基底剪力比較圖 6-19
圖
6.17 X 向補強前後歷時分析基底剪力比較圖 6-19
圖
6.18(a) X 向阻尼器配置大樣圖 6-21
圖
6.18(b) Y 向阻尼器配置大樣圖 6-21
圖
6.19 補強後立面圖 6-22
圖
7.1 分析建物結構平面圖 7-2
圖
7.2 混凝土構材側向力與變形之關係圖 7-3
圖
7.3 結構物分析模型 7-7
圖
7.4 現況結構塑鉸圖 7-7
圖
7.5a 現況結構 X 向之容量曲線及 PGA-Displacement 圖 7-7
圖
7.5b 現況結構 Y 向之容量曲線及 PGA-Displacement 圖 7-8
圖
7.6 現況結構第一振態變位圖 7-8
圖
7.7 BRB 補強立面配置圖 7-10
圖
7.8 地下室(Line-1)新增單向擴柱圖 7-10
圖
7.9 補強前後結構 X 向之容量曲線比較圖 7-11
圖
7.10 X 向補強後結構塑鉸圖 7-11
圖
7.11 補強後結構 X 向之容量曲線及 PGA-Displacement 圖 7-11
圖
7.12 BRB 補強立面配置圖 7-13
圖
7.13 原 RC 牆加厚與增設端構材剖面圖 7-13
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
摘 要
關鍵詞：建築物、耐震補強、鋼筋混凝土 一、研究緣起 國內一般民間建築物以RC 構架內填充磚牆或 RC 牆之建築物佔大多數，近年 來由於校舍補強計畫之推動，使 RC 結構之評估與補強技術開始受到全面的重視， 也逐漸累積工程實務之經驗，但其主要為針對一般典型校舍建築，而非私有民間建 築，且國震中心研究內容仍以校舍結構濕式補強工法為主，並未考量其應用於建築 補強上之限制性與對應工法之變通性，及未提供更多元且能適用於多樣化私有建 築，如乾式補強與消能補強工法供參考，除此之外，其對結構既有缺陷補強時之處 置方式與施工經濟性、施作空間考量等細節上仍有改進空間。本所921 地震後，於 耐震補強技術方面研究雖已有86 年「鋼筋混凝土建築物之修復與補強技術彙編」及 95 年「低層含磚牆建築物耐震補強手冊研究」之完成，但隨十多年來之新工法引進、 補強技術改進、工程實務經驗累積及研究目標之不同，前述研究內容若要廣泛落實 於私有建築補強上，仍尚有不足。故在內政部推動私有建築物補強之際，配合部訂 頒「私有建築物耐震性能評估補強推動先行計畫」權責分工之具體措施項目，在國 震中心以校舍建築為主，本所以私有建築為主之分工下，本所於既有研究基礎下， 彙集近年補強技術研究資訊與實務案例探討，持續研究與彙編一適用民間建築之多 元化耐震補強技術手冊，與提供具代表性建築補強示範例。 二、研究方法及過程 (1) 國內外補強試驗與實務施工資料收集整理與分析: 國內對於單一非韌性構 材、含牆構架、單一與整體構架補強等已經有許多研究單位進行相當多之耐震結構 試驗，已經有針對各類型單一構材、純構架或含牆構架、開口或開門剪力牆、磚造 建築進行一系列之耐震試驗研究與補強效率之探討。故本研究計畫主要為以此些研 究試驗資料及實務施工案例與問題為主，進行資料之收集與匯整比較，提供相關施情況下施工細節之建議。 (2) 乾式施工補強工法與模擬研究: 國家地震工程研究中心之「校舍結構耐震 評估與補強技術手冊」，及地震工程學會之「鋼筋混凝土建築物補強及修復參考圖說 與解說」除主要為針對一般典型校舍建築而非私有建築物外，內容仍以傳統濕式補 強工法如擴柱翼牆為主，對私有建築物可能常被採用之乾式施工補強工法並無詳細 說明，僅皆為直接引用日本之相關資料，所以針對現有國內補強相關手冊較缺乏之 乾式施工補強工法，如鋼斜撐補強工法、外部增築梁或柱之鋼構材補強與消能補強 工法等進行資料收集與提出設計施工方法與注意要點。另結構進行乾式補強後，需 重新進行評估以確定其補強效果，例如鋼斜撐補強與預鑄構材填充補強後之勁度與 強度如何模擬等在現有TEASPA 與 SERCB 內並無明確規定，所以對於補強結構或 補強構材之行為與相對應之模擬原則進行資料收集與及其連結構材之行為等來確立 模擬原則；另對於採消能補強之高層建物的補強工法、細部施工與效果評估亦提供 參考原則。 (3) 開口剪力牆補強工法與模擬研究: 現有私有民間建築物之補強因常會牽涉 到對鄰房之影響，故常用於校舍之擴柱、翼牆與剪力牆等需進行較大規模基礎補強 之工法可能應用上常會難以執行，故將原開窗磚外牆或開門隔間磚牆置換為開口剪 力牆並配合小範圍基礎改良之補強工法，應為將來常被使用於民間建築物工法之 一。本研究彙整此些資料並依據試驗結果進行其耐震行為探討及提出其為耐震補強 工法之設計、施工、注意事項等建議，並對其於分析上之強度與韌性容量模擬提出 建議。 (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 RC 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、增設消能裝置等方式來進行，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 摘要
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 之選用原則來供設計者參考，本計畫初步提出補強策略基本建議原則並以示範例之 進行來解說施作流程。 (5) 低強度混凝土植筋剪力強度試驗: 剪力牆補強常因為後澆置混凝土之縮而 造成牆頂與梁底摩擦力不足而造成後續之破壞，但一般補強工程設計常以 RC 規範 之摩擦剪力公式來計算力量傳遞能力，其公式為將混凝土摩擦力與鋼筋剪力強度總 算而得，若用於有乾縮大間隙情況可能高估此處之摩擦力甚多，而植筋工程又為補 強不可避免之項目，且無收縮砂漿之填補有工期與使用性困擾，所以有必要了解單 純鋼筋於低強度混凝土下之能傳遞的剪力能力，故本研究進行低強度混凝土植筋剪 力強度試驗，了解其破壞機制與確實容量，使用於補強設計時能有效計算與提供足 夠摩擦力。 (6) RC 建築結構之補強設計示範例: 本研究以中部某醫院結構及 921 地震中之 一倒塌住商混合底層挑高實際建築物為補強設計範例，配合所研擬之補強手冊與補 強策略基本原則來進行補強設計示範例研究，於考量經濟性、空間限制及不妨害現 有功能等條件下，進行補強策略制定與補強設計，並進行相關施工細節探討，最後 並評估補強前後建物整體耐震能力供參考。 本研究經由進行相關研究資料之蒐集、整理與研究探討後，將研究報告主要章 節內容編修如下: 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。 第三章 構材補強: 包括擴柱補強、增設翼牆補強、構材包覆補強、加強磚造結構 之補強等各種方法之設計、結構細節、補強耐震性能規定。 第四章 結構系統補強: 包括增設 RC 剪力牆補強、增設鋼造斜撐或鋼板剪力牆補 強、消能補強及其他補強技術等各種方法之設計、結構細節、耐震性能方面之規 定。
估等。 第六章 補強設計例(醫院結構): 提供醫院結構採位移型消能斜撐補強、速度型消 能補強、開口 RC 牆及鋼斜撐補強四種補強範例及其錨錠設計與基礎補強方式。 第七章 補強設計例(住商混合大樓): 提供住宿混合大樓結構採位移型消能斜撐 補強、RC 牆補強二種補強範例及其錨錠設計。 三、重要發現 (1) 於以 921 地震中損壞之住商混合建築物補強設計例過程與結果，發現 921 地震或美濃地震中常見受損之具軟弱底層建築物，只要進行底部少數樓層之適當與 正確補強，在相當經濟之補強費用下，即可顯著提昇此類建築物之耐震能力，故本 報告此範例之分析與補強設計可為實務工程之重要參考。 (2) 另本研究以中部某醫院結構之補強設計範例，採用外加構架配合使用位移 型消能斜撐及速度型消能元件之補強方式，由設計結果顯示此補強策略除能有效解 決補強空間限制問題及不妨害現有功能外，亦具有較佳之經濟性，故此範例之分析 與補強設計可為醫院、科技廠房等內部補強空間不足結構之設計參考。 (3) 在低強度混凝土中植筋剪力行為之研究上，根據混凝土設計規範建議的最 小邊距及深度進行一系列的植筋及單向剪力測試。試驗結果與依混凝土設計規範計 算值比較後，發現規範計算值在強度10MPa 和 15MPa 之試體仍偏保守，但在 5MPa 試體之試驗值則與計算值相當接近，故規範中的錨錠計算公式應用在極低強度混凝 土中可能會有不保守情況。另本部份實驗發現另一種破壞模式為鋼筋彎曲破壞，其 強度介於邊距破壞與鋼筋剪斷之間，有別於規範中所考慮之邊距、撬破和鋼筋剪斷 三種破壞模式。 (4) 本研究經蒐集國內外相關補強設計研究與試驗資料等，發現國內從 921 地 震過後至今已有相當之研究與實務成果，不論在學理或實際補強工程技術上都有相 當大的進展。所以應可依據既有之國內研究成果開始研擬類似日本「建築物耐震評 估與補強規範」 摘要
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 四、主要建議事項 建議一 立即可行之建議: 舉辦審查會議，期於兩年內將本報告改編為「鋼筋混凝土建築結 構耐震補強技術手冊」供實務設計使用。 主辦機關：內政部營建署 協辦機關：內政部建築研究所 為配合部訂頒「私有建築物耐震性能評估補強推動先行計畫」及國內至今仍無 完全適合於一般建物之耐震補強手冊與示範案例，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「鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術 與示範例之研擬」，邀集學者專家及工程實務人士，進行本報告相關規定之討論修正 與適用建築物之規定，及另外委由工程界實務人士進行試用比較提供再精進建議， 期能於二年內正式改版為「鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊」政府出版品供 實務設計使用。 建議二 中長期建議: 訂定更完善及含鋼造與混凝土造之「建築物耐震評估與補強規範」 主辦機關：內政部營建署 協辦機關：內政部建築研究所 針對本研究所提出之「鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬」研究 案持續進行研擬與內容修訂；有鑑於國內耐震設計規範、混凝土工程設計規範、鋼 結構設計規範及基礎設計規範等大都依美國規範修改而來，故於未來訂定更完善可 行之包括鋼構造與混凝土構造之「建築物耐震評估與補強規範」，應採與現行規範相 符之評估與設計方式進行以確保一致性，並使設計者有所依據而避免現有困擾。在 補強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民間建築物耐震補強之推動，將對象由公有建築物進一步推 廣到一般建築物之耐震補強，據此提昇國內耐震補強設計之技術水準。
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 general
reinforced concrete structures before retrofit and after retrofit, to study and
find the important factors that will affect the retrofit performance, and
provide the criteria for evaluate the seismic performance of various retrofit
method of the RC structures.
2. To collect and analyze the relative technology reports for seismic
rehabilitation of RC building structures, and to provide the modeling rules
for seismic evaluation, seismic retrofit design and retrofitted components of
structures.
3. The written of the referenced design manual “Recommended Seismic
Retrofit Criteria for Reinforced Concrete Buildings”.
The major objectives of this project are as follow:
1. Establishment of the basic rules for seismic retrofit strategy and design
method of the general reinforced concrete building structures.
2. Establishment of the quantified index for seismic retrofit of the RC
building structures.
3. The publish of the referenced design manual “Recommended Seismic
Retrofit Criteria for Reinforced Concrete Buildings”.
第一章 前言
第一章 前言
第一節 範圍與定義
本報告為既存鋼筋混凝土建築物或加強磚造建物之耐震補強設計與施工之參 考手冊，本報告所述之分析方法與工法、圖說不適用特殊建築物之補強設計與施 工。對於本報告未規定之事項，則可基於相關現行規範與準則來進行補強設計。 一般而言，進行補強設計可以考慮強度補強、韌性補強或強度及韌性二者綜合 補強之原則，需視原始建築物耐震需求而定，並配合使用性、經濟性與施工性之綜 合考量，來選擇補強工法。第二節 耐震補強之基本要求
現有建築結構物進行耐震補強設計與施工前，應按現行主管機關核定之方式進 行結構物耐震評估。建築物補強設計應符合下列之基本要求: (1) 補強策略與方案應根據耐震評估與現場檢測調查結果綜合確定，可採用整體建 物結構補強、部份結構補強或個別構件補強來進行，並宜結合維修方便性、使 用功能性及美觀等考量。 (2) 耐震補強設計方法應便於施工，並應減少對居民日常生活或生產之影響。 (3) 建築物進行耐震補強時，其耐震性能需求應詳定於補強設計中。 一般結構物之耐震補強工法眾多，大致可分為下列方法： (1) 結構構材或元件補強：如 RC 擴梁擴柱斷面補強、RC 梁貼片包覆補強、既有柱 包覆型補強、既有柱增設翼牆、既有 RC 牆碳纖維貼覆、改善短柱之隔離縫切割 等。 (2) 結構系統補牆：如增設外部構架、增設 RC 剪力牆或加厚原有 RC 剪力牆、增設 PC 版或鋼板補強壁體、增設鋼骨斜撐框架、基礎或地盤改良、增設連續壁或群 樁、基樁本身之補強等。 (3) 降低建築物地震需求：如減輕重量、增設制震裝置、增設隔震裝置等。 然而，並非所有補強工法均適用於現有 RC 建築，設計者應考量實際情況，選鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 擇合適的工法。本報告主要包含之結構耐震補強之工法有擴柱補強、增設 RC 翼牆 補強、梁柱包覆補強、增設 RC 填充(開口)剪力牆補強、增設鋼斜撐補強、位移型 消能斜撐與速度型消能補強、以及其他如扶壁與基礎補強之原則性建議，此些工法 皆有相當多之國內外實驗測試與實際案例，為適用 RC 結構之耐震補強可行工法。
第三節 現況檢視與調查項目
進行補強設計與施工計畫前，應進行完整之現地勘查，確實確認建築物現況與 設計情況相符。另應與建物所有人進行會商以確認補強工程中可能發生的各種狀 況。 建築物耐震評估是耐震補強設計的主要依據，但在耐震評估與補強設計之前， 仍應對建築的現狀進行深入調查，特別應查明建築是否存在局部損壞等狀況，對已 存在的損壞應在耐震補強前進行調查與分析原因，在耐震補強時一並加以考慮，以 便達到最佳之補強效果。 即使蒐集到原結構之完整的設計圖說與計算書，為驗證文件資訊之可靠性，並 整合設計圖說與結構物現況，故進行現場檢測作業仍有其必要性；於實際環境條件 中所造成之老劣化、火害、沉陷、變位等損傷，以及材料特性，日後補強可能發生 問題點等，須以現場檢測作為設計施工之依據。現況調查不僅確認結構物現況之幾 何尺寸及材料施工等資訊，同時也表達出結構物的狀態、荷載情形。 現況調查工作主要是對建築物現況進行目視調查及向業主相關人員進行訪談調 查二大要項。 1. 建築物現況目視調查 現況目視調查應包含下列要項： (1) 基地概要 (2) 結構類型、樓地版面積、樓層數等 (2) 材料強度: 混凝土抗壓強度、鋼筋降伏強度等 (3) 建築物使用現況(特殊或變更使用用途、結構之整修、附屬結構物之安裝等) (4) 現有缺陷損壞之情況(含龜裂、缺損、滲漏、變位等)第一章 前言 2. 訪談調查 除收集文件資料及進行現況調查外，仍有可能會有資料不足或調查遺漏的項 目，此可由對業主、原設計者進行訪談調查來補足相關之資訊。
第四節 設計程序
補強設計之程序為初步規劃、結構設計、細部設計與補強效果評估。當建築物 之耐震性能無法達到所要求之性能需求時，則此程序應重覆進行。第五節 施工
建築物補強工程之結構細節與施工方法並應盡量符合下列要求: (1) 施工時應盡量採取避免或減少損壞原結構的施工法。 (2) 施工中發現原結構或相關工程隱蔽部位的構造有嚴重未發現之缺陷時，應暫停 施工，於會同補強設計單位採取有效措施處理後方可繼續施工。 (3) 對於可能出現建築物傾斜、構材嚴重開裂或倒塌等不安全因素時，施工前應採 取合格之安全防護措施。 以下為施工說明總則可能需要項目之建議範例: 1. 本工程所使用之材料及施工，除應遵照本圖說之規定外，並應依據 CNS、內政 部公佈實施之最新建築技術規則與契約文件及其附件之規定。 2. 若使用國外材料及機具，應依照其規格及說明事項辦理，而特殊試驗得依國際通 行之試驗規格辦理。 3. 如結構圖說與現地不符之處，應依「監造單位」之解釋施工，承包廠商不得提出 異議。 4. 承包商應核對設計圖中所有各部位尺寸，如發現有不合之處，應於施工前通知工 地工程師解釋或修正，不得擅自解釋而曲解設計原意。 5. 承包商應於施工前詳細調查既有之鋼筋混凝土梁、柱是否有埋設自來水管等管 線，為避免化學錨栓或植筋破壞原有之管線系統，承包商應立即反應給工地工程師 重新檢討化學錨栓之貫入深度及間距。 6. 承包商在施工前應向甲方提出本工程之詳細施工計畫 (包括施工方法、施工機 具、施工步驟等) 及預定進度網圖，經核定後應嚴格遵照計畫實施，不得以工程尚鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 有餘裕或計畫尚有寬容時間為由，而將計畫中任一工作項目之開始施工日期予以延 後。 7. 承包商於施工前應確實核對材料之數量與所有圖示尺寸及位置，並與相關之承包 人員配合施工。 8. 承包商於施工前應事先將支撐架之詳圖及施工步驟交由承包商所聘主任技師審 查簽署後方可施工，一切因施工安全措施不良所造成之財產，人員損害，概由承包 商負責。 9.承包商應注意施工期間內可能發生之颱風、豪雨、洪水、地震及其他可能發生之 特殊情況，並對工地內之安全措施負起全部責任。 10.承包商於本工程施作前，需先與甲方充份協調溝通，對施工場所、運輸動線等均 須有詳盡的調查與規劃，而後製定本工程之施工進度表以供甲方審核，而承包商亦 須依照經核定後之施工進度表確實執行，不得以場地限制或施工不便等為由而要求 延展工期。 11.包商需依照工程合約中監造計劃書之要求，配合甲方執行監造。 12.工期進度落後承包商所擬定施工進度表之進度 10％以上時，甲方得要求承包商 即刻編製趕工計畫。 13.承包商於各項補強工程施作前，對各項甲方所屬之既有設備或器材須盡到妥善維 護之責任，若於施工時不慎損壞，承包商必須負完全賠償之責任。 14.承包商於施作期間，甲方得視施工情形要求承包商進行相關材質之現場取樣試 驗，承包商必須遵照辦理。 15.承包商應於發包前詳讀發包文件如細部設計圖、施工規範與估價單等，並應親自 至現場詳盡調查且統計工程數量，日後不得因現場與圖示有異為由而要求變更設計 或追加預算與工期。 16.承包商於施工期間必須確實做好自主檢查的動作，並請工地工程師覆核無誤後， 方得繼續施作。 17.若承包商對設計圖面或施作方法有任何疑議，則需於投標前提請甲方解釋或修 正，否則一經決標後，承包商不得有任何變更或追加的要求。 18.承包商於各層樓施工時，須備妥至少 2 只滅火器放置現場，以備不時之需。 19.部份舊品如門、窗、櫥櫃、窗台櫃等拆除與運棄前、均須先徵得甲方確認可以運 棄後方得載離現場。
第一章 前言 21.承包廠商須每日確實填寫施工日報表，並於當日送達工地工程師審核，以利工地 工程師於每週五將日報表函送甲方。 22.施工範圍內所有教具、傢俱、設備及設施管線等必要之臨時搬遷須做適當保護措 施，如因承商施作前未予做保護措施，造成甲方設備、及設施管 線之損壞，承商 應負完全責任。 23.承商於工程施工過程中，基於工作性需求，須將阻礙物遷移，應擬妥遷 移與復 原計劃，經甲方委託之工地工程師審查核可後，方可施作。 24.承包商應於施工前，會同甲方及設計監造單位至工地現場清點甲方既有設備及物 品等並造冊(須備註設備是否正常可使用)，倘若因承商施工不慎造成甲方損失，承 商因無條件復原。 25.承商施工前須與甲方確認施工位置是否有光纖網路線、通訊線路、監視系統線路 等，應作適當防護措施避免因施工造成損壞，倘若因承商施工不慎造成損壞，承商 因無條件更換線路。 26.既有設施因施工造成損壞，承攬廠商應無條件配合修復，並經甲方及設計監造單 位驗收核可。 27.水電工程修繕新配管線所使用之管線直徑及規格均須符合 CNS 相關規定。 28.本案所有五金鐵件使用不銹鋼品或熱浸鍍鋅結合品。 29.水電施工前，承包商需先繪製水電施工圖，送設計監造單位審核後，方可進行施 工。 30.承商於施作前，應先行提送契約文件中所要求的材料品質證明書與材料樣品，經 甲方審查核可後，方可施作。 31.承商於施作各工種前，須先提送詳細施工圖說予設計監造單位審查，經審查核可 後方可依核可圖說施作。此外，承商不得因本圖說說明或標示不明，未經審查核可 而逕自施作。倘逕行施作，設計監造單位得要求承商拆除。 32.在總價承攬範圍內，承商需依甲方指示，完成圖說或單價表中未明示的作項目。 33.木作構材須作防腐防蛀處理，承商施作前須提送相關資料予監造單位審查核可。 34.基礎補強依現況情形調整惟需經設計監造單位審查核可後，方可施作。 35.現況既有設施設備及裝修飾面因補強造成損壞，承商須依照原樣更新。惟須提送 設計圖說及材料規格經監造單位審查核可後，方可施作。 36.須依監造單位指示繪製重要設施製造圖。 37.承包廠商應於施工前於補強區室內以木隔間區隔內部財務，並加以封頂， 以避
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
第二章 補強規劃與結構設計
第二章 規劃與結構設計
第一節 補強規劃
一、一般通則 進行耐震補強規劃時，補強之基本策略，是基於強度增加方式或(及)韌性增加方 式來達到耐震性能需求應先初步確認，設計者應選用能達到耐震性能需求之最經濟 及影響性最小的補強方式，本報告對於老舊之低矮建築物或用途係數高之建物，建 議以強度補強為補強設計之基本策略；對於高層建築或規範規定之第四類建築則建 議以強度搭配部份構材韌性補強為策略，另消能補強建議使用於高層建築或建物既 有韌性佳之結構而較不宜用於耐震能力極低、剛性大或韌性甚差之結構。於補強設 計規劃階段，補強後建物之使用功能性及補強工程之施工性應與結構耐震性能提昇 一併加以完整考量。 二、補強設計策略 耐震補強應採用補強效果經結構試驗或其他研究確認之可信技術，基於性能需 求與施工條件之最佳方案如強度提升、韌性提升、減少偏心量、勁度分佈改善或缺 陷改善等應優先採用，為使能選用到最佳補強方案，對既有建築物之耐震性能應經 由耐震評估充分加以了解。補強構材之配置應以建築物使用功能上之需求為考量詳 加規畫，盡量不要過度影響到建築物之使用功能性，且補強構材之配置位置應能有 效提昇整體建築物之耐震性能。 耐震補強的結構配置和其連接構造應盡量符合下列要求: (1) 補強的整體配置佈局，應優先採用增強結構整體耐震性能的方案，及消除不利 於耐震的因素，改善構件的受力狀況；並宜盡量减少地盤或基礎的補強工程量，並 多家考慮採用提高上部結構抵抗不均勻沉陷能力的措施，另對工址地盤效應的影響 亦需一併多加考量。 (2) 補強構材或新設置構材的配置，應使補強後結構平立面的質量和剛度分佈盡量 均勻與對稱，並應避免局部補強所導致之結構剛度或強度的不連續性或不均勻性。 (3) 對於結構耐震能力較不足、或易損壞之構造，或構造為和不同類型結構的連接鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 部位，其要求之承載力或變形能力應較一般部位為高。 (4) 增設的構材與原有構材之間應有可靠連接材相連接，新增設的剪力牆、構架、 柱等豎向構件應檢核其基礎與地盤是否具有足夠之承載能力。 (5) 對於女兒牆、帷幕牆、屋頂及其他懸掛物等易倒塌、掉落傷人的非結構構件， 當不符合耐震要求時，宜加以拆除，當需要保留時，應進行必要之補強。 由歷年震害及試驗、理論分析都顯示，建築的結構型式、地盤情況以及構件受 力狀況，對建築結構的耐震性能都有明顯影響。耐震補強設計時，應根據結構實際 情況，正確處理好以下所列項目是改善結構整體耐震能力，為使補強設計達到合理 有效的重要途徑。 (1) 減小扭轉效應: 新增構件的設置或原有構件的勁度強度補強，都應考慮對整個 建築物扭轉效應的影響，宜盡可能使補強後結構的重量和剛度分布比較均勻對稱， 因為研究分析發現，扭轉效應會明顯的降低建築物之耐震能力。雖然既有建築的結 構型式是難以改變的，但結合建築物的整體維修改造，或許可將不利於耐震的建築 平面形狀分割成規則的單元。 (2) 減小工址地盤反應: 補強方案宜考慮建築地盤情況和現有建築的類型，盡可能 選擇能減小地震反應的補強策略，避免補強後結構的振動周期與地盤顯著周期過於 接近。 (3) 改善受力狀況:雖然對於低矮建築物，強度補強為經濟有效之方式，但耐震補強 設計時，應注意防止結構的極脆性破壞，及避免結構的局部加強造使結構強度和剛 度發生突然變化之情況;結構經補強後宜盡量消除極短柱等不利於耐震的受力狀態。 (4) 加強薄弱部位的耐震構造措施:歷年震害顯示，不同類型結構相接處，由於兩種 不同結構地震反應的不同步及交互作用，其損壞情況可能較嚴重；建築物的局部凸 出部分易產生額外之地震損壞;對於這些耐震的脆弱部位，在補強設計時，應要適當 的加強結構。 耐震補強時，新、舊構材間的可靠連接是保證補強後結構能整體共同抗震的關 鍵，對於一些主要構件的連接，本報告提出了具體之建議要求，對於某些部位的連 接，本報告僅提出一般要求，未具體呈現設計施工方法，設計者可根據實際情況參 照相關規定自行設計(日本建築防災協會，2001)。新增的剪力牆、構架、柱等豎向
第二章 補強規劃與結構設計 構材，不僅要傳遞垂直荷重，且也是直接抵抗水平地震力作用的主要構件，因此， 此類構件應盡量由上至下連續並座落於穩固之基礎上，不應該直接支承在樓層之梁 或板上。 建築物耐震補強方法可由下述方法為之，以提供適當的耐震能力達到設定的耐 震需求目標，補強設計者對於所採用之策略須加以明確說明。 部份構材補強 移除或減少既有的不規則性與不連續性 整體結構物強度提昇 隔震或消能元件 補強必須增加結構容量及抵抗外力與變形桿件之容量，或減少結構受力與變 形需求，而藉由充分掌握結構物施工細節並進行結構物對地表震動反應之分析，提 升耐震能力，下面提供一些參考建議來修改結構物以增加結構物容量或降低需求。 部份構材補強的目的在使部分耐震能力不足構材及接頭處具有足夠能力來承 受預期的轉角變形或強度需求。補強後的構材及構架應避免形成短柱、短梁。構材 補強是增加容量使能承受非彈性變形需求的方法，補強方法基本上無法降低結構物 在地震力作用下產生的需求，因此當結構物因勁度、強度等不規則導致的額外需求 並無法僅由構材補強來有效降低需求，對許多結構物而言，利用其他方式來分擔既 有構材之地震力可能是必須的，因此構材補強常常需配合其他補強策略。 對於低矮建築物，全面性之整體構材補強可能較不經濟，短柱短梁之剪力破壞 可能為 RC 結構物最脆弱之處，所以構材補強應以此些部份為優先，提昇其韌性容 量，再配合其他強度補強方式來達到最佳之效果。 許多現存之建築物具有結構上之不規則性，有些不規則性會造成結構行為不 佳，如軟層、弱層、扭轉不規則及結構系統不連續等，一般而言，這些不良的結構 行為起因於力量與非彈性變形需求集中於不規則處，而在不規則處結構元件往往無 法承受局部之地震需求的增加，所以可消除或減少不規則性的結構補強，具有減少 需求集中的效果，而使得結構物的變形需求與能量消散更為均勻。在不規則處，通 常可藉由採用新增較大強度補強元件、或加勁既有構件調整平立面勁度、強度之均 勻性來達到消除或減低不規則性，但需對整體結構進行重新評估以確保結構物具有 適當的耐震能力，且不會有新的不規則處或易損壞的部位發生。
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 結構與非結構構材(如非結構牆)的破壞與建築物對地震反應所產生的變形有 密切關係，整體結構加勁，旨在採用增設構材或提高原構材強度直接減少側向變形 量，但須注意既有梁、柱應具適當強度得以應付變化後的外力，一般而言最有效的 加勁方式便是在其抗側向力系統中加入斜撐構架或剪力牆。雖然整體結構強度勁度 提昇可有效降低結構物對地震反應的變形量，但一般而言亦會對結構物及其非結構 構材的外力造成提升現象，在對補強結構物進行評估時，須對所有構件評估，因為 在補強前由評估指出適當的桿件，可能因外力的提升而變得不合適。 若評估出結構因抗側力之能力不足而具有不良之耐震表現時，則結構加勁方式 亦可達到增加強度的作用，此外，對整體結構之強化，亦可將抗側力系統的桿件包 覆鋼板或碳纖維貼布以提供額外的強度，當整體強化時，結構與非結構元件可能需 承受較大的力量，因此當評估補強結構時，需考慮所有桿件，包含未補強前可能適 用的桿件。對於鋼斜撐與剪力牆等增加構架勁度與強度之元件，第四章提供數值模 擬的準則，使用這種方式補強須根據適當的準則或規範設計補強之元件。 由於低矮建築物之週期較低，所以隔震是改善既有 RC 結構物耐震行為之有效 方式，但其補強費用可能較昂貴，另其施工難度也可能較高。隔震系統藉由兩項基 本因素改善結構物耐震行為，一為延長結構物的週期，及明顯的阻尼作用，兩者合 併的效果可大大降低建築物之慣性力，隔震系統常被設計為具有較大之柔度，因此 地震力引致之變形與能量消散便在隔震系統發生，而不會傳遞至結構物，其結果便 是隔震系統需承受很大的變形與消能需求，使其上的主結構承受較低的側向力與變 形需求來降低破壞程度。 消能元件其目的在減少結構物對地表震動的位移反應，因此與結構加勁十分類 似，但此補強方式著重在消能而非加勁，以一些消能裝置作為補強的工具，可增加 結構的阻尼並減少其側向位移反應。有許多型式的消能裝置市場上已經相當成熟， 包 括 液 體 黏 性 阻 尼 器 （ fluid-viscous dampers ）、 黏 彈 性 阻 尼 器 （ visco-elastic dampers）、摩擦式阻尼器（friction dampers）、位移型鋼斜撐消能器等，由於各種不 同的消能裝置有不同的力量、位移、速度關係，因此對結構物反應的影響也會不同。 消能裝置通常以斜撐構架的形式設置在結構中，採用此種方式補強須根據相關規範 的原則來設計補強元件。
第二章 補強規劃與結構設計 高，在較小的力量時阻尼裝置便已可消散大量的能量，但對於低矮含牆或韌性甚差 結構，採用消能元件補強則要考慮其補強效益，一般而言，可同時增加勁度與阻尼 之摩擦式、位移型消能器較適用於低矮含牆結構。
第二節 結構設計
一、通則 建築物所需要之耐震性能的提昇定義為需求性能與建築物既有耐震性能間之差 值，補強構材之配置應基於所使用補強方式及預期耐震性能下所推估之補強構材量 來加以規劃，且應考量補強構材配置之均勻性及其對建築物一般使用功能性上之影 響。 二、材料強度 於補強設計中，既存結構部份之材料應經由現地調查及相關試驗確認其材料強 度，用於補強桿件或構架之補強材料，其材料強度應依相關章節之規定取值，惟補 強所用材料的強度等級不宜低於原結構材料的強度等級，及依其他相關規範或準則 之規定來決定材料強度。 以下為一些耐震補強設計常用材料之規格建議範例: 混凝土規格 1. 除另有規定者外，水泥採用卜特蘭第Ⅰ型水泥，並符合中國國家標準 CNS 61 R2001。 2. 混凝土粒料須符合 CNS 1240 A2029 規範標準。 3. 除另有規定者外，混凝土抗壓強度(標準圓柱試體 28 天齡期)依用途分類如下： A. 結構體補強用(自充填混凝土) fc'=280 kgf/cm² B. 一般結構用(自充填混凝土) fc'=210 kgf/cm² C. 打底用混凝土 fc'=140 kgf/cm² 4. 混凝土坍度及水膠比應符合結構混凝土施工規範。 5. 未經業主及監造人認可之混凝土不得進入工地。 6. 新拌混凝土最大水溶性氯離子含量不得超過規定，現場應依規定抽測含氯量。 鋼筋規格鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 1. 有焊接需求之鋼筋，應符合 CNS 560 中 SD280W 與 SD420W 之規定。 2. 鋼筋降伏強度為 D10(#3) 至 D13(#4) SD280(W) D16(#5) 至 D36(#11) SD420(W) 3. 鋼筋之加工彎曲均需在常溫下進行，但經監造人同意不在此限，若需預熱，應符 合結構混凝土施工規範第 5.6.8 節之規定，並經監造人同意。 4. 如有特殊情況須使用鋼筋銲接時，應符合結構混凝土施工規範之規定，並須經業 主及監造人同意，且其接合強度至少達鋼筋規定降伏強度之 1.25 倍。 5. 鋼筋標準尺寸及質量如下： 鋼筋稱號 D10 #3 D13 #4 D16 #5 D19 #6 D22 #7 D25 #8 D29 #9 D32 #10 D36 #11 標稱直徑(mm) 9.53 12.7 15.9 19.1 22.2 25.4 28.7 32.2 35.8 單位質量(kgf/m) 0.56 0.994 1.56 2.25 3.04 3.98 5.08 6.39 7.90 6. 承造人應提供使用之鋼筋等建材無輻射污染證明，保證所用之建材無輻射污染。 7. 禁止使用水淬鋼筋。 8. 圖面上未標明之鋼筋續接方式及位置須經業主及監造人同意後施作。 植筋工程規定 1. 承包廠商應在施工前提送施工計畫書，內容應詳述植筋材料、植筋尺寸、埋設深 度、設計力量、材料存放方式與材料測試報告，並附上植筋藥劑技術資料，以及相 關工程性質之試驗合格證明及採購證明(原廠出廠證明或進口證明)等，經設計監造 單位審查核可後，方可進料施工。 2. 植筋鋼筋須符合鋼筋混凝土施工規範及 CNS560 之規定，其降伏強度應依設計圖 上之規定，鋼筋上應無銹蝕、浮銹、污物、油脂 或任何有損其強度之耐久物質。 3. 植筋劑說明： (1)為確保以化學藥劑代替混凝土或鋼筋黏著不會提高鋼筋的腐蝕速率，廠商需提 送化學藥劑不會加速鋼筋腐蝕的測試報告。該實驗必須考量氯離子與碳酸鹽對受 植筋劑包覆後之鋼筋腐蝕影響。 (2)為確保工程品質於材料進場時應分批抽驗藥劑有效期限。 (3)植筋藥劑需按照製造商建議之存放方式保管，如因儲存不當而致失效或已超過
第二章 補強規劃與結構設計 及藥劑是否符合規定。 4. 鑽孔： (1)鑽孔位置需依照設計圖位置施作；為避免鑽到原有鋼筋，植筋鑽孔前應使用鋼 筋探測器確認原結構鋼筋之位置，並繪製預定 鑽孔位置於混凝土表面，經監造 單位會勘後，方可鑽孔。 (2)鑽孔過程若遇既有鋼筋，不可破壞或鑽斷，則此鑽孔應予以廢棄，另行鑽孔， 廢孔應以無收縮水泥砂漿(350kgf/cm²)或植筋劑填實。 (3)鑽孔完畢後應徹底依規定清孔。 5. 植筋過程中應避免鋼筋與孔壁間殘留空隙，植筋完成面需可目視藥劑溢出。 6. 植筋施作後之硬化過程中，應避免碰觸且不得矯正鋼筋。 7. 施工完成後，需會同設計監造單位進行可行性現場拉拔試驗。 植筋拉拔試驗: 1. 試驗單位：現場拉拔實驗單位應由 SGS 或 ISO 認證之公司擔任，並於每次試驗 完畢由該單位出具試驗結果報告證明，提送設計監造單位查核。 2. 拉拔試驗所用之油壓千斤頂及手動幫浦，需提供財團法人全國認證基金會(TAF) 認可之實驗單位或經濟部標準檢驗局認證通過之 校正期限為一年內之校正報告。 3. 施工前現場拉拔試驗:依設計之埋設深度以同尺寸鋼筋材料，鋼筋以 1.25Fy 拉力 在工地試作 3 支，並記錄孔深、使用藥劑廠牌、型號做為日後施作品管之依據。 4. 施工後拉拔抽驗比例:各批號植筋工項每 100 支抽驗 1 支，未滿 100 算 1 支，以 1.25Fy 拉力經監造單位隨機抽驗，每支抽驗不合格品，須再增加抽驗 2 支，依此原 則類推倍數抽驗直至完全合格止。 5. 抽驗不合格之廢孔須以無縮水泥砂漿填實，並另行鑽孔補植。 鋼筋續接器規定 一、使用範圍 用於鋼筋與柱鈑或鋼筋與鋼筋或預埋插接筋(dowel)之鋼筋續接之機械式對接接 頭或機械式錨定接頭。 二、一般規定 (一) 材質說明 (1) 承包商應於施工前提送廠牌、二年內施作之性能等級檢測報告及施工計劃。所
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 檢送之性能等級檢測報告應為符合中國土木水利工程學會出版[混凝土工程設計規 範與解說(土木 401-86)]附錄乙[機械式續接器續接]中之 SA 及標準。 (2) 續接器之直徑及螺紋長度由承包商提出詳細製造圖尺寸，且該續接器之強度需 經計算必須大於螺紋強度、鋼筋強度。 (3) 鋼筋與鋼筋之對接固定式及對接萬向式之螺紋續接器其材質需合於 ASTM A576 或同等品之規定。 (4) 鋼筋與鋼鈑之電銲固定式或電銲多功能式之螺紋續接器其材質需合於 ASTM A706(電銲部分)或 ASTM A576(非電銲部分)之規定。
(5) 直接於鋼筋續接端製作螺牙(即車牙或滾牙)之螺紋式續接器不得列為 SA 或 A 級。 (二) 鋼筋間之接合或鋼鈑與鋼筋之接合應合於 ACI-318-95 及 AWS 之規範。 (三) 試驗項目與相關規定 (1) SA 級機械式續接器須進行通過下列所示之試驗項目。 (A) 鋼筋母材拉力試驗。 (B) 機械式續接器接合試體拉力試驗。 (C) 機械式續接器接合試體高塑性反復載重試驗。 施工前所提送之性能等級檢驗報告須包含上述所有項目，施工中進行之檢驗須包 含(A)、(B)之試驗。 (2) 施工前所提送之性能等級試驗報告內各式驗項目試體之數目須能代表該行機 械式續接器實際之平均續接性能，且每項至少三個試體。 (3) 鋼筋母材拉力試驗之量測長度依 CNS 2112[金屬材料拉伸試驗試片]之規定辦 理。 (4) 鋼筋母材拉力試驗應依 CNS 2111[金屬材料拉伸試驗法]之規定辦理。 (5) 試驗步驟級合格判別基準依前述土木 401-86 附錄乙[機械式續接器續接]中之 規定辦理。 (四) 檢驗及試驗頻率 (1) 檢驗方法 (A) 續接器廠商在施工過程中應詳細查驗、剔除、更換不合格部分，並會同設計 監造單位同查驗。
第二章 補強規劃與結構設計 及是否使用保護蓋，由續接器廠商進行 100%之檢驗。 (C) 銲接型續接器之焊道需進行焊道磁粒檢驗(MT)，磁力檢驗需依照 CNS 13341 [鋼結構焊道磁粒檢測法]之規定進行，其抽驗頻率為： (a) 梁柱接頭及臨界區之焊道進行 100%之檢驗。 (b) 經監造人認可之非臨界區之焊道進行至少 50%之檢驗。 如磁粒檢驗法無法施行時可以焊道液滲檢測法(PT)進行檢驗。液滲檢測法需依照 CNS 13464[鋼結構焊道液滲檢測法]之規定進行，其抽驗頻率與磁粒檢驗相同。 (2) 抽驗頻率 (A) 續接器交至工地或鋼構廠後，應對續接器進行取樣與續接器接合試體拉力 試 驗等抽驗工作，並於混凝土澆置前完成之。 (B) 試驗項目依本規範(三)項之規定辦理。 (C) 續接器接合試驗個體試驗取樣頻率分為二個階段： 第一階段：第 1 至 1000 個續接接頭，每 200 個取樣 1 個未組裝試體以及 1 個已 組裝試體，且至少須各取樣 3 個。 第二階段：第 1001 個續接接頭起，每 300 個取樣 1 個未組裝試體以及 1 個已組 裝試體。 (D) 同一標工程每一型式每一號數之鋼筋續接器續接接頭取樣頻率應自第一階 段開始。 (E) 若檢驗結果有任一試體不合格，則須重新加倍取樣進行複檢，其後之續接接 頭抽樣頻率應回至第一階段。 (F) 若複驗結果尚有任一試體不合格，則應立即停止施工，並將該批產品退回； 續接器廠商應檢討其施工品質及品管作業，並以書面提出改進方法經監造單位認 可後，方可繼續施工，且抽樣頻率回至第一階段。
第三章 構材補強
第三章 構材補強
第一節 擴柱補強
一、 一般原則 本節內容為柱構材採用擴柱補強(包覆 RC)來增加柱之韌性、側向承載能力或軸向 承載能力，達到提昇建築耐震性能之目的。當鋼筋混凝土柱斷面之強度不足，而欲 提升其軸力及彎矩強度時，可採用RC 包覆補強的方式，以擴大柱斷面積來達到補 強作用。此方法係將擴大柱斷面的主筋貫穿上下樓層，且於柱頂與柱底之間不留間 隙，如此將使得力量傳遞不被間斷，以提高補強後構件抵抗彎矩與軸力之能力，同 時因加大柱斷面時均會加設箍筋，故亦能提供圍束作用及剪力強度。 不管在進行結構系統補強或構件補強，在補強後由於勁度的改變，建築物的重量 與傳力行為亦有所變化，因此皆需進一步檢核基礎之承載力是否足夠，如果有不足 的情況，則需針對各補強方案進行基礎補強規劃，詳細基礎補強細節需搭配不同補 強型式進行探討。 因為不同補強目標下所對應之施作方法與細節並不相同，所以補強設計時須先定 義補強目標及採用之適當施作方法與細節。 二、 規劃 擴柱補強工法係增加結構構件面積之補強方式，可提高補強構件的承載能力與構 件剛度，改善其耐震性能，該方法可增加柱剪力強度，同時又可提升撓曲強度、軸 向強度，因而對韌性亦有補強，係屬強度及韌性同時補強的工法。雖然擴柱補強可 同時提升強度及韌性，但是進行設計時，可單純以提升強度為考量，視提升韌性為 額外貢獻。 柱構材補強須根據既有結構耐震評估所得之破壞模式來判斷，若某些柱構材之 破壞將會明顯降低整體建築物之耐震性能，則須針對該柱進行適當之補強。但若柱 補強後會造成破壞機制由柱破壞轉為梁破壞時，則應加以注意是否會造成短梁現象 及梁之強度與韌性是否與補強柱能相匹配。 以下所列為建築物可利用擴柱補強來有效提昇其耐震性能的情形(中華民國地震 工程學會，2015)。鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 (1) 柱之破壞模式為剪力破壞模式，且該柱之破壞將明顯降低建築物之耐震性能。 (2) 建築物具有勁度與強度相對較強之構架，且僅具有少量牆体與剪力破壞模式之 柱構材。 (3) 該建築物具有軟弱層，且該軟弱層不宜增設新的構架、構材。 (4) 補強方向需求：雙向均需提高建築物耐震強度。 (5) 材料特性需求：柱混凝土品質不佳(抗壓強度低於 120kgf/cm²、高氯離子或混凝 土品質差，參見照片3.1)，不適合植筋工法時適合採用。 (6) 構材特性：柱上下錯位，斷面太小或柱內埋設落水管等不適合植筋工法時適合 採用。 使用特性 擴柱補強工法相對於翼牆及剪力牆工法之特性為： (1) 對採光、通風影響較小。 (2) 補強後具凸出面、對通行空間及視覺壓力造成影響。 照片3.1 混凝土品質差，植筋工法不適合 【資料來源：本研究製作】 三、 設計程序 RC 包覆補強來達到提昇柱之撓曲強度與韌性時，其撓曲強度建議先依
第三章 構材補強 照(3.1a)式簡單計算並取側推分析之塑性轉角值為 0.02(七層以下建物)及 0.015(八層 以上)，於側推分析評估程式中以此簡易塑鉸性質先行初步分析評估所需之擴柱數 量，後再使用國震TEASPA、SERCB 或 FEMA 建議方式詳細計算確認，如此可省 略許多試算時煩瑣之重覆輸入工作。 2 2 2 2 ' 2 0.9 0.8 0.5 1 n t y t y g c N M A f d A f d Nd A f (kg-cm) (3.1a) 其中 At2 = 補強受拉鋼筋的斷面積(cm2)，可取為補強垂直鋼筋總斷面積之 1/2。 d2 = 補強後柱之有效深度(cm)，可取為 0.8D2，D2為補強後柱之淨深度。 Ag2 = 補強後柱之總斷面積(cm2)。 fy2 = 補強垂直鋼筋的降伏強度(kg/ cm2)。 c f = 平均混凝土強度(kg/ cm2)。 四、 施作方式與結構細節 擴柱補強設計圖之組成應至少包含四部份：(1)立面詳圖；(2)斷面詳圖；(3)基礎詳 圖；(4)施工步驟說明。建議之參考圖說見圖 3.1-3.5。 立面詳圖 (中華民國地震工程學會，2015) 1. 擴柱主筋續接範圍設定為樓層淨高 Hn 中段(Hn/2)，主筋續接可採用搭接或續接 器，相鄰鋼筋採用續接器須錯開60 cm(見圖3.6)。 2. 因擴柱工法經常應用於混凝土品質不佳建築物，為避免打除振動而損壞既有結 構體，擴柱與窗台及樓版界面之打除工作，建議先施作部份或全部切割後再進行打 除。 3. 擴柱工法補強主筋置於四個角隅直通上下樓層，其餘柱面防裂鋼筋不直通上下 樓層，並無受力需求，遇梁或版端部可做標準彎鉤錨定。 4. 擴柱工法採用不貫穿樓版設計時，分析塑鉸參數須配合修正為原有柱斷面條 件。
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圖3.1 擴柱立面詳圖、斷面詳圖、施工步驟說明 【資料來源：本研究製作】
第三章 構材補強 5. 若屋頂防水層不易處理，補強柱頂可採不貫穿屋頂層樓版處理，但柱頂分析塑 鉸參數須配合修正為原有柱斷面條件。 6. 若採貫穿樓版設計，則需使柱主筋具足夠錨定長度。 7. 擴柱工法頂部混凝土澆置後，劣質混凝土應打除，並以無收縮水泥砂漿或樹脂 砂漿填補(見圖3.3)。 8. 擴柱工法柱主筋頂部及混凝土澆築頂面亦可設置於梁底，版下空隙可採裝修方 式自行設計，惟應注意避免裝修材墜落。 斷面詳圖 1. 每一個案柱、梁、牆相對關係均可能不同，設計者應依現場實際相對關係繪製 柱、梁、牆相對關係立面詳圖，梁、柱接頭鋼筋細節及窗台牆面位置之影響方 能清楚表達。 2. 原有柱每側擴大15-20 cm乃僅供參考，設計者應考慮設計應力需求、鋼筋施工 條件、通道寬度等條件綜合評估後決定。 3. 擴柱部分柱四角落之垂直直通主筋為分析輸入主筋，柱面配置垂直向防裂筋因 非設計應力需求，遇梁可以標準彎鉤錨定，建議配置#4@15~20 cm。 4. 斷面詳圖三種方案主要差異為繫筋形式之不同。 5. 柱外箍筋由兩L型箍筋組成，L型箍筋末端均為135度彎鉤，綁紮時箍筋彎鉤應 交錯配置。 6. 斷面詳圖方案一之角隅繫筋兩端均可為90度彎鉤；斷面詳圖方案二及方案三之柱 內繫筋一端為90度彎鉤，另一端為135度彎鉤，綁紮時彎鉤於平面及立面應交錯 配置。 7. 擴柱補強處原有柱面保護層或面層飾材須敲除打毛，以利新舊混凝土界面應力 傳遞，若界面剪應力強度不足時再考慮界面植筋。 8. 本圖所提三方案(參見圖3.4)僅供參考，實際配筋應由設計者視需求決定。 9. 接觸雨水面窗台外牆應考量防水設計。
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圖3.4 擴柱斷面詳圖 【資料來源：本研究製作】
第三章 構材補強 直接基礎詳圖 1. 新設補強基礎可直接置放於原有基礎上方，參見圖3.5a。 2. 補強柱主筋應向下錨定於新設補強基礎內。 3. 原基礎小於新設補強基腳尺寸時，以與補強基腳同強度之混凝土填充整平至新 設補強基礎底面。 4. 新設補強基礎配筋應依個案特性分析設計。 5. 擴柱新設補強基礎若無設計應力需求，頂層鋼筋無需過度配筋，可採溫度筋配 置。 6. 原有柱邊新設基礎主筋無法直通，應於原有柱兩側底層增設補強筋(基礎頂部視 設計需要配置)。 7. 基礎開挖後之回填材料及地坪作法，設計者應依個案特性繪製相關圖說。 圖3.5a 直接基礎基礎詳圖 【資料來源：本研究製作】
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 有地下室(非外牆處)基礎詳圖 1. 振動基面位於 1FL 樓版面時，且 1FL 橫隔版可以將地震力傳遞至四周外牆情況 下，地下室柱底柱筋可無須錨定，分析塑鉸參數須配合修正為原有柱斷面條件，否 則需使柱主筋具足夠錨定。設計者應依實際條件研判設計。 2. 典型一字型校舍若長向長度過大，1FL 橫隔版可能無法將地面以上地震力傳遞 至四周外牆，設計者應考慮分析基面之適當性，並考慮增設RC 牆體傳遞 1FL 橫隔 版地震力或採降低一層樓層之分析模式，地下室柱底柱筋是否需要錨定應視實際行 為決定。 3. 立面與斷面詳圖與地面上立面與斷面詳圖相同，參見圖3.5b。 圖3.5b 有地下室(非外牆處)基礎詳圖 【資料來源：本研究製作】
第三章 構材補強 五、施工步驟說明與施工照片(照片 3.2-3.4) 1.擴柱位置周邊管路及設施先行遷移。 2.擴柱及基礎放樣。 3.原有柱保護層敲除&粉刷層敲除至 6mm 粗糙度。 4.擴柱範圍之樓版及基礎範圍之地坪敲除。 5.以人工&機械進行基礎土方開挖，至原有基礎頂面深度。 6.基礎繫梁保護層敲除，原有柱保護層敲除及&粉刷層敲除至 6mm 粗糙度。 7.敲除時不可損傷鋼筋，敲除完後以高壓空氣清理粉塵及鬆散混凝土塊，如有夾雜 木塊亦應予清除。 8.柱敲除面如有大於 0.3mm 之裂縫，須以環氧樹脂灌注；柱面如有較大之缺損， 須以環氧樹脂砂漿填補。 9.擴柱箍筋進行植筋可行性評估。 10.基礎繫、梁原有柱及基礎面以高壓水柱清洗表面污泥。 11.基礎鋼筋綁紮、擴柱鋼筋預埋及水電管路配置。 12.基礎混凝土澆置及試體取樣。 13.底層原有柱及周邊構材面以高壓水柱清洗。 14.底層擴柱鋼筋綁紮(含續接器扭力測試)及梁柱接頭區植筋。 15.水電管路配置及模版組立（上方預留開孔或喇叭口以利灌漿，下方預留清潔孔 以利混凝土澆置前清洗底面）。 16.底層擴柱混凝土澆置及試體取樣（混凝土澆置前潤濕原結構體表面，澆置時需 以模外振動器配合施工；澆置完成後清除頂面混凝土殘渣，喇叭口附近混凝土敲 除，以無收縮水泥砂漿填實空隙）。 17.依序重複 13~16 步驟至頂層擴柱完成。 18.補強範圍。柱牆面飾材依設計圖施作。 19.若有移除或改道之管線或設施，需復原並恢復原有功能。
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 窗台地坪敲除 保護層敲除 基礎開挖 基礎鋼筋綁紮 樓版敲除 梁保護層敲除 鋼筋加工 鋼筋加工（梁柱接頭區） 照片 3.2 【資料來源：本研究製作】
第三章 構材補強 混凝土澆置 箍筋&繫筋綁紮 梁柱接頭箍筋植筋 擴柱封模側撐 混凝土澆置 拆模後混凝土面 窗台復原 窗框嵌縫 照片 3.3 【資料來源：本研究製作】
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬 磨石子地磚復原 擴柱飾材 續接器扭力測試 可行性評估試驗 照片 3.4 【資料來源：本研究製作】
