鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬
118
0
0
全文
(2) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 1-2 文獻回顧 以建築物修復補強工法為探討主題之文獻資料相當豐富，其中包含 學術期刊、研討會報告、實務案例介紹及學術研究論文【1~17】等。另 就本所部分，近年來相關主要研究計畫與成果包括〝學校建築常見之損 壞現象及修復補強策略探討〞【18】 、 〝鋼筋混凝土建築物之修復與補強 技術彙編〞【19】 ， 〝鋼筋混凝土建築物之修復與補強技術彙編（二）〞 【20】、 〝九二一地震震壞建築物耐震能力個案分析及改善建議〞 【21】 。. 1-3 研究內容 本研究計劃針對柱、樑、樓板等結構桿件，依補強使用之材料或方 法，分別訂定其補強準則及施工要點，研究內容包括結構桿件補強設計 準則、結構桿件補強可行性評估、鋼筋混凝土柱的結構補強、鋼筋混凝 土樑的結構補強、鋼筋混凝土樓版的結構補強，以及鋼筋混凝土柱樑間 的應力傳遞問題。本計劃除了提供桿件補強準則外，並提供合理的結構 補強施工要點，作為工程界之參考，進而確保鋼筋混凝土建築結構補強 後之耐震效果。 根據研究發現【11】 ，結構補強用的化學錨栓，是屬於後置型錨栓， 受制於現場施工時的邊距及間距限制，其強度不如預期。本研究計劃之 另一研究重點，是建立一套化學錨栓抗拉及抗剪強度的理論計算公式， 以做為補強設計時之參考，草案內容分別列於第九章與附錄 A 中。. 2.
(3) 第二章 通則. 第二章. 通則. 2-1 本準則適用範圍 2.1 本準則適用範圍 本準則適用於以鋼鈑、鋼筋、混凝土、碳纖維、環氧樹脂、化 學錨栓等材料為主之結構桿件補強，但不包含新增結構桿件或 更改原有結構系統的補強方式。 解說：本準則主要係針對鋼筋混凝土建築結構桿件之結構補強，新增結 構桿件（如牆、斜撐）或新增耐震構架，皆會改變原有結構系統 的耐震行為，而且會因個案不同而有所差異。本準則無法針對個 案編寫，因此，特殊個案需由設計者依據實際現況、相關研究資 料及專業知識進行結構補強設計。. 舊建築物耐震能力不足. 新建築物施工缺失. 舊建築物遭受震害. 鋼筋或混凝土強度不足 鋼筋配筋不足或其他施 工缺失. 新增結構桿件(如牆或 斜撐)或更改結構系統 (非本準則適用範圍). 原有結構系統補強. 圖 2.1. 本準則適用範圍. 3.
(4) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 2-2 修復與補強的分別 2.2 修復與補強的分別 修復是將損壞桿件回復至原有強度，補強是回復或提高原有結 構桿件的強度。 解說：建築物之設計、建造、變更使用乃至拆除，皆應由專業工程師負 責辦理。建築物在平常若有適當維護，磚造或加強磚造建築物的 耐用年限達四十年以上，而鋼筋混凝土造（RC）、鋼骨造（SC） 或鋼骨鋼筋混凝土造（SRC）建築物的耐用年限，更高達六十年 以上。不過，建築物常因材料品質不良（如海砂、輻射鋼筋等）、 材料老化、熱脹冷縮、地層下陷、鄰房施工或地震、火災、颱風 而受損，因而需要加以修復或補強。 修復的意義是將損壞桿件回復至原有良好的情況（原有強 度），而補強則是回復或提高原有結構桿件的強度或建築物的耐 震能力。以磚牆或 RC 牆的裂縫為例，若以水泥砂漿或環氧樹脂 （EPOXY）修補磚牆或 RC 牆的裂縫，使磚牆或 RC 牆不致因裂縫 的存在而四分五裂，並能恢復原有之抗壓及抗剪能力，即為修 復。由於磚牆或 RC 牆的抗拉強度很低，已修復完成的磚牆或 RC 牆若再次受到同樣大小的拉力或剪力時，仍會裂開，因此是一種 修復行為，雖然裂開的位置並不一定發生在原有裂縫處。 若除了修復原有磚牆或 RC 牆的裂縫外，也將原有受損的磚 牆或 RC 牆加厚，或在原有磚牆或 RC 牆的表面增加抗拉的碳纖維 或鋼鈑，則不但磚牆或 RC 牆的強度提高，建築物的耐震能力也 可能提高。上述這種施工方式對磚牆或 RC 牆而言是補強，對建 築物而言也〝可能〞具有補強效果，並且也〝可能〞改變了建築 物原有的結構系統與耐震行為。必須注意的是，若磚牆或 RC 牆 的補強結果，反而使得建築物產生嚴重偏心扭轉振動現象，或導 致其他結構桿件變成耐震弱點，則不但失去結構補強的原意，建 築物的耐震能力反而可能降低。因此，進行結構補強時，不但需 找具有補強經驗的專業工程師與承包商，補強設計是否適當以及 補強效果如何評估，也必須列入考量。. 4.
(5) 第二章 通則. 2-3 建築物的結構補強方式 2.3 建築物的結構補強方式 建築物的結構補強方式大致分為以下三種： (1)原有結構桿件補強 (2)原有結構系統補強 (3)新增結構桿件或新增結構系統補強 不論採用何種方式補強，必須避免造成建築物偏心扭轉振 動、或新增其他耐震弱點，或降低原有耐震能力的情形發生。 解說：建築物的結構補強方式大致分為以下三類： （一）原有結構桿件補強：當結構補強的桿件數量不多，這些桿件 的結構補強結果，對建築物的整體耐震性能力影響並不大。 單純的結構桿件補強，應避免不當或過當的補強，因而使得 臨近的未補強桿件成為耐震弱點，或降低原有建築物的耐震 能力。 （二）原有結構系統補強：在不改變原有結構系統及結構行為的狀 況下，將舊有樑、柱、牆壁、樓版等，作整體性、系統性的 補強。例如將部份的柱樑構架系統補強，或將原有剪力牆由 下至上作整體性的補強等。原有結構系統的補強，應會提高 原有建築物之耐震能力，唯仍應避免原有結構系統補強後， 反而產生偏心扭轉振動，或新增其他耐震弱點的情形發生。 （三）新增結構桿件或新增結構系統補強：除非能確切掌握新增結 構桿件（如新增柱、牆、斜撐等）或新增結構系統（如新增 柱樑構架等）的結構行為，否則，任意新增結構桿件或新增 結構系統，是相當危險的。因為新增結構桿件或新增結構系 統，可能會改變原有的結構系統及結構行為。若處理不好， 新增結構桿件或新增結構系統的本身，或其鄰近的未補強桿 件，反而可能形成耐震弱點，不但無法提昇原有建築物的耐 震能力，甚至可能幫倒忙。. 5.
(6) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 2-4 結構補強的品質要求 2.4 結構補強的品質要求 結構補強施工由備料、加工、現場施工，均應詳細查驗證明其 材料品質。為確證施工能達到設計標準，監造人應負責並聘請 專業人員辦理查驗工作，詳細記載查驗補強施工事項，並剔除 不合格部份。 解說：由於補強材料之品質及現場施工好壞，影響補強效果甚鉅，其材 料、加工、現場施工中所造成之瑕疵均可能對補強效果產生不利 之影響，並導致無法達到原補強設計標準，故本準則將結構補強 的品質要求列入。. 2-5 製圖規定 2.5 製圖規定 2.5.1 設計圖 設計圖應依照結構補強計算結果繪製，至少應包含下列各項： (1)結構補強之平面圖、立面圖、剖面圖及必要之詳細圖。圖 上應註明使用尺寸之單位，尺寸之單位以 mm 為原則。 (2)補強桿件之剖面尺寸及其相關位置圖。 (3)補強材料與原有桿件接合詳圖，或所採用之接合型式。 2.5.2 製圖比例 設計圖之比例，以能明確標示各項資料為原則，但對於結構 補強全圖之平面、立面不宜小於 1/100，而結構補強詳細圖 之立面、剖面不宜小於 1/30。 2.5.3 圖線規定 繪製圖線，應依 CNS B1001 工程製圖之一般準則。 2.5.4 桿件符號 桿件符號依下列規定，以英文字母表示之： （B）代表樑，（C）代表柱，（F）代表基腳， （G）代表大樑 2.5.5 焊接符號 焊接符號及標註符號方法應依 CNS B1001 工程製圖之熔接（本 準則以下稱為焊接）符號之規定。 解說：結構補強施工前應依據補強設計圖說，事先繪製補強設計施工圖。. 6.
(7) 第三章 結構桿件補強設計. 第三章. 結構桿件補強設計準則. 3-1 作用力及應力分佈 3.1 作用力及應力分佈 作用力之決定：在決定結構桿件或接頭應力之補強設計時，對 於作用在有效剖面之各階段載重均須考慮。 彈 性 分 析 ：在彈性分析時，補強材料若具有延續性，可以 假設為均勻剖面，並於計算勁度時，可依轉換 剖面之慣性矩計算。 塑 性 分 析 ：若採用塑性分析時，受撓曲與軸壓力之強度應 由塑性應力分佈決定。 塑性應力分佈：若補強材料在正、負彎矩區以剪力連接物與原 有桿件連結，則在混凝土有效壓力區之應力可 假設為 0.85fc'且為均勻分佈，而混凝土拉力強 度則予忽略。補強材料不論在拉力區或壓力 區，剪力連結物之強度應足以傳遞所需應力。 彈性應力分佈：若須求得彈性應力之分佈情形時，補強材料與 混凝土之應變，應假設與中性軸之距離成正 比，應力則等於應變與其彈性模數之乘積，混 凝土抗拉應力則予忽略。. 3-2 應變一致性 3.2 應變一致性 受撓曲或同時受撓曲與軸力之桿件，其強度設計應基於以下之 假設，並符合平衡條件與應變一致性。 (1)混凝土最外受壓纖維之極限應變為 0.003。 (2)鋼材或補強材料之應力，應按鋼材或補強材料之彈性係數與 應變之乘積計算，但不得大於鋼材降伏強度或補強材料之規 定強度。 (3)混凝土壓應力之分佈假設為矩形外，亦可假設為梯形、拋物 線形或其他形狀，但必須與試驗結果相接近。. 7.
(8) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 解說：(一)靜力平衡：在計算桿件之補強強度時，作用於剖面上之靜力 須保持平衡。 (二)應變性一致：在計算桿件之補強強度時，鋼筋、混凝土及補 強材料的應變之一致性，須符合 3.1 節及本節之假設。 (三)鋼筋、混凝土及補強材料之應變，均假設與中性軸之距離成 正比，此項假設對於決定補強材料之應變與應力非常重要。. b. ε β. c 中性軸 h. d. 箍筋. d- a 2 As 之重心. ε 4cm保護層. ε. 化學錨栓 碳纖維或補強鋼鈑. (補強材料之應變). (應變). 圖 3.1. (應力). 鋼筋混凝土樑的應變及應力. b. ε ε' β. 箍筋. d. ε 4cm保護層. ε 化學錨栓 碳纖維或補強鋼鈑. (補強材料之應變). (應變). 圖 3.2. 8. 鋼筋混凝土柱的應變及應力. (應力).
(9) 第三章 結構桿件補強設計. 3-3 補強設計流程 3.3 補強設計流程 補強設計必須依據原始結構設計圖說，並配合現場材料取 樣試驗或其他現場調查結果，重新進行結構分析及設計；桿件 補強後的總強度必須大於桿件應有的強度。 解說： 依據原始結構設計圖說，重新進行結構應力分析， 以求得為達到規定的耐震能力時，各桿件所需具備 應有的強度（假設桿件應有的強度為 C）. (1)現場鋼筋或混凝土材料取樣試驗、鋼筋探測及其 他相關試驗 (2)水準測量及其他現場調查結果. 由鋼筋混凝土理論，計算各桿件現有的強度 （假設桿件現有的強度為 A）. 桿件補強方案及 可行性評估. 桿件補強設計（假設桿件補強所提昇的強度為 B 或桿件補強後的總強度為 C＇） 即 A+B ≧ C 或 C＇≧ C. 補強材料工程性質. 桿件補強施工步驟及監造要點. 桿件補強施工步 驟及監造要點. 圖 3.3. 桿件補強設計準則. 補強設計流程圖. 9.
(10) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 3-4 補強設計通則 3.4 補強設計通則 受撓曲或受軸力或受兩者共同作用之桿件，其補強設計應基於 3.1 節至 3.3 節之假設，並符合最新法規之要求。 解說： 計算桿件應有的設計彎矩 Mu 與設計剪力 Vu（最新法規之要求）. 計算桿件現有的標稱彎矩 Mn 與 標稱剪力 Vn. 彎矩∮Mn≧Mu 且 剪力∮Vn≧Vu. 滿足. 結構安全. 滿足. 結構安全. 不滿足 選擇補強工法. 計算桿件補強後的標稱彎矩 Md 與標稱剪力 Vd. 彎矩∮Md≧Mu，剪力∮Vd≧Vu 不滿足 採其他補強工法. 圖 3.4 10. 鋼筋混凝土樑的補強設計流程圖.
(11) 第三章 結構桿件補強設計. c計算桿件應有的設計彎矩 Mu、設計剪力 Vu、設計軸力 Pu（最新法規之要求） d計算桿件應有的韌性 μ△（法規）. c計算桿件現有的 Mn－Pn 圖(標稱彎矩 Mn 與標稱軸力 Pn 互制曲線)與標稱剪力 Vn d計算桿件現有的構件韌性 μ△（現有）. (Mu/∮，Pu/∮)位於 Mn－Pn 曲線內. 剪力∮Vn≧Vu. 對不滿足情況， 進行下述計算 選擇補強工法. μ△（現有）≧μ△（法規）. 全部滿足. 結構安全. c計算桿件補強後的 Md－Pd 圖(標稱彎矩 Md 與標稱軸力 Pd 互制曲線)與標稱剪力 Vd d計算桿件補強後的韌性 μ△（補強）. (Mu/∮，Pu/∮) 位於 Md－Pd 曲線內. 剪力∮Vd≧Vu. 有一個狀況 無法滿足時 採其他補強工法. 圖 3.5. μ△（補強）≧μ△（法規）. 全部滿足 結構安全. 鋼筋混凝土柱的補強設計流程圖. 11.
(12) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 3-5 彎矩接合 3.5. 彎矩接合 樑和樑、樑和柱之端部接合，應依其接合處所計算之彎矩、剪 力與軸力之合成應力設計之。. 3-6 界面剪力 3.6 界面剪力 在補強材料與混凝土間界面間之剪力傳遞，其強度應足以傳遞 最大彎矩兩側之任一側剪力。. 3-7 剪力連接物之配置 3.7 剪力連接物之配置 在最大正或負彎矩至零彎矩間之剪力連接物，可依其所需數目 ，以等間距配置。但在集中載重至臨近零彎矩間之剪力連接物 數目，應足以抵抗在集中載重處所需之最大彎矩。 解說：剪力連接物之間距，若根據剪力分佈情形不等距設置，或以相同 數量之剪力連接物作等距設置，兩者之極限強度及撓度於正常工 作載重下均相同。惟當較高應力之剪力連接物，必須將界面剪力 傳遞至較低應力之剪力連接物時，混凝土會有輕微之變形。剪力 連接物之總數量應足以傳遞最大彎矩兩側之任一側剪力。如同 1978 AISC 規範中規定，除極大之集中載重處外，剪力連接物可 採取等間距安裝。. 3-8 所需剪力連接物 3.8 所需剪力連接物 在最大正或負彎矩至零彎矩間所需之剪力連接物，若以化學錨 栓或環氧樹脂作為連接物，化學錨栓之抗剪強度應以第九章或 附錄 A 計算之結果，或以試驗值為參考依據，環氧樹脂應以試 驗值為參考依據。. 12.
(13) 第四章 結構桿件補強可行性評估. 第四章. 結構桿件補強可行性評估. 4-1 補強材料 4.1 補強材料 無論採用何種補強材料，新增補強材料與原有材料界面間的接 續需確實，而且應考慮耐久性及耐火性。 解說：不論是原有結構桿件補強或新增結構桿件，常用的補強及界面接 續材料如下： （一）水泥類補強材料：如混凝土、水泥砂漿、膨脹水泥、無收縮 水泥等。 （二）鋼鐵類補強材料：如鋼筋、鋼骨、鋼鈑等。 （三）碳纖維補強材料：如碳纖維貼片（C-FRP）等。 （四）界面接續材料：補強材料與原有材料界面間之接續材料，如 環氧樹脂、化學錨栓、膨脹螺栓等。 不論採用何種補強材料，新增補強材料與原有材料界面間的 接續需確實，而且應具有耐久性及耐火性（或具有防火披覆）。 否則一旦接續不良或失火受傷，新增補強材料不旦無法發揮補強 功能，反而可能因重量增加而減少原有結構桿件的承載功能，或 降低原有建築物之耐震能力。 傳統的補強材料中，混凝土、水泥砂漿、膨脹水泥等材料， 抗壓而不抗拉，因此需要搭配鋼筋、鋼骨、鋼鈑等抗拉的補強材 料。此外，碳纖維材料，其抗拉強度超過鋼鐵，也是一種很好的 補強材料。不過，碳纖維必須借助環氧樹脂作為界面的接續材 料，並無法單獨使用。而且碳纖維及環氧樹脂均不耐高熱，因此 對於有火害疑慮的建築物，除非能確認防火披覆的防火功能，否 則應儘量避免採用碳纖維補強。 在結構補強工程中，一定會碰到新舊材料界面間的接續問題 ，如果新舊材料的界面接續不良，再好的補強設計都很難發揮其 功效。補強鋼鈑與鋼筋的接續方式，以焊接最為確實可靠，而補 強鋼鈑與原有混凝土間，或碳纖維與原有混凝土間的接合方式， 則以環氧樹脂的黏著效果最佳。. 13.
(14) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 4-2 碳纖維貼片及環氧樹脂 4.2 碳纖維貼片及環氧樹脂 碳纖維貼片及環氧樹脂材料的力學性質，應以試驗值為設計參 考依據，設計者應依工程經驗採用適當的安全係數。. 4-3 結構桿件補強的可行性評估 4.3 結構桿件補強可行性評估 結構桿件的補強方式，會因所需補強的軸力、彎矩、剪力與扭 力大小的不同，或補強材料的特性而會有不同的設計方法與補 強效果。 解說：不論採用鋼鈑結構補強、擴大剖面結構補強或碳纖維結構補強， 均會因結構桿件或受力的不同，而會有不同的設計方法與補強效 果，如表 4-1 所示。 表 4-1. 結構桿件補強可行性評估. 桿件. 柱. 樑. 版 柱 樑. 鋼鈑結構補強. 擴大剖面結構補強. 碳纖維結構補強. 軸力. ○. ○. △. 彎矩. ○. ○. ○. 剪力. ○. △. ○. 扭力. ○. △. ○. 正彎矩. ○. △. ○. 負彎矩. △. ╳. △. 剪力. ○. △. △. 扭力. ○. △. △. 正彎矩. ○. △. ○. 負彎矩. △. ╳. △. 剪力. ╳. △. ╳. 軸力. △. △. ╳. 彎矩. △. △. ╳. 剪力. △. △. ╳. 接 頭. 註：○ 表示 有補強效果並應有設計準則及範例說明 △ 表示 有補強效果，但應注意設計及施工細節 × 表示 無補強效果. 14.
(15) 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. 第五章. 鋼筋混凝土柱的結構補強. 5-1 柱的結構補強工法 5.1 柱的結構補強工法 常見的鋼筋混凝土柱的結構補強工法大致分為以下幾種： (1)柱以鋼鈑結構補強 (2)柱以角鋼及帶狀鋼鈑結構補強 (3)柱以擴大柱剖面方式結構補強 (4)柱以增設翼牆方式結構補強 (5)柱以碳纖維結構補強 (6)柱以其他方式結構補強 無論採用何種方式的結構補強，柱的補強材料與原有 柱、上下柱與左右橫樑間的應力傳遞須特別考慮，並應依據 所需補強的軸力、彎矩、剪力與扭力大小，進行柱補強設計。 解說：鋼筋混凝土柱是鋼筋混凝土建築物最重要的耐震桿件，只要受損 鋼筋混凝土柱的破壞沒有造成建築物嚴重傾斜，或使得上層樓版 與主樑嚴重下陷，鋼筋混凝土柱裂縫即使超過 0.3mm 以上或混凝 土有碎裂剝落現象，鋼筋混凝土柱均可以結構補強方式恢復，甚 至提昇其強度。鋼筋混凝土柱的結構補強的方式有下列幾種；將 分別在 5.2 節至 5.6 節中詳細說明。 5.2 節. 柱以鋼鈑結構補強. 5.3 節. 柱以角鋼及帶狀鋼鈑結構補強. 5.4 節. 柱以擴大柱剖面方式結構補強. 5.5 節. 柱以增設翼牆方式結構補強. 5.6 節. 柱以碳纖維結構補強. 15.
(16) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 5-2 柱以鋼鈑結構補強 5.2.1 柱以鋼鈑結構補強【柱韌性圍束補強】 (一)施工步驟 (1)敲除鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動破碎之混凝土。 (2)柱裂縫以環氧樹脂注入修補。 (3)組立補強鋼鈑及化學錨栓施工。 (4)補強鋼鈑焊接接合。 (5)化學錨栓孔隙及其他縫隙施作披縫劑。 (6)補強鋼鈑與混凝土柱之界面間，灌注環氧樹脂或無收縮水泥。 (7)補強鋼鈑表面漆環氧樹脂及灑石英砂或七厘石。 (8)補強後之柱表面以水泥砂漿粉刷被覆。 (二)監造要點 (1)補強鋼鈑之厚度至少需滿足結構用鋼最小厚度 6mm 之要求。 (2)補強鋼鈑應以適量之化學錨栓錨定於混凝土柱內，以防止環 氧樹脂或無收縮水泥注入時之鼓凸變形。 (3)化學錨栓之鑽孔不可損及柱主筋。 (4)補強鋼鈑之化學錨栓預留孔需在現場加工，依實際化學錨栓 位置現場放樣，柱體上之電氣開關預留孔亦同。 (5)角柱或邊柱之補強鋼鈑可採 L 型或 U 型鋼鈑，補強鋼鈑之開 口端應以化學錨栓確實錨定之，才有補強效果。 (6)補強鋼鈑彎角加工之圓角弧半徑 R 不得小於 10mm，以防止損 及鋼鈑強度。 (7)補強鋼鈑之加工，若因材料尺寸需分為 2~3 片拼合時，其接 縫宜採垂直縫，並以另一調節尺寸用之墊襯鋼鈑滿焊接合。 (8)補強鋼鈑不可接觸上方樑底及下方樓版面，並且應預留至少 3cm 以上之空隙，以防止地震力造成柱樑構架變形時，損及 柱之韌性或圍束鋼鈑受破壞。 (9)為避免在補強鋼鈑與混凝土界面間殘留空隙，灌注環氧樹脂 或無收縮水泥時，應在柱高二分之一以下，以壓力灌注，並 在柱上方留排氣孔，以確實將空隙內之空氣排出。 (10)補強鋼鈑完成後，應於表面作水泥砂漿粉刷被覆，以求其耐 火性、耐久性及美觀。. 16.
(17) 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. 解說：鋼筋混凝土柱韌性不足時，可採用鋼鈑結構補強工法，如圖 5.1 所示。鋼鈑結構補強工法是先將舊有鋼筋混凝土柱的水泥粉刷層 及磁磚、油漆等材料敲除，柱四周以補強鋼鈑包覆。補強鋼鈑與 原有鋼筋混凝土柱之界面間，則灌注環氧樹脂或無收縮水泥。通 常，為了確保補強鋼鈑與原有鋼筋混凝土柱界面間的拉力與剪力 之應力傳遞，會增加化學錨栓或膨脹螺栓等補強材料。若補強鋼 鈑圍成箱型（BOX），則鋼筋混凝土柱內部的混凝土即使碎裂也 無法剝落，因此要將柱體本身震斷（剪斷）之可能性微乎其微。 不過必須強調的是，由於柱上方及柱下方均預留 3cm 空隙，因此 在柱體本身韌性圍束補強後，該兩處反而可能成為新的耐震弱 點。 柱表面以水泥砂漿粉刷被覆 補強鋼鈑 環氧樹脂或無收縮水泥砂漿 砂漿粉刷層 焊接 接合鈑. 樓版 樑. 化學錨栓 (鑽孔時勿損及柱筋) 鋼鈑至上方樑底 留3cm空隙. 原有柱 主筋. 接合鈑 化學錨栓. 補強鋼鈑. 補強鋼鈑t=6~12mm 分成兩片先加工妥. 鋼鈑至下方樓版面 留3cm空隙 樓版. 調整尺寸用鋼鈑. 先焊接. 樑. 後焊接 先焊接. 接合鈑詳圖. 圖 5.1. 立面圖. 柱以鋼鈑結構補強【柱韌性圍束補強】. 17.
(18) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 5.2.2 柱以鋼鈑結構補強【柱軸力、彎矩及剪力補強】 (一)施工步驟 (1)水電開關插座先行遷移。 (2)敲除鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動破碎之混凝土。 (3)柱裂縫以環氧樹脂注入修補。 (4)以超音波鋼筋探測器量測柱主筋位置。 (5)錨栓預定位置鑽孔，並以高壓空氣吹淨孔內粉塵。 (6)植入化學藥劑及螺栓。 (7)鋼鈑貼附(鋼鈑貼附前需做噴砂處理，不可有油污。 (8)敲開柱角隅樓版約 20cm 寬，切斷樓版鋼筋，讓補強鋼鈑貫穿 延伸至上層，再將樓版鋼筋焊接於補強鋼鈑上。 (9)化學錨栓孔隙及其他縫隙施作披縫劑。 (10)補強鋼鈑與混凝土柱之界面間，灌注環氧樹脂或無收縮水 泥。(由底部高壓灌注，上方留排氣孔)。 (11)隔日檢核補強鋼鈑內環氧樹脂或無收縮水泥灌注程度，再予 以補足灌滿。 (12)鋼鈑表面點焊鋼網並塗抹 5cm 的水泥砂漿保護層。 (二)監造要點 同 5.2.1 節 解說： 補強鋼鈑 貫穿樓版 樓版. PL-8t(A36) M16 化學錨栓. 灌注 EPOXY 環氧樹脂. 化學錨栓實際鑽孔位置, 需避開柱主筋的位置.. 圖 5.2. 18. 樑. 化學錨栓. 柱鋼板補強立面圖. 柱以鋼鈑結構補強【柱軸力、彎矩及剪力補強】.
(19) 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. （a）柱粉刷層敲除. （c）化學錨栓施工 圖 5.3. （b）補強鋼鈑焊接. （d）環氧樹脂灌注 柱以鋼鈑結構補強施工相片. 19.
(20) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 5-3 柱以角鋼及帶狀鋼鈑結構補強 5.3 柱以角鋼及帶狀鋼鈑結構補強【柱剪力圍束補強】 (一)施工步驟 (1)敲除鋼筋混凝土柱表面粉刷層及鬆動破碎之混凝土。 (2)柱裂縫以環氧樹脂注入修補。 (3)於鋼筋混凝土柱之四個角隅安裝角鋼 (4)帶狀圍束鋼鈑焊接至角鋼上。 (5)角鋼及帶狀鋼鈑空隙施作披縫劑。 (6)補強鋼鈑與混凝土柱之界面間，灌注環氧樹脂。 (7)角鋼及帶狀鋼鈑表面以環氧樹脂塗抹防銹並撒小石粒。 (8)補強鋼鈑表面及其餘柱表面以水泥砂漿粉刷被覆。 (二)監造要點 (1)為使角鋼、帶狀圍束鋼鈑與舊有鋼筋混凝土柱能結合成一 體，兩界面間之環氧樹脂應確實灌注填滿。 (2)灌注環氧樹脂時，混凝土表面務必為乾燥狀態。 (3)帶狀鋼鈑應確實焊接至角鋼上，以達圍束補強效果。 (4)施工完成之補強鋼鈑表面及其餘柱表面應以水泥砂漿粉刷作 為防火被覆。 (5)採用本工法圍束補強可局部施作，不必全柱施作。 (6)帶狀圍束鋼鈑之間距應依計算結果配置，但其間距不得大於 柱寬之 1/2。 解說：當鋼筋混凝土柱剪力強度不足或圍束效應不足時，可以帶狀圍束 鋼鈑方式補強，如圖 5.4 所示。角鋼及帶狀鋼鈑結構補強工法， 僅在鋼筋混凝土柱之四個角隅包覆角鋼，再於鋼筋混凝土柱之四 面，焊接帶狀鋼鈑成為橫箍，以抵抗剪力並限制部份混凝土剝 落。由於兩帶狀鋼鈑(橫箍)間的混凝土仍會剝落脫離，角鋼也可 能會壓潰挫屈。因此其結構補強效果稍差。. 20.
(21) 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. 原RC柱 樓版 樑. 原RC樑 3cm以上空隙. 角鋼 帶狀圍束鋼鈑 (分離型). 帶狀圍束鋼鈑. 角鋼. 環氧樹脂塗抹防銹 並撒小石粒. 水泥砂漿 粉刷被覆. 水泥砂漿 粉刷被覆. 剖面圖 3cm以上空隙 樓版 樑. 立面圖. 圖 5.4. 柱以角鋼及帶狀鋼鈑結構補強【柱剪力圍束補強】 21.
(22) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 5-4 柱以擴大柱剖面方式結構補強 5.4.1 柱以擴大柱剖面方式結構補強【柱剪力圍束補強】 (一)施工步驟 (1)柱之周邊架設臨時支撐。 (2)敲除原鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動破碎之混凝土。 (3)柱裂縫以環氧樹脂注入修補。 (4)彎紮箍筋及固定箍筋用之豎筋(豎筋不穿透上下樓版)。 (5)封模(預留適當喇叭灌漿口)。 (6)澆置無收縮水泥砂漿或混凝土。 (7)養護、拆模、粉刷。 (二)監造要點 (1)若僅為鋼筋混凝土柱韌性補強，則固定箍筋用之豎筋不可 貫穿上下樓版，以免柱端撓曲強度增加，導致塑性剪力亦 增加。 (2)新澆置之無收縮水泥砂漿或混凝土，離柱頂及柱腳應保有 3~5cm 之空隙，以使韌性得以充分發揮。 解說：當鋼筋混凝土柱剪力強度不足或圍束效應不足時，可以增設箍筋 方式補強，如圖 5.5 所示。水泥鐵絲網或擴大柱剖面結構補強工 法，是將舊有鋼筋混凝土柱的水泥粉刷等表層材料敲除後，以鐵 絲網圍繞鋼筋混凝土柱，再以水泥砂漿均勻塗抹柱面，或以模板 成型後，內灌混凝土或無收縮水泥砂漿。若將水泥鐵絲網的補強 方式改成鋼筋與混凝土，使鋼筋混凝土柱剖面擴大，則稱為擴大 柱剖面結構補強。由於新增的水泥砂漿、混凝土或無收縮水泥， 與舊有鋼筋混凝土柱間之黏接效果不如環氧樹脂，因此新舊材料 間之接續與應力傳遞仍是弱點。. 22.
(23) 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. 原RC柱 樓版 樑. 原RC樑 3~5cm空隙. 加設箍筋 豎筋 (不穿透上下樓版) 原RC柱. 加設之箍筋. 水泥砂漿表面粉光. 豎筋不穿透上下樓版 新灌混凝土 (水泥砂漿表面粉光). 剖面圖 3~5cm空隙 樓版 樑. 原RC樑. 立面圖. 圖 5.5. 柱以擴大柱剖面方式結構補強【柱剪力圍束補強】. 23.
(24) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 5.4.2 柱以擴大柱剖面方式結構補強【柱軸力、彎矩及剪力補強】 (一)施工步驟 (1) 敲除鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動破碎之混凝土。 (2)柱裂縫以環氧樹脂注入修補。 (3)鋼筋混凝土柱的四個角隅之樓版鑽孔或打穿。 (4)配置新增的柱主筋及箍筋(柱主筋在遇樑處採用植筋方式)。 (5)封模並澆置混凝土。 (6)拆模養護。 (二)監造要點 (1)柱四個角隅之樓版，若僅鑽孔，則新增的柱主筋可能不易穿 過，而且缺乏混凝土澆置之灌漿口，因此，以打除部份樓版 混凝土較易施工，但不可切除樓版之鋼筋。 (2)澆置混凝土時，應於頂端設置灌漿喇叭口，以免角隅處灌漿 不實，產生蜂窩現象。 解說：當鋼筋混凝土柱之強度不足，而欲提升其軸力、彎矩及剪力強度 時，可將補強之新增柱主筋貫穿上下樓版（在遇樑處採用植筋方 式補強） ，可使柱之軸力、彎矩及剪力強度全面提高(視同 RC 複 合柱)，如圖 5.6 所示。. 24.
(25) 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. 加設主筋 (遇樑處採植筋方式) 加設主筋 (角隅處採貫穿樓版直通) 原RC柱. 原RC樑. 樓版打穿(混凝土灌漿口) 加設箍筋. 剖面圖 加設主筋 (遇樑處採植筋方式). 原RC樑 加設主筋 (角隅處採直通方式) 加設箍筋 擴大柱剖面. 直通鋼筋. 立面圖 圖 5.6. 柱以擴大柱剖面方式結構補強【柱軸力、彎矩及剪力補強】 25.
(26) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 5.4.3 柱以擴大柱剖面方式結構補強【柱軸力、彎矩、剪力及韌性 補強】 (一)施工步驟 (1)影響施工之管線先行遷移。 (2)敲除鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動破碎之混凝土。 (3)柱裂縫以環氧樹脂注入修補。 (4)配置新增的柱主筋及箍筋。 （柱主筋於角隅處貫穿樓版，柱 主筋遇樑處採植筋方式） (5)模板組立，並灌置混凝土。 (6)以樹脂砂漿將混凝土表面補平。 (7)以砂輪機將補平表面之凸出部份磨平。 (8)若補強桿件有直角（例如矩形柱）時，則直角部份須作圓角 處理（R≧3cm） 。 (9)塗刷環氧樹脂底劑。 (10)水平貼覆第一層碳纖維。 若為一層碳纖維補強則跳至步驟(13) (11)碳纖維表面再塗刷環氧樹脂。 (12)水平貼覆第二層碳纖維。 (13)碳纖維表面再塗刷環氧樹脂，表面均勻灑佈七厘石。 (14)以水泥砂漿粉刷被覆。 (15)柱樑接頭鋼鈑結構補強。 (16)復原已敲除之相連接牆面或管線。 (二)監造要點 (1)柱四個角隅之樓版，若僅鑽孔，則新增的柱主筋可能不易穿 過，而且缺乏混凝土澆置之灌漿口，因此，以打除部份樓版 混凝土較易施工，但不可切除樓版之鋼筋。 (2)澆置混凝土時，應於頂端設置灌漿喇叭口，以免角隅處灌漿 不實，產生蜂窩現象。 解說：. 26.
(27) (碳纖維僅包覆至樑下 ). 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. 虛線代表原柱位的大小. (碳纖維僅包覆至樑下 ). 實線代表擴柱後的大小. 詳圖A. 柱主筋於角隅處貫穿樓版. 15. 柱樑接頭採鋼鈑結構補強. 25. 15 10. 10. 20. 10. 20 10. 20. S. 20. 柱體採碳纖維包覆補強. 若S>30cm,需再增加一排化學錨栓. 詳圖A 圖 5.7 柱以擴大柱剖面方式結構補強【柱軸力、彎矩、剪力及韌性補強】. 27.
(28) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 5-5 柱以增設翼牆方式結構補強 5.5 柱以增設翼牆方式結構補強 (一)施工步驟 (1)敲除鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動破碎之混凝土。 (2)以超音波鋼筋探測器量測樑柱鋼筋位置。 (3)樑、柱預定植筋位置鑽孔，並以高壓空氣吹淨孔內粉塵。 (4)配給化學藥劑植入鋼筋（植筋） 。 (5)化學藥劑硬化後，依植筋間距綁紮鋼筋。 (6)模板組立並澆置混凝土。 (7)新增翼牆與上端樑底未密接處，灌注無收縮水泥至飽滿為止。 (8)柱樑及翼牆表面以水泥砂漿粉刷被覆。 (二)監造要點 (1)確定欲增加翼牆之柱位置及樓層後，若原有磚牆存在時，必 須將磚牆先行敲除。 (2)將與翼牆相接之樑柱部分之粉刷層敲除後，依所需之鋼筋間 距植筋。 (3)待鋼筋及模板組立完成後灌漿。 解說：若柱與柱之間無法增設大片剪力牆時，可使用本補強工法。在原 有柱之側邊增設較小之翼牆，以增加柱之抗震能力，並提高整體 結構之耐震能力，如圖 5.8 所示。但增設翼牆後，會使樑之淨跨 度減少，若樑之抗剪能力不足，容易發生剪力破壞的情形。因此 在評估設置翼牆後的結構耐震能力時，必須將此點列入考慮，而 且對柱間距較小之建築物，應避免使用此種補強工法。 同樣樓高、跨度的建築物，柱子愈粗，鋼筋愈多，所能承受 的地震力也愈大。然而柱子愈粗，使用空間就愈小。如果將與柱 子連接的牆壁作成剪力牆（上下層需成為一體，且直通基礎）， 是最好不過。不然，在鋼筋混凝土柱兩邊增加小片牆壁（稱為翼 牆或袖壁），以協助鋼筋混凝土柱抵抗地震，也是一種很有效的 補強方式。或者將原有翼牆加厚，也是一種補強方式。新增翼牆 或加厚翼牆所使用的材料通常為鋼筋混凝土，不過為了與舊有鋼 筋混凝土柱樑接合良好，通常會採用植筋方式，將新增牆壁的鋼 筋植入鋼筋混凝土柱樑內。植筋，實際上是先將舊有鋼筋混凝土 桿件鑽孔後，放入植筋膏（環氧樹脂類材料），再插入一段鋼筋， 另一段則延伸在外，以供焊接或搭接用。. 28.
(29) 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. 原有樑. 20cm. 搭接長度 40cm. 化學藥劑植筋. #5@20 雙向. 原有柱 新增翼牆. 埋 入 深 度. 外 露 深 度. #5 預植短筋 (12.5cm+45cm) 20cm 12.5cm. 45cm. 原有柱 植筋. 植筋 新增翼牆. 新增翼牆. 柱保護層敲除， 待翼牆鋼筋組立 完成後再一體澆置. 翼牆配筋. A-A剖面. 新增鋼筋與原有柱箍筋 以焊接方式連接. 柱增設翼牆補強詳圖. 圖 5.8. 柱以增設翼牆方式結構補強. 29.
(30) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 5-6 柱以碳纖維結構補強 5.6 柱以碳纖維結構補強【柱韌性圍束補強】 (一)施工步驟 碳纖維複合材料的補強施工，基本上可分為鋼筋混凝土柱表面處 理及碳纖維材料黏貼等兩部份。 (1)鋼筋混凝土柱表面處理： c敲除混凝土表面粉刷層及劣質部份。 d以樹脂砂漿將混凝土表面補平。 e以砂輪機將補平表面之凸出部份磨平。 f若補強桿件有直角（例如矩形柱）時，則直角部份須作圓角 處理（R≧3cm） 。. (2)碳纖維材料黏貼： c以丙酮清洗已處理過之混凝土表面。 d塗刷環氧樹脂底劑。 e依設計方向鋪設碳纖維 f塗刷環氧樹脂。 g重複ef至符合設計層數及方向。 h碳纖維表面再塗刷環氧樹脂，表面均勻灑佈七厘石。 i以水泥砂漿粉刷被覆。. (二)監造要點 (1)鋼筋混凝土柱剖面一般為矩形，其四個角隅應作圓弧處理（圓 弧半徑至少 3cm） ，否則碳纖維材料會因直角而斷裂，因而影 響補強效果。 (2)碳纖維材料貼附過程中，應確實將碳纖維浸透樹脂，且應以 橡皮刮刀將氣泡確實去除，以確保碳纖維材料之補強效果。 (3)採用碳纖維材料圍束補強時，因其耐火性差之弱點，應於表 面以水泥砂漿粉刷被覆之。 (4)碳纖維材料施工時，其疊接尺寸應足夠。 解說：鋼筋混凝土柱韌性不足，可採用複合材料圍束補強工法，如圖 5.9 及圖 5.10 所示。碳纖維結構補強，一般用於圓柱或大剖面柱之 補強，也使用於建築物之中間柱（四周無牆之柱） ，但對於角柱 及邊柱（兩側有牆）則圍束效果不佳，選用時宜審慎考量之。. 30.
(31) 第五章 鋼筋混凝土柱的結構補強. 碳纖維結構補強是先將舊有鋼筋混凝土柱的水泥粉刷等表 層材料敲除並整平後，以環氧樹脂均勻塗抹柱面，再舖上碳纖維 材料（C-FRP），然後再塗抹環氧樹脂及保護層。碳纖維材料若 能圍繞整個鋼筋混凝土柱，則其補強效果佳。因為鋼筋混凝土柱 內的混凝土即使受壓、受剪碎裂，而有膨脹或脫離鋼筋混凝土柱 的趨勢，也會因為整根鋼筋混凝土柱被緊緊包住，而形成類似箍 筋的圍束效果，因而提高柱的抗壓強度及耐震性。其原理正如同 以抗拉的尼龍袋做成的砂包，僅管鬆散的砂粒無法成型，砂包卻 可以堆高承重一樣。碳纖維材料若無法圍繞整根鋼筋混凝土柱， 而成為開口型或 U 型時，則除了未圍繞的部份缺乏補強效果外， 碳纖維自由端的錨定問題也必須特別注意，如圖 5.10 所示。此 外，柱樑接頭或上柱、下柱間因樑或樓版的隔開，使得碳纖維材 料在應力傳遞及錨定上遭遇極大的困難，因此在設計及施工上需 謹慎處理，才可以達到預期的效果。通常，碳纖維結構補強的目 的，是提高結構桿件的韌性，而非強度。. 水泥砂漿粉刷被覆 B部. 原有柱. CFRP 碳纖維圍束 (注意疊接尺寸). R>3cm -. B部詳圖. 立面圖. 圖 5.9. 柱以碳纖維結構補強【閉合型補強】. 31.
(32) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 40cm. 40cm. 滾R=3cm 圓角(共 4角). 滾R=3cm 圓角(共 3角). 柱外圍包覆三層 t=0.11mm的碳纖維, 碳纖維走向平行 柱箍筋,且疊接長度 至少 40cm.. 40cm. 滾R=3cm 圓角(共 4角). 柱外圍包覆二層 t=0.11mm的碳纖維, 碳纖維走向平行 柱箍筋.. JIS F10T M24@20cm 滾R=3cm 圓角(共 3角). 柱外圍包覆二層 t=0.11mm的碳纖維, 碳纖維走向平行 柱箍筋.. 柱外圍包覆二層 t=0.11mm的碳纖維, 碳纖維走向平行柱箍筋.. 碳纖維貼片 PL-25t(A572) JIS F10T M24 @20cm 鋼板滾 R=0.5cm 圓角. 5.5cm 5.5cm. 7cm. 對鎖的鋼鈑壓條細部圖. 圖 5.10 32. 柱以碳纖維結構補強【非閉合型補強】.
(33) 第六章 鋼筋混凝土樑的結構補強. 第六章. 鋼筋混凝土樑的結構補強. 6-1 樑的結構補強工法 6.1 樑的結構補強工法. 常見鋼筋混凝土樑的結構補強工法大致分為以下幾種： (1)樑以鋼鈑結構補強 (2)樑以水泥鐵絲網或擴大樑剖面方式結構補強 (3)樑以碳纖維結構補強 (4)樑以其他方式結構補強. 無論採用何種方式的結構補強，樑的補強材料與原有樑 或與原有柱的應力傳遞必須特別考慮，並且應依據所需補強 的彎矩、剪力與扭力大小，進行樑補強設計。樑負彎矩區的 補強必須特別考慮補強材料的錨定及實際施工問題。 解說：由於地震時，建築物會左右搖晃，因此鋼筋混凝土柱的任一方向 均可能成為耐震弱點，所以鋼筋混凝土柱的結構補強通常會採用 對稱方式。然而，鋼筋混凝土樑則受正負彎矩影響，而會有不對 稱的補強方式，同一根鋼筋混凝土樑的不同區域會有不同的補強 方式。 在靜載重及活載重作用下，兩端具有柱子支承的鋼筋混凝土 樑，樑中央段屬於正彎矩區，正彎矩區的下半部容易開裂，因此， 鋼筋混凝土樑中央段的下緣鋼筋量比較多。所以，鋼筋混凝土樑 正彎矩區的結構補強，不論鋼鈑、鋼筋或碳纖維等抗拉材料，應 集中於樑中央段的下半部。 在靜載重及活載重作用下，兩端具有支承的鋼筋混凝土樑， 其樑兩端屬於負彎矩區。此外，一端懸臂挑出的懸臂樑，其懸臂 挑出的部份均屬負彎矩區。鋼筋混凝土樑的負彎矩區，上半部容 易開裂，因此，鋼筋混凝土樑兩端的上緣鋼筋量比較多。所以， 鋼筋混凝土樑負彎矩區的結構補強，不論鋼鈑、鋼筋或碳纖維等 抗拉材料，應集中於樑兩端或懸臂樑的上半部。必須強調的是， 如果 RC 樑兩端的補強材料（鋼鈑、鋼筋或碳纖維）無法有效錨 定（固定）於鋼筋混凝土柱上，或〝直線〞延伸至柱另一端的鋼 筋混凝土樑上，則樑與柱之交界面將成補強弱點，而降低鋼筋混 33.
(34) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 凝土樑負彎矩區的補強效果。 在靜載重及活載重作用下，鋼筋混凝土樑若承受太大的剪力， 也會在樑兩端的側面產生斜向裂縫，此時若在樑兩端的側面增加鋼 鈑、鋼筋或碳纖維等抗拉材料，是可以具有相當好的補強效果。不 過，在設計及施工時，需注意補強材料與舊有鋼筋混凝土樑之接合 問題，以及樑兩端靠近鋼筋混凝土柱的錨定問題。 鋼筋混凝土樑結構補強方式有鋼鈑結構補強、水泥鐵絲網結構 補強與碳纖維結構補強等幾種方式。第二種補強方式，有時以鋼筋 取代鐵絲網，並灌注混凝土，而成為擴大樑剖面方式的結構補強。 擴大樑剖面方式的補強方式，由於新舊混凝土界面常因施工因素及 時間久了，而無法確實結合成一體。反而可能因界面分離，而無法 達到預期的補強效果。至於碳纖維結構補強方式，對於鋼筋混凝土 樑正彎矩及剪力補強均有良好的補強效果。但對於鋼筋混凝土樑負 彎矩區的補強效果，則完全視鋼筋混凝土樑兩端碳纖維，錨定至鋼 筋混凝土柱的成敗而定。通常，鋼鈑結構補強較可以達到鋼筋混凝 土樑正彎矩、負彎矩及剪力的補強效果。. 負彎矩裂縫. 負彎矩裂縫. 正彎矩裂縫. 圖 6.1. 34. 鋼筋混凝土樑的正彎矩與負彎矩裂縫.
(35) 第六章 鋼筋混凝土樑的結構補強. 6-2 樑以鋼鈑結構補強 6.2.1 樑中央底部鋼鈑結構補強【樑正彎矩補強】 (一)施工步驟 (1)將鋼筋混凝土樑下半部之粉刷層敲除。 (2)將補強鋼鈑以化學錨栓錨定於樑下半部之補強位置。 (3)化學錨栓孔隙及其他縫隙，塗抹披縫劑，以防止灌注環氧樹 脂時溢出。 (4)披縫劑硬化後，將環氧樹脂以壓力灌入補強鋼鈑與鋼筋混凝 土樑界面間之空隙。 (5)補強鋼鈑表面漆環氧樹脂及灑石英砂。 (6)補強鋼鈑及樑表面以水泥砂漿粉刷被覆。 (二)監造要點 (1)補強鋼鈑應以化學錨栓錨定於樑上，以防止脫落造成危險。 (2)補強鋼鈑與鋼筋混凝土樑界面間之縫隙，應儘量保持約 3mm， 以提高黏著效果。 (3)補強鋼鈑與鋼筋混凝土界面間之縫隙，在灌注環氧樹脂時， 應注意預留排氣孔，以確保注入之環氧樹脂確實填滿縫隙。 解說：鋼筋混凝土樑中央段主要是承受垂直載重所產生的正彎矩，當鋼 筋混凝土樑正彎矩強度不足時，可在樑中央段之底部，以環氧樹 脂貼附補強鋼鈑，以增加原鋼筋混凝土樑之正彎矩強度，補強後 之樑表面以水泥砂漿粉刷被覆，如圖 6.2 所示。. 現有RC樑 R=1cm. 水泥砂漿粉刷被覆 化學錨栓 (植入位置應在樑下層鋼筋以上) 界面以環氧樹脂黏結 (界面空隙約3mm) 樑底部U型補強鋼鈑 樑下層鋼筋. 樑中央底部鋼鈑補強施工參考圖. 圖 6.2. 樑中央底部鋼鈑結構補強【樑正彎矩補強】. 35.
(36) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 6.2.2 樑兩側鋼鈑或 U 型鋼鈑結構補強 【樑剪力補強】 【樑剪力及正彎矩補強】 (一)施工步驟 (1)將鋼筋混凝土樑粉刷層敲除。 (2)將補強鋼鈑以化學錨栓確實錨定於樑兩側，以防止補強鋼 鈑脫落。 (3)化學錨栓孔隙及其他縫隙，塗抹披縫劑，以防止灌注環氧 樹脂時溢出。 (4)披縫劑硬化後，將環氧樹脂以壓力灌入補強鋼鈑與鋼筋混 凝土樑界面間之空隙。 (5)補強鋼鈑表面漆環氧樹脂及灑石英砂。 (6)補強鋼鈑及樑表面以水泥砂漿粉刷被覆。 (二)監造要點 (1)鋼筋混凝土樑之兩側鋼鈑或 U 型鋼鈑，應以環氧樹脂黏結， 側面及底部並應以化學錨栓錨定。 (2)補強鋼鈑不宜過厚，一般而言 6~9mm 之厚度應屬合宜(依需 強度選用)。 (3)補強鋼鈑與鋼筋混凝土界面間之空隙不宜過大(約 3mm)，安 裝完成後，補強鋼鈑表面應以水泥砂漿粉刷被覆之。 (4)當鋼筋混凝土樑有斜向剪力裂縫產生時，在施作鋼鈑貼附 補強前，應先將裂縫以環氧樹脂注入修復，然後才可施作 補強鋼鈑。 (5)補強鋼鈑貼附時，需依賴足夠之化學錨栓錨定於樑側，以 利固定補強鋼鈑及環氧樹脂注入，補強鋼鈑若僅依賴環氧 樹脂貼附，其自重即可能破壞環氧樹脂之黏著力而脫落傷 人。此外，若無化學錨栓錨定補強鋼鈑，在注入環氧樹脂 時補強鋼鈑亦會鼓起。故施工時，應配置適當的化學錨栓。 解說：鋼筋混凝土樑剪力強度不足時，可採樑兩側鋼鈑結構補強；樑剪 力及正彎矩強度不足時，可採 U 型鋼鈑結構補強。將鋼筋混凝土 樑與兩側鋼鈑，或與 U 型鋼鈑視為複合三明治樑，以提昇鋼筋混 凝土樑的強度，如圖 6.3 所示。鋼筋混凝土建築結構之設計多採 用「強柱弱樑」系統，故地震受損建築物中，樑之剪力破壞最為 常見。因此，震害受損建築物之緊急補強，最常採用此工法。. 36.
(37) 第六章 鋼筋混凝土樑的結構補強. A. A. 剪力補強端. 樑兩側鋼鈑或U型鋼鈑補強示意圖. 兩側補強鋼鈑距樓版底3cm 界面以環氧樹脂黏結 (界面空隙約3mm) 化學錨栓 現有RC樑. 水泥砂漿粉刷被覆. A-A 剖面 樑兩側鋼鈑結構補強【樑剪力補強】. 兩側補強鋼鈑距樓版底3cm 界面以環氧樹脂黏結 (界面空隙約3mm) 化學錨栓 現有RC樑. 水泥砂漿粉刷被覆. A-A 剖面 樑U型鋼鈑結構補強【樑剪力及正彎矩補強】. 圖 6.3. 樑兩側鋼鈑或 U 型鋼鈑結構補強 【樑剪力補強】【樑剪力及正彎矩補強】 37.
(38) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 6.2.3 樑 U 型帶狀鋼鈑結構補強【樑剪力補強】 (一)施工步驟 (1)將鋼筋混凝土樑粉刷層敲除。 (2)將 U 型帶狀鋼鈑以化學錨栓錨定於樑補強位置。 (3)化學錨栓孔隙及其他縫隙，塗抹披縫劑，以防止灌注環氧 樹脂時溢出。 (4)披縫劑硬化後，將環氧樹脂灌入 U 型帶狀鋼鈑與鋼筋混凝 土樑界面間之空隙。 (5)U 型帶狀鋼鈑表面漆環氧樹脂及灑石英砂。 (6)U 型帶狀鋼鈑及樑表面以水泥砂漿粉刷被覆。 (二)監造要點 (1)與混凝土接觸之 U 型帶狀鋼鈑，應以環氧樹脂黏結，側面 及底面並應以化學錨栓錨定。 (2)型帶狀鋼鈑不宜過厚，亦不須採用高強度鋼鈑，一般而言， 6~9mm 之厚度應屬合宜(依需求之剪力強度選用)。 (3)U 型帶狀鋼鈑與混凝土界面間之空隙不宜過大，安裝完成 後，U 型帶狀鋼鈑表面應以水泥砂漿粉刷被覆。. 解說：鋼筋混凝土樑剪力強度不足時，可採用 U 型帶狀鋼鈑、環氧樹脂 及化學錨栓補強，以提昇鋼筋混凝土樑之剪力強度。樑以增設箍 筋方式補強時，須澆置新混凝土，故會減少樓層淨高，U 型帶狀 鋼鈑補強則不須澆置新混凝土。對樓層高度較不足的建築物，U 型帶狀鋼鈑補強比增設箍筋的補強方式更適合，惟表面仍應以水 泥砂漿粉刷被覆，如圖 6.4 所示。. 38.
(39) 第六章 鋼筋混凝土樑的結構補強. 間距<d/2(一半樑深) C. 化學錨栓. U型帶狀鋼鈑. U型帶狀鋼鈑補強示意圖. 化學錨栓. U型帶狀鋼鈑 界面以環氧樹脂黏結 (界面空隙約3mm). 現有RC樑 R=1cm. 水泥砂漿粉刷被覆. 樑U型帶狀鋼鈑結構補強. 圖 6.4. 樑 U 型帶狀鋼鈑結構補強. 39.
(40) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 6-3 樑以擴大剖面方式結構補強 6.3.1 樑增設箍筋結構補強【樑剪力補強】 (一)施工步驟 樑增設箍筋結構補強，可分為先敲除保護層或不敲除保護層 而直接外加箍筋（須敲除粉刷層）等兩種方式施作。 (1)施工時，先鑽孔穿透樑兩邊之樓版。 (2)將箍筋由鑽孔中穿過（由下往上穿過較容易施工）。 (3)頂部以帶狀鋼鈑焊接錨定，或直接彎折搭接均可。 (二)監造要點 (1)原有混凝土表面應先鑿毛洗淨，以利新舊混凝土可以充分 結合（原有粉刷層應先敲除）。 (2)若樑組模新灌混凝土，則應注意混凝土最大粒徑不得大於 1cm，並於樑兩側樓版鑿洞作為混凝土灌漿口。澆置時須 自樑兩側同時澆置，並由樑之一端往另一端逐次澆置。 (3)若混凝土澆置不易時，可改用無收縮水泥砂漿澆置。 解說：鋼筋混凝土樑剪力強度不足的原因很多，除了常見的混凝土強度 不足，或因載重增加導致樑剪力強度不足外，其他造成樑剪力強 度不足之原因如下： (1)早期規範之規定，樑並無韌性設計之要求。 (2)結構補強若採用增設斜撐或剪力牆以抵抗地震力時，常會導 致鄰跨樑之剪力提高，以致鄰跨樑之剪力強度不足。在樑剪 力強度不足時，可以增設箍筋方式來提高樑的剪力強度，如 圖 6.5 所示。. 40.
(41) 第六章 鋼筋混凝土樑的結構補強. 彎折箍筋. 鋼筋搭接 深度3公分之凹槽. 現有樓版. 先鑽孔使箍筋穿過. 增設箍筋 現有RC樑 新灌混凝土或 無收縮水泥砂漿. 深度3公分之凹槽. 先鑽孔使箍筋穿過. 焊接. 帶狀鋼鈑t=6mm. 現有樓版. 增設箍筋 現有RC樑 新灌混凝土或 無收縮水泥砂漿. 圖 6.5. 樑增設箍筋結構補強【樑剪力補強】. 41.
(42) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 6.3.2 構架樑或懸臂樑頂端植入鋼筋補強【樑負彎矩補強】 (一)施工步驟 (1)將欲補強之鋼筋混凝土樑頂面及樓版面的保護層敲除。 (2)將樑之補強主筋植入錨定於鋼筋混凝土樑端之柱內（補強主 。 筋之植入深度，至少為鋼筋直徑的 15 倍以上） (3)補強主筋植入完成後，再於樑上植入ㄇ型箍筋，並固定於樑 上，再澆置無收縮水泥砂漿。 (二)監造要點 (1)負彎矩植筋補強方式，需確實將樑之補強主筋植入錨定於柱 內，且不可傷及原有柱之主筋(可由敲開之樑主筋正上方植 入，就不會觸及原有柱之主筋)。 (2)在施工時當端部植筋完成後，在澆置無收縮水泥砂漿前，可 應在樑下方以臨時支撐及千斤頂將撓曲之樑(或下垂之懸臂 樑)頂回，並設定適當之預拱尺寸，待無收縮水泥砂漿養護 完成後，再拆除支撐。 (3)若將植筋位置移至樑底部(在不影響室內使用淨高的情況下) 加深樑深，亦可達到樑負彎矩之補強效果。. 解說：鋼筋混凝土構架樑或懸臂樑上端之強度不足(負彎矩)時，可在樑 上端頂部，以補強鋼筋植入柱內，以提高鋼筋混凝土樑之負彎矩 強度。 樑頂敲除保護層之寬度 垂直植入ㄇ型箍筋於樑內 水平植入樑補強主筋於柱內. 原有樓版 原有樑筋. A-A 剖面圖. 圖 6.6 樑端植入鋼筋補強示意圖 42.
(43) 第六章 鋼筋混凝土樑的結構補強. 負彎矩補強鋼筋 澆置無收縮水泥砂漿. 植入柱內深度 至少15d以上. 澆置無收縮 水泥砂漿. 貫穿植入亦可. h. h. 鋼筋應伸入正彎矩區 至少一個樑深長度 -M. -M +M. 正彎矩區. (剖面圖). 樑頂保護層敲除部分 植入鋼筋 貫穿植入亦可 b. A. A. 原RC柱. h. h. 伸入正彎矩區 至少一個樑深長度. 伸入正彎矩區 至少一個樑深長度. 植入柱內深度 至少15d以上(避開柱筋). (連續端錨定方式). (不連續端錨定方式). (剖面圖). 圖 6.7 構架樑或懸臂樑頂端植入鋼筋補強【樑負彎矩補強】. 43.
(44) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 6.3.3 樑以擴大剖面方式結構補強【樑剪力或彎矩補強】 (一)施工步驟 (1)敲除樑之粉刷層及鬆動部份之混凝土。 (2)依需要位置植入樑主筋於柱或樑內，植入樑箍筋於樑或樓 版內。 (3)封模(因採用流動性極佳之無收縮水泥或砂漿，故應採夾板 模，並將接縫密封) (4)無收縮水泥砂漿澆置(二次滿溢澆置工法)。 (5)養護、拆模、粉刷。 (二)監造要點 (1)舊混凝土面在施工前，應先敲除粉刷層及鬆動混凝土，並 作適當鑿毛處理，以利新舊混凝土界面之結合。 (2)樑主筋應植入柱內或樑內，樑箍筋應植入樑或樓版內(植入 深度至少 15d)。 (3)原有樑體若有裂縫應先以環氧樹脂注入補修之。 (4)補強之樑若有撓度，應先以支撐預拱校正後施作。 解說：鋼筋混凝土樑之剪力強度或撓曲強度不足時，若無使用空間限 制，可將鋼筋混凝土樑加深及加寬。本工法先植入樑主筋與箍 筋，再以無收縮水泥砂漿(或混凝土)將樑剖面放大。由於樑之自 重增加，故應檢討擴大剖面所增加之載重。本工法亦可應用於樑 筋腐蝕之補修，如圖 6.8 所示。. 樓版. 樓版. 樑. 樑. 樑側加厚. 樑底、樑側擴大剖面. 圖 6.8 44. 樑以擴大剖面方式結構補強.
(45) 第六章 鋼筋混凝土樑的結構補強. 6-4 樑以碳纖維結構補強 6.4.1 樑以碳纖維結構補強【樑正彎矩補強】 (一)施工步驟 碳纖維複合材料的結構補強，基本上可分為事前整修及碳纖 維材料黏貼等兩部份。 (1)事前整修部份： c敲除混凝土表面粉刷層及劣質部份。 d以樹脂砂漿將混凝土表面補平。 e以砂輪機將表面磨平光滑。 f若補強桿件有折角時，則須作圓滑去角處理。(一般圓角 R ≧3cm，否則碳纖維容易斷裂) (2)碳纖維材料黏貼： c以丙酮清洗已處理過之混凝土表面。 d塗刷環氧樹脂底劑。 e依設計方向鋪設碳纖維及塗刷環氧樹脂。 f重複e至符合設計層數及方向。 (二)監造要點 (1)碳纖維複合材料的結構補強，對鋼筋混凝土樑之表面光滑 度及折角弧度相當敏感，故事前的準備工作應特別注意處 理，以防止碳纖維斷裂。 (2)碳纖維複合材料貼片補強後，應於表面作水泥粉刷層被 覆，否則在耐火及美觀上均不宜。 解說：鋼筋混凝土樑柱構架之樑中央段，主要是承受垂直載重所產生的 正彎矩，當原鋼筋混凝土樑正彎矩強度不足時，可在樑中央段之 底部以環氧樹脂貼附碳纖維複合材料，以增加鋼筋混凝土樑之正 彎矩強度，表面應以水泥砂漿粉刷被覆，如圖 6.9 及圖 6.10 所 示。. 45.
(46) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. RC樑. RC樑. 柱. 柱 1.主要補強纖維 (層數視設計而定). 2.端部固定纖維. 圖 6.9. 樑以碳纖維結構補強. (a)樑正彎矩補強 樓版. 樑. 柱. R>3cm -. 1.樑裂縫先以遞增壓力工法灌注EPOXY修復 _ 2.粉刷層打除,直角打磨成圓角(R>3cm) 3.凹凸不平處以EPOXY輕質膠膏修補齊平 4.塗佈EPOXY界面接著劑 5.貼覆高拉力碳纖維 6.塗佈EPOXY面層及灑佈七厘石 7.水泥砂漿粉刷披覆. 圖 6.10 46. 樑以碳纖維結構補強【樑正彎矩補強】.
(47) 第六章 鋼筋混凝土樑的結構補強. 6.4.2 樑以碳纖維結構補強【樑剪力補強】 (一)施工步驟 碳纖維複合材料的結構補強，基本上可分為事前整修及碳纖 維材料黏貼等兩部份。 (1)事前整修部份： c敲除混凝土表面粉刷層及劣質部份。 d以樹脂砂漿將混凝土表面補平。 e以砂輪機將表面磨平光滑。 f若補強桿件有折角時，則須作圓滑去角處理。(一般圓角 R ≧3cm，否則碳纖維容易斷裂) (2)碳纖維材料黏貼： c以丙酮清洗已處理過之混凝土表面。 d塗刷環氧樹脂底劑。 e依設計方向鋪設碳纖維及塗刷環氧樹脂。 f重複e至符合設計層數及方向。 (二)監造要點 同 6.4.1 節 解說：樑剪力強度不足時，也可以碳纖維結構補強，如圖 6.11 所示。 (b)樑剪力補強 樓版. 樑. 柱. R>3cm (U型1層) (U型1層，雙側各2層). 1.樑裂縫先以遞增壓力工法灌注EPOXY修復 _ 2.粉刷層打除,直角打磨成圓角(R>3cm) 3.凹凸不平處以EPOXY輕質膠膏修補齊平 4.塗佈EPOXY界面接著劑 5.貼覆高拉力碳纖維 6.塗佈EPOXY面層及灑佈七厘石 7.水泥砂漿粉刷披覆. 圖 6.11. 樑以碳纖維結構補強【樑剪力補強】. 47.
(48) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 48.
(49) 第七章 鋼筋混凝土樓版的結構補強. 第七章. 鋼筋混凝土樓版的結構補強. 7-1 樓版的鋼鈑結構補強 7.1.1 樓版底帶狀鋼鈑結構補強【版正彎矩補強】 (一)施工步驟 (1)敲除鋼筋混凝土樓版底之粉刷層及鬆動混凝土。 (2)樓版裂縫以環氧樹脂注入修補。 (3)樓版底鑽孔並預埋化學錨栓。 (4)帶狀鋼鈑貼附前，先預留化學錨栓孔，並於貼附位置塗佈環 氧樹脂砂漿。 (5)以化學錨栓固定帶狀鋼鈑。 (6)輕敲帶狀鋼鈑，使環氧樹脂砂漿溢出為止，以使帶狀鋼鈑與 樓版底緊密貼合。 (7)鋼鈑表面以環氧樹脂塗抹防銹並撒小石粒。 (8)樓版表面以水泥砂漿粉刷被覆。 (二)監造要點 (1)由於帶狀鋼鈑位於樓版正下方，故施工中應注意鋼鈑掉落， 必要時得以臨時支撐或以預埋之化學錨栓支援，俟環氧樹脂 砂漿硬化為止。 (2)帶狀鋼鈑因由下往上貼附，重量大不宜採大片或整片鋼鈑， 一般均以帶狀鋼鈑補強。此外，因環氧樹脂不易注入，故採 用環氧樹脂砂漿塗佈貼附。 解說：鋼筋混凝土樓版中央彎矩強度不足或樓版中央已產生裂縫時，可 採用帶狀鋼鈑黏貼於樓版底的補強方式，提高樓版的正彎矩強 度，如圖 7.1 所示。 界面以環氧樹脂砂漿膠合 化學錨栓. RC樑. 圖 7.1. 帶狀補強鋼鈑 水泥砂漿粉刷被覆. RC樑. 樓版底帶狀鋼鈑結構補強【版正彎矩補強】. 49.
(50) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 7.1.2 樓版底增設鋼小樑結構補強【版剪力及彎矩補強】 (一)施工步驟 (1)敲除鋼筋混凝土樓版底之粉刷層及鬆動混凝土。 (2)樓版裂縫以環氧樹脂注入修補。 (3)樓版及邊樑鑽孔並預埋化學錨栓。 (4)鋼小樑及兩端固定鋼鈑（端承鋼鈑）架設。 (5)螺栓鎖定及焊接施工。 (6)鋼小樑與混凝土界面間灌注環氧樹脂。 (7)鋼小樑表面防銹處理及防火被覆。 (二)監造要點 (1)增設之鋼小樑，係支承於原鋼筋混凝土樓版週邊之邊樑， 故這些邊樑之強度應先確認，否則增設之鋼小樑可能因邊 樑強度不足而掉落。 (2)增設之鋼小樑與原鋼筋混凝土樓版間，除了灌注環氧樹脂 外，若原樓版混凝土強度足夠，最好增設化學錨栓，以發 揮其強度；惟若原混凝土強度不足，則不宜再增設化學錨 栓。 解說：鋼筋混凝土樓版勁度或強度不足，可在樓版下方增設鋼小樑，並 將鋼小樑支承於原樓版週邊之邊樑上，如此則可減少樓版的跨 度，相對提高原鋼筋凝土樓版之勁度及強度。若樓版非為雙層配 筋者，因樓版中央區無上層筋，增設鋼小樑反而使樓版中央區容 易龜裂。. 50.
(51) 第七章 鋼筋混凝土樓版的結構補強. 界面灌注環氧樹脂 RC樑. RC樑. 增設鋼小樑 界面灌注環氧樹脂. 化學錨栓 端承鋼鈑. 增設鋼小樑. 化學錨栓 端承鋼鈑. 圖 7.2. 樓版底增設鋼小樑結構補強. 51.
(52) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 7.1.3 樓版底增設槽型鋼鈑結構補強【版剪力及彎矩補強】 (一)施工步驟 (1)敲除鋼筋混凝土樓版底之粉刷層及鬆動混凝土。 (2)樓版裂縫以環氧樹脂注入修補。 (3)樓版鑽孔並預埋化學錨栓。 (4)槽型鋼鈑架設。 (5)槽型鋼鈑與混凝土界面間灌注環氧樹脂。 (6)槽型鋼鈑表面防銹處理及防火被覆。 (二)監造要點 (1)增設之槽型鋼鈑與原鋼筋混凝土樓版間，除了灌注環氧樹 脂外，若原樓版混凝土強度足夠，最好增設化學錨栓，以 發揮其強度；惟若原混凝土強度不足，則不宜再增設化學 錨栓。 解說：鋼筋混凝土樓版勁度或強度不足，可在樓版下方增設槽型鋼鈑， 並將槽型鋼鈑支承於原樓版週邊之邊樑上，如此則可減少樓版的 跨度，相對提高原鋼筋凝土樓版之勁度及強度。. 24cm樓版厚 M-16化學錨栓 厚度3mm以上環氧樹脂(原粉刷層需敲除) 厚度4.5mm槽型補強鋼鈑 樓版. 樓版. 厚度15mm補強鋼鈑 M-16化學錨栓 550cm(小樑長度依現場尺寸為主). 圖 7.3. 52. 樓版底增設槽型鋼鈑結構補強【版剪力及彎矩補強】.
(53) 第七章 鋼筋混凝土樓版的結構補強. 圖 7.4. 樓版底增設槽型鋼鈑結構補強施工情形. 53.
(54) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 7-2 樓版加厚結構補強 7.2 樓版加厚結構補強【版剪力及彎矩補強】 (一)施工步驟 (1)敲除鋼筋混凝土樓版上方之粉刷層及鬆動混凝土。 (2)樓版裂縫以環氧樹脂注入修補。 (3)打設剪力釘或化學錨栓(藉以傳遞新舊混凝土之水平剪力 及拉力) (4)鋪設新增鋼筋或鋼絲網， (5)澆置混凝土。 (6)養護後整修地坪。 (二)監造要點 (1)打設之剪力釘最好採用植筋方式或採用化學錨栓，其貫入 樓版之深度應達原樓版厚度二分之一以上。 (2)新舊混凝土界面應打毛處理。 解說：原鋼筋混凝土樓版強度不足或樓版厚度不足時，容易產生振動現 象，此時可以加厚樓版(並增設鋼筋或鋼絲網)的方式，使樓版的 強度及勁度增加。增加的樓版厚度，一般最少為 5cm，故增加的 重量可能增加整體結構之載重，應特別予以注意。. 增打之混凝土 鋼筋或鋼絲網. RC樑. 圖 7.5. 54. 打設剪力釘或化學錨栓 原RC樓版. 樓版加厚結構補強【版剪力及彎矩補強】. RC樑.
(55) 第八章 鋼筋混凝土柱樑間的應力傳遞. 第八章. 鋼筋混凝土柱樑間的應力傳遞. 8-1 內柱之上柱與下柱間的應力傳遞 8.1 內柱之上柱與下柱間的應力傳遞 鋼筋混凝土內柱之上柱與下柱間的應力傳遞若須延續，則位 於柱樑接頭處的補強需特別檢討，並應依據所需傳遞的應 力，進行柱樑接頭的補強設計。 解說：鋼筋混凝土內柱之上柱與下柱之間，由於有樑及樓版隔開，因此 補強的材料若無法上下延續，則柱頭及柱腳仍可能成為耐震弱 點。因此結構補強設計與施工的優劣，不但取決於結構桿件本身 的補強，柱樑接頭設計與施工的好壞也是相當關鍵的因素。. 8-1-1 方型內柱之上柱與下柱間的應力傳遞案例 以方型鋼筋混凝土柱之鋼鈑結構補強為例，若方型鋼筋混凝 土柱四個角隅的補強鋼鈑能直通而上，其補強效果最佳。當然， 補強鋼鈑與舊有鋼筋混凝土柱間的接合必須確實（配合環氧樹脂 與化學錨栓），如圖 8.1 所示。 鋼筋混凝土柱四個角隅的補強鋼鈑若無法直通而上，則應在 柱四個角隅以貫穿螺栓對鎖，並於無法貫穿的鋼筋混凝土樑處以 化學錨栓錨定之，藉此以發揮補強鋼鈑之抗拉強度，如圖 8.2 所 示。 由於碳纖維結構補強時，上柱與下柱間，以及柱樑接頭之接 續問題很難克服，因此碳纖維結構補強一般以韌性補強為主。若 要達到強度補強效果，並顧及柱樑接頭之傳力行為，則柱樑接頭 處仍應以鋼鈑結構補強為主。. 55.
(56) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 化學錨栓. 鋼筋混凝土柱 環氧樹脂 鋼鈑. 焊接. 鋼鈑 環氧樹脂 鋼筋混凝土柱. (d)上柱鋼鈑結構補強 鋼鈑. 焊接 樓版局部敲除焊接施工後復原. (c)柱樑接頭鋼鈑結構補強. 鋼鈑 環氧樹脂 鋼筋混凝土柱. (b)下柱鋼鈑結構補強 柱. 樑. 樑. 樑. 樑 樑. 柱. 樑. 樑. (a)柱樑接頭立體圖. 圖 8.1 56. 樑. (平面圖). 方型內柱之上柱與下柱間的應力傳遞案例.
(57) 第八章 鋼筋混凝土柱樑間的應力傳遞. M-16化學錨栓 厚度9mm補強鋼鈑. 厚度25mm基座鋼鈑. 厚度3mm以上環氧樹脂. 樑. 直徑25mm貫穿螺栓. 厚度15mm三角型加勁鈑 M-16化學錨栓. 樑. 樑. 原粉刷層敲除 鋼筋混凝土柱 樑. 鋼筋混凝土補強柱. 柱腳基座. 厚度15mm 三角型加勁鈑 M-16化學錨栓. 樓版上方之柱腳基座 直徑25mm貫穿螺栓. 樓版下方之柱頭貫穿螺栓 圖 8.2. 方型內柱之上柱與下柱間之施工照片. 57.
(58) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 8-1-2 圓型內柱之上柱與下柱間的應力傳遞案例 圓型內柱之上柱與下柱間的應力傳遞如圖 8.3 與圖 8.4 所 示。當圓型鋼筋混凝土柱的柱徑大於樑寬時如圖 8.4 所示，鋼筋 混凝土柱樑接頭的補強效果，完全取決於柱樑接頭的四小片弧形 補強鋼鈑，而非鋼筋混凝土柱體本身的圓型補強鋼鈑。因此，貫 穿樓版的四小片弧形鋼鈑，其焊接及施工需特別小心處理。 如果圓型鋼筋混凝土柱與鋼筋混凝土樑同寬，而無法利用柱 樑角隅延伸補強鋼鈑，以連接上柱、下柱時，則應採用擴大圓柱 之方式處理，如圖 8.3 與圖 8.4 所示。這種情形在一般寺廟的結 構補強中十分常見。. 圓柱四個角隅的樓版敲除. 圓柱四個角隅的樓版敲除 M-16化學錨栓 (鉛直距離每30cm一支) 厚度12mm弧形補強鋼鈑(共二片). 60cm 42cm 30cm. 厚度12mm弧形補強鋼鈑(共四片) 一二三層柱高合計1500cm(以現場實際尺寸為主) (一二樓樓高400cm三樓挑高). 厚度3mm以上環氧樹脂 原粉刷層敲至結構體 弧形補強鋼鈑焊接(共二道) 厚度12mm弧形補強鋼鈑 厚度40mm補強鋼鈑 厚度12mm弧形補強鋼鈑. 平口焊接後磨平. 圖 8.3. 58. 擴大圓柱之鋼鈑結構補強施工相片.
(59) 第八章 鋼筋混凝土柱樑間的應力傳遞. （柱徑大於樑寬） 圖 8.4. （柱徑等於樑寬）. 圓型內柱之上柱與下柱間的應力傳遞 59.
(60) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 8-2 外柱之上柱與下柱間的應力傳遞 8.2 外柱之上柱與下柱間的應力傳遞 鋼筋混凝土外柱之上柱與下柱間的應力傳遞若須延續，則位 於柱樑接頭處的補強需特別檢討，並應依據所需傳遞的應力 及外柱之補強材料至少有一邊可上下延續之優點，進行柱樑 接頭的補強設計。 解說：鋼筋混凝土外柱之上柱與下柱之間，至少有一邊（或兩邊）沒有 樑及樓版隔開，因此補強材料應儘量利用這項優點上下延續，以 達到最佳的補強效果。 以外柱有雨遮為例（圖 8.5），雨遮可局部敲除並切斷雨遮 之鋼筋，讓補強鋼鈑直通而上。在柱結構補強後，再將雨遮之鋼 筋焊接至補強鋼鈑上，然後灌漿修復雨遮。 以外柱有走廊柱為例（圖 8.6），位於柱兩側樓版可局部敲 除，並切斷樓版鋼筋，讓柱兩側之補強鋼鈑直通而上，在柱結構 補強後，再將樓版之鋼筋焊接至補強鋼鈑上，然後灌漿修復樓版。 外柱若突出於牆面，其補強鋼鈑可延著牆外之柱剖面形狀補 強，通常為 U 型（如圖 8.7(a)所示），其補強效果佳，上下延續 性亦佳，但必須向下延伸至基礎上。 若外柱未突出牆面，且延著柱外邊的單片鋼鈑補強效果不佳 時，則可以新增 BOX 鋼柱補強（如圖 8.7(b)所示）。新增 BOX 鋼柱需向下延伸至基礎上，且應檢核新增 BOX 鋼柱與原有柱之應 力傳遞問題。. 60.
(61) 第八章 鋼筋混凝土柱樑間的應力傳遞. 8-2-1 外柱（有雨遮）之上柱與下柱間的應力傳遞案例. (c)上柱鋼鈑結構補強. (b)雨遮局部敲除. (a)下柱鋼鈑結構補強. 圖 8.5. 外柱（有雨遮）之上柱與下柱間的應力傳遞案例 61.
(62) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 8-2-2 外柱（走廊柱）之上柱與下柱間的應力傳遞案例. (c)上柱鋼鈑結構補強. (b)樓版局部敲除. (a)下柱鋼鈑結構補強. 圖 8.6 62. 外柱（走廊柱）之上柱與下柱間的應力傳遞案例.
(63) 第八章 鋼筋混凝土柱樑間的應力傳遞. 8-2-3 外柱以 U 型鋼鈑或新增 BOX 鋼柱補強. 柱. 柱. M-24化學錨栓 厚度15mm補強鋼鈑. M-24化學錨栓 厚度15mm補強鋼鈑. (a)外柱以 U 型鋼鈑補強 圖 8.7. (b)外柱以新增 BOX 鋼柱補強. 外柱以 U 型鋼鈑或新增 BOX 鋼柱補強. 63.
(64) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 8-3 樑與樑的應力傳遞 8.3 樑與樑的應力傳遞 鋼筋混凝土樑與樑之間的應力傳遞若須延續，則位於樑與樑 接頭處的補強需特別檢討，並應依據所需傳遞的應力，進行 樑與樑的補強設計。 解說：樑與樑之間的應力傳遞，一般採用貫穿螺栓或三角形加勁鈑補 強，如圖 8.8 所示。 M-16化學錨栓 24cm樓版厚 厚度3mm以上環氧樹脂 (原粉刷層需敲除) 厚度4.5mm槽型補強鋼鈑. 直徑25mm貫穿螺栓 厚度15mm補強鋼鈑 M-16化學錨栓. 圖 8.8. 64. 樑與樑的應力傳遞.
(65) 第八章 鋼筋混凝土柱樑間的應力傳遞. 8-4 樑與柱的應力傳遞 8.4 樑與柱的應力傳遞 鋼筋混凝土樑與柱之間的應力傳遞若須延續，則位於柱樑接 頭處的補強需特別檢討，並應依據所需傳遞的應力，進行柱 樑接頭的補強設計。 解說：鋼筋混凝土樑與鋼筋混凝土柱交接面之負彎矩結構補強，也必須 依靠化學錨栓及環氧樹脂錨定至柱頭上，並且於鋼筋混凝土柱樑 接頭處增加三角形水平加勁鈑。必要時，可於柱樑接頭處之樑下 端增加三角形加勁鈑（俗稱牛腿），以提高負彎矩之力臂及補強 效果，樑柱接頭的結構補強，如圖 8.9 至圖 8.11 所示。 如果柱的寬度稍大於樑寬時，樑補強鋼鈑在柱頭處，可以額 外厚度的鋼鈑墊厚，以使樑補強鋼鈑的拉力可以傳遞至柱頭上， 如圖 8.9 所示。 當柱的寬度等於樑寬時，樑補強鋼鈑在柱頭處的拉力，可以 直線延伸至柱頭上，如圖 8.10 所示。 當柱的寬度大於樑寬，而無法以額外的鋼鈑墊厚時，則柱樑 接頭的化學錨栓及三角形加勁鈑即十分重要，如圖 8.11 所示， 此時，化學錨栓的抗拉及抗剪強度，必須另外檢討。因為化學錨 栓太過靠近柱邊（即邊距太小），其強度會不如預期效果，詳細 情形見第九章。. 8-4-1 樑與柱的應力傳遞案例一 M-24化學錨栓 厚度15mm補強鋼鈑 焊接 額外厚度的鋼鈑. 樑. 柱. 樑. 額外厚度的鋼鈑 樑. 圖 8.9. 樑與柱的應力傳遞案例一. 65.
(66) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 8-4-2 樑與柱的應力傳遞案例二 樑中央. L型鋼鈑. 環氧樹脂 補強鋼鈑 化學錨栓 裂縫 樑中央 L/4 L型鋼鈑. 柱頭. 環氧樹脂 補強鋼鈑 化學錨栓 裂縫. 三角形加勁鈑(俗稱牛腿). 柱端鋼鈑. 圖 8.10. 66. 樑與柱的應力傳遞案例二. 柱頭.
(67) 第八章 鋼筋混凝土柱樑間的應力傳遞. 8-4-3 樑與柱的應力傳遞案例三 樑. 樑. 柱. 15mm厚三角形加勁鈑. 樑. 樑. 15mm厚三角形加勁鈑 厚度15mm補強鋼鈑 厚度3mm以上環氧樹脂 (原粉刷層需敲除) M-16化學錨栓. 圖 8.11. 樑與柱的應力傳遞案例三. 67.
(68) 鋼筋混凝土建築結構桿件補強準則之研擬. 68.
數據
+7
![表 9-1 化學錨栓的力學性質 [資料來源：混凝土結構物補強 P.120，台麒營造有限公司出版] 化學錨栓 項目 M8 M10 M12 M16 M20 M24 安全拉力（kgf） （fc＇=210kgf/cm 2 ） 498 747 996 1660 2490 3569 安全拉力（kgf） （fc＇=280 kgf/cm 2 ） 582 873 1165 1941 2912 4173 安全拉力（kgf） （fc＇=350 kgf/cm](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/8903558.258659/78.892.132.774.156.585/來源麒營造有限公司出化學錨栓項目MMMMMM安全拉力安全拉力.webp)
相關文件
Simple Harmonic
鋼結構產生變形主要係由於承受反覆應力 作用、局部應力集中或承受過大荷重，引
本書立足中華文化大背景，較為深入系統地分析研究了回族傳統法文化的形成基礎、發展歷
Segmented Bushy Path 分為兩個步驟，第一個步驟是文件結構的切割 (Text Segmentation)，也就是分析文件內容並將文件內容切割成幾個具有代 表的結構。Text Segmentation
• (語文)術語學習 無助學生掌握有關概念，如 果教師只灌輸術語的定義，例如何謂「動
(2)在土壤動力學中，地震或地表振動產生之振動波，可分為實 體波(Body wave) 與表面波(Surface wave) 。實體波(Body wave)分為壓力波 P 波(Compressional wave)(又稱縱波)與剪
This research used GPR detection system with electromagnetic wave of antenna frequency of 1GHz, to detect the double-layer rebars within the concrete.. The algorithm
目前加勁擋土結構於暴雨分析時，多以抬升地下水位之方式模 擬。然降雨對於不飽和土壤強度之影響而言，此種假設與實際狀況未
