建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討

建築物非結構構材-

大面積暗架天花板耐震性能檢討

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中華民國 104 年 12 月

建築物非結構構材-

大面積暗架天花板耐震性能檢討

研究主持人：陳建忠

協同主持人：姚昭智

研 究 員：陳威中

研 究 助 理 ：楊明皓

研 究 助 理 ：林聖宗

研 究 員：李台光

研 究 員：劉建宏

研 究 員：楊智凱

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中華民國 104 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

目次 I

目次

目次 ………Ⅰ

表次 ………Ⅲ

圖次 ………Ⅳ

摘要 ………XI

第一章 緒論 ………1

第一節 研究緣起與背景 ………1

第二節 研究步驟及實驗流程 ………4

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 ………..…………13

第一節 國內常見暗架天花板型式 ………..……13

第二節 國內外暗架天花板破壞案例 ………..……....…18

第三節 國內外暗架天花板規範 ………..……....…27

第三章 試驗規範與實驗結果 ………..……33

第一節 細部元件強度試驗 ………..……33

第二節 細部元件撓度試驗 ………..………38

第三節 全尺寸試驗 ………..………46

第四節 全尺寸往復載重試驗 ………..………67

第四章 結論與建議 ………..……73

第一節 結論 ………..……73

第二節 建議 ………..………76

參考書目 ………79

附錄一 第一次專家座談會議 ……….….………81

附錄二 第二次專家座談會議 ……….….………87

附錄三 期初審查會議記錄及意見回覆表 …………....……..……91

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討

II

附錄四 期中審查會議記錄及意見回覆表 …………....……..……97

附錄五 期末審查會議記錄及意見回覆表 …………....……..…..10

表次 III

表次

表 1 暗架天花板構件尺寸之規定 ……….………....……29

表 2 暗架天花板性能之規定 ………...……….…..29

表 3 卡夾式暗架天花板系統構件尺寸之規定 …..………...…....30

表 4 接點 1 試驗結果 ……….………...…35

表 5 接點 2 試驗結果 ……….………...…37

表 6 支撐架向下載重之試驗結果 …...……….…..……39

表 7 支撐架向下載重之試驗結果 …...……….…..……41

表 8 主架向下載重之試驗結果 …...………..……42

表 9 卡麗板向下載重之試驗結果 ………...……..……43

表 10 向上載重之試驗結果 ………...…..……45

表 11 向上載重之試驗結果 ………...…..……46

表 12 水平向靜力載重實驗試體比較表 ……..………….………64

表 13 往復載重實驗試體比較表 ...………...……..……71

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討

圖次 V

圖次

圖 1 明架式輕鋼架天花板 ……….……….….……2

圖 2 暗架式輕鋼架天花板 ……….……….….……2

圖 3 釧路機場天花板 ………...……….…..……3

圖 4 東京川崎音樂廳天花板 ………...…….……3

圖 5 美術館天花板掉落情形 ………...…...….……3

圖 6 瑞豐國中天花板掉落情形 ………...…..…..……3

圖 7 本案研究步驟流程圖 ………...………5

圖 8 卡夾式暗架天花板系統 ………...……….……6

圖 9 某中化心天花板構造 ……….….….……6

圖 10 現地調查及量測實驗 ………..….……..……7

圖 11 暗架天花板破壞情形 …………...……..……..….…..……7

圖 12 暗架天花板崩塌狀況 ………...………….……7

圖 13 葫蘆孔破壞狀況 ………....…….…………....……7

圖 14 構件改良 …………...……..………....….…..……8

圖 15 板材挫屈 …………...……..………....….…..……8

圖 16 吊鉤和四齒夾破壞狀況 ………..…..…….……..……..……8

圖 17 暗架天花板足尺試驗 …………...……..……….…..……10

圖 18 構件細部試驗 ………...……….……10

圖 19 暗架天花板試體破壞狀況 ……….………..……10

圖 20 細部元件撓度試驗 …………...…..……….…..……12

圖 21 細部元件強度試驗 …..…...………….……12

圖 22 全尺寸試驗 ………..…..…….………..……12

圖 23 傳統暗架天花板構造圖 ……….…..……14

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 VI

圖 24 傳統式暗架天花板構造圖 ………...……….……16

圖 25 卡夾式暗架天花板構造圖 …………...…….…..……16

圖 26 金屬條狀式暗架天花板構造圖 …..…...…….……17

圖 27 金屬面板式暗架天花板構造圖 …..…...……….……17

圖 28 機場天花板掉落情形 …...………...…..……19

圖 29 塔台天花板掉落情形 ………..…….………19

圖 30 塔台天花板掉落情形 …………...………..…….…..……19

圖 31 高低差天花板及斜撐 …..…...……….……19

圖 32 天花板掉落狀況 …………..………...………..……20

圖 33 天花板配置示意圖 ………...……..……….…..……20

圖 34 骨架撞擊結構體痕跡 ………...……….……20

圖 35 繫件鬆脫掉落 …………...…..…….…..……20

圖 36 天花板掉落狀況 …..…...……….…….……21

圖 37 斜撐及保持適當間距 ……….……..……22

圖 38 高低差採不連續處理 ………...……..…….…..……22

圖 39 走廊天花板掉落狀況 ………...….……23

圖 40 樓梯間天花板掉落狀況 …………...…..…….…..……23

圖 41 支撐架掛鈎變形 …..…...………….……23

圖 42 天花板吊筋 …………..………...………..……25

圖 43 螺帽鎖附於吊筋 ………...………..…….…..……25

圖 44 支撐架形式 ………...…..….……25

圖 45 吊筋與支撐架並無鎖固 …………...……26

圖 46 吊筋與支撐架並無鎖固 …………...……26

圖 47 以鍍鋅鋼線懸吊天花板 ………….……...….………..……26

圖次 VII

圖 48 天花板破壞情形 ……….……...….………..……26

圖 49 CNS11984 暗架天花板組成及各部名稱 ………....….……28

圖 50 CNS11984 暗架天花板之構件圖示 …...…...…..……28

圖 51 卡夾式暗架天花板系統之圖示 …..…...…….……30

圖 52 卡夾式暗架天花板系統之構造圖 ……....….………..……33

圖 53 實驗裝置 ………...……...………...…….…..……34

圖 54 實驗試體與千斤頂固定 ………...…..….……34

圖 55 圓孔 …………..………....….……34

圖 56 葫蘆孔與槽孔 ………...……...………….…….…..……34

圖 57 支撐架形式與尺寸 ………...…..….……37

圖 58 支撐架向下載重試驗 …………..……….…38

圖 59 支撐架向下載重試驗 ………...……...……….…..……39

圖 60 支撐架向下載重試驗 ………...……...……….…..……39

圖 61 支撐架向下載重試驗 ………...……...……….…..……40

圖 62 支撐架向下載重試驗 ………...……...……….…..……40

圖 63 主架向下載重試驗 ………...….……42

圖 64 主架向下載重試驗 ………...….……42

圖 65 主架向下載重試驗 ………...….……42

圖 66 卡麗板向下載重試驗

………...…...………..……43

圖 67 卡麗板向下載重試驗

………...…...………..……43

圖 68 向上載重試驗 ………...……..……44

圖 69 向上載重試驗 ………...……..……44

圖 70 向上載重試驗 ………...……..……44

圖 71 向上載重試驗 ………...……..……45

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 VIII

圖 72 向上載重試驗 ………...……..……45

圖 73 實驗框架 ………...……..……47

圖 74 施力側千斤頂及分力鋼梁 ………...……..……47

圖 75 反力端構造 ………...………..……48

圖 76 混凝土塊 ………...……..……48

圖 77 實驗裝置示意圖 ………...…..……48

圖 78 T1 沿板材方向施加載重 ……...…...……..……49

圖 79 T2 沿支撐架方向施加載重 ………....……..……49

圖 80 T1 卡麗板挫屈變形 ………...……..……50

圖 81 T1 支撐架掛鈎變形 ………...……..……50

圖 82 T1 試體力量-位移曲線 ………...……..……50

圖 83 T2 支撐架挫屈變形 ………...……..……51

圖 84 T2 支撐架挫屈破壞 …………...…...……..……51

圖 85 T2 試體力量-位移曲線 …………...……..……51

圖 86 T3 沿板材方向施加載重 ………....……..……52

圖 87 T4 沿支撐架方向施加載重 ………...……..……52

圖 88 T3 大七字收邊架變形 ………...……..……53

圖 89 T3 吊筋挫屈變形 ………...……..……53

圖 90 T3 試體力量-位移曲線 ………...…...……53

圖 91 T4 大七字收邊架變形脫落 ………...……54

圖 92 T4 支撐架穿破大七字收邊架 …………...……..……54

圖 93 T4 試體力量-位移曲線 ………...……..……55

圖 94 T5 搭接處無錯位 ………...……..……56

圖 95 T6 搭接處有錯位 ………...……..……56

圖次 IX

圖 96 T5 支撐架挫屈破壞 ………...……..……56

圖 97 T5 支撐架掛勾變形 ………...……..……56

圖 98 T5 試體力量-位移曲線 ………...…….……57

圖 99 T6 支撐架掛勾變形 ………...……..……58

圖 100 T6 支撐架挫屈破壞 ………...……..……58

圖 101 T6 試體力量-位移曲線 ………...…...……58

圖 102 搭接處支撐架距離示意圖 ………...…59

圖 103 T7 搭接處無錯位且支撐架間距 15cm ...………...……59

圖 104 T7 卡麗板扭轉變形 ………...……..……60

圖 105 T7 支撐架掛勾變形 ………...………60

圖 106 T7 試體力量-位移曲線 ………...…..……60

圖 107 T8 中間支撐架搭接但無鎖固 ………...…61

圖 108 T9 中間支撐架搭接且有鎖固 ………..…..……61

圖 109 T8 支撐架挫屈破壞 ………...……..……62

圖 110 T8 卡麗板遭支撐架掛鈎刺穿 ………...……..……62

圖 111 T8 試體力量-位移曲線 ………...…..……62

圖 112 T9 支撐架挫屈破壞 ………...……....……63

圖 113 T9 卡麗板變形鬆脫 ………...………63

圖 114 T9 試體力量-位移曲線 ………...…...……63

圖 115 支撐架傳力機制示意圖 ………...…….…65

圖 116 力量傳遞示意圖 ………...…….…………66

圖 117 支撐架鎖固變形示意圖 ………...…...…66

圖 118 往復載重試驗之位移歷程 ………...……67

圖 119 T10 沿支撐架方向施加載重 ………...…...……68

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 X

圖 120 T11 搭接處無錯位 ………...………68

圖 121 T12 搭接處有錯位 ………...…...……68

圖 122 T13 搭接處無錯位且支撐架間距 15cm ………...………69

圖 123 T10 支撐架挫屈變形 ………...…...……69

圖 124 T10 支撐架挫屈破壞 ………...………..…69

圖 125 T11 卡麗板鬆脫 ………...…...……70

圖 126 T11 卡麗板掉落 ………...…...……70

圖 127 T12 卡麗板被刺穿 ………...…...……70

圖 128 T12 支撐架前端挫屈變形 ………...…...……70

圖 129 T13 卡麗板鬆脫 ………...…...……71

圖 130 T13 卡麗板掉落 ………...…...……71

摘要 XI

摘要

關鍵詞：懸吊式輕鋼架天花板、暗架式天花板、卡夾式天花板、金屬條狀式 天花板 一 、 研 究 緣 起 暗架天花板因為系統剛度較大較不易變形之緣故，以往對其耐震性能較 有信心。然而從 2003 年開始，日本各地陸續發生大面積暗架天花板在地震中 崩落之案例，導致建築空間機能無法在災後立即使用。2011 年的東日本大地 震更造成多起暗架天花板掉落之災情，其中令人感到震撼的是有新建之音樂 廳距離震央數百公里之遙，卻也發生暗架天花板大面積崩落的災害。為了因 應及預防事故再次發生，日本當局除了開始著手調查各地暗架天花板之使用 情況以提出補強補助計畫，同時也針對暗架天花板進行相關之實驗研究及分 析。國內在 1999 年 921 地震中就已觀察到台中美術館發生大量暗架天花板掉 落之情形，但國內後續並沒有特別針對暗架天花板持續追蹤及研究。然而在 2013 年 6 月南投仁愛地震中，又發現南投瑞峰國中的走廊及樓梯間有暗架天 花板崩落的狀況，嚴重妨礙人員之逃生路線，由於學校校舍亦震災緊急避難 之場所，因此又重新喚起對暗架天花板耐震性之重視。 二 、 研 究 方 法 及 過 程 本研究透過實驗以瞭解國內常用暗架天花板工法之強度及耐震弱點，因 此在實驗規劃中將暗架天花板實驗分為細部元件試驗與全尺寸靜力側推試驗 兩階段。由於目前國內相當缺乏關於暗架式輕鋼架天花板之實驗研究資料， 故在第一階段元件試驗中，本研究參考國家標準 CNS11984 之內容規定，針 對目前市面上常見之暗架天花板系統進行垂直載重試驗。此外，根據日本研 究顯示暗架天花板之破壞容易發生在構件連結處，因此本研究同時針對暗架 天花板系統在地震中容易發生破壞的部分進行強度試驗。實驗第二階段為暗 架式天花板之全尺寸實驗，此部分以南投瑞峰國中之天花板型式作為研究案 例對象，實驗試體模擬實際現場施工狀況，利用油壓千斤頂進行靜力側推實 驗用以觀察暗架天花板系統在地震中所發生之破壞情形，並針對破壞之原因 提出補強的方法以及建議。

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 XII 三 、 重 要 發 現 實驗結果顯示吊筋與支撐架相接處為天花板系統中較容易受到破壞之構 造，確實有需要提升其強度。本研究也發現到只要在支撐架連結螺桿處的下 方加入一墊片即可有效提升接點強度，因此建議應將墊片的使用加入暗架天 花板吊筋的標準工法中，確保在地震力作用下天花板接點不會受到破壞。 此外，根據實驗結果可以發現目前國內市售的金屬條狀式天花板系統尚 可以滿足 CNS11984 對於暗架天花板之性能要求；然而卡夾式天花板系統為 國內使用上最為普遍的型式卻無法滿足規範 CNS11984 之性能規定。因此建 議國內 CNS 規範應針對不同型式暗架天花板系統儘快制定材料尺寸之最低標 準，避免材料製造商因市場價格競爭而偷工減料，影響暗架天花板之耐震性。 在全尺寸試體之單向靜力側推實驗中，當天花板支撐架有搭接時，搭接 處的支撐架會發生錯動，造成卡麗板變形或被支撐架掛鈎刺穿而有鬆脫的狀 況；若支撐架搭接處沒有錯位其試體極限強度較小且破壞較嚴重，甚至當搭 接的支撐架間距離 15cm 以上就會發生卡麗板掉落的情形。相較於單向靜力載 重試驗，在往復載重試驗中搭接處的卡麗板被支撐架掛鈎刺穿及變形鬆脫之 狀況更為明顯。實驗結果顯示支撐架搭接無錯位的試體皆較容易發生卡麗板 掉落的狀況；而在天花板支撐架無搭接的狀況以及將支撐架搭接處的位置全 都錯開的情況下，可以發現即使到了實驗最後階段卡麗板也沒有發生掉落的 現象。 四 、 主 要 建 議 事 項 本研究針對暗架天花板進行試驗並提出下列建議事項，以下分別從立即 可行建議及中長期建議加以列舉。 建 議 一 暗架天花板規範之增修：立即可行建議。 主辦機關：經濟部標準檢驗局。 協辦機關：內政部建築研究所。 國內目前對於暗架天花板並沒有標準的施工規範，CNS11984 中對於天花

摘要 XIII 板構件的尺寸規定也僅適用於傳統式暗架天花板。有鑑於中國大陸及日本都 已經重新頒布暗架天花板之相關規範，本研究認為國內也必須儘快針對既有 規範進行增修以符合國內天花板業界的習慣。建議未來可配合天花板材料製 造商共同進行研究，確實制定出不同型式暗架天花板系統之尺寸規定。 建 議 二 暗架天花板之動力試驗：中期性可行建議。 主辦機關：國家地震工程研究中心。 協辦機關：大專院校（建築、營建及土木科系）。 本研究為靜力實驗，主要目的在於發現天花板的耐震弱點以及記錄破壞 模式，並沒有考慮到天花板的質量影響以及系統頻率在地震下有可能產生的 共振反應。故本研究建議後續研究可請國家地震工程研究中心，利用振動台 進行全尺寸天花板的動力試驗，測試在不同加速度下暗架天花板之耐震性能 並建立更完整的暗架天花板耐震工法。最終可將研究成果增加修正至耐震規 範中。 建 議 三 針對國內大型集會場所暗架天花板進行耐震能力評估：長期性可行建議。 主辦機關：內政部營建署。 協辦機關：中央及各地方政府機構。 日本當局在 2013 年頒布暗架天花板耐震規範後針對所有公共場所之暗架 天花板進行耐震評估，對於天花板耐震性較差之場所實際提供補助進行補強 或是拆除重新施作。台灣與日本皆處於環太平洋地震帶上，為地震發生頻繁 之地區，本研究建議台灣應效法日本儘快針對國內大型集會場所之暗架天花 板進行耐震能力評估，否則當災害發生造成人員傷亡已是亡羊補牢。

第一章 緒論 1

第一章 緒 論

第 一 節 研 究 緣 起 與 背 景

一 、 研 究 緣 起 臺 灣 地區 位 處 於 環 太 平 洋 地震 帶 上，建 築 物 是 否具 備 足 夠 耐 震 能 力，一 直 是 民 眾 關注 的 焦 點。在 地 震 發生 後 必 須繼 續 維 持 使 用 機 能 之 重 要 建築 物，除 了 要 有 足 夠 之 結 構 強 度 外，同 時 也 必 須 注 意建 築 物 中 功 能 性設 備 物 之 耐 震 力，否 則 該 建 築仍 將 無 法 在震 後 發 揮 預 期 之 使 用 機 能。然 而 依 據 歷年 國 內 外之 地 震 勘 災 紀 錄 可 以發 現，在 主 結 構 系 統 尚 未 發生 嚴 重 破 壞 之 情 況 下，非 結 構物 遭 受 嚴 重破 壞 的 例 子 其 實 不 計 其 數，而 在 各 項非 結 構 物 之中 又 以 懸 吊 式 輕 鋼 架天 花 板 系 統 之 破 壞 最 為 常 見。 現 代 建築 物 室 內 之 天 花 板 大抵 為 輕 鋼 架 構 造，其 工 法 採 懸吊 方 式 支 承 於上 方 建 築 結 構 樓 板，懸 吊 式 輕鋼 架 天 花 板依 其 組 構 方 式 大 致 可 分 為 明架 與 暗 架 兩 種 ， 其 差別 在 於 明 架 天 花 板 之支 撐 骨 架 顯 露 於 外； 而 暗 架天 花 板 之 骨 架 則 是 隱藏 於 板 材 後 方。故 當 人 員 視 線朝 上 方 天 花 板 望 去時，可 以 看 到 天 花 板骨 架 者 稱 為「 明 架 天花 板 」； 若僅 能 看 到 一 大 片板 材 而 無 骨 架 者 則 稱為「 暗 架 天花 板 」。 明 架 與 暗 架系 統 兩 者 在 構 法 上 最 大 之 差 異 在 於 明 架 天 花 板 的 板 材 係 放 置 於 骨 架 之 上 因 此 容 易 取下 置 回，俾 便 處 理 天花 板 上 方 的 管 線；而 暗 架 天 花 板之 板 材 大 多 都 係直 接 與 骨 架 鎖 固，故 整 體 系 統 之剛 度 較 大。明 架 天 花板 一 般 多 用 於 住家 或 辦 公 空 間 （ 圖 1） ， 因 其施 工 快 速 且又 可 以 滿 足 用 戶 維 修 管 線 之方 便 性，故 頗 受 歡 迎。而 暗 架 天花 板 一 般則 多 設 置 於 需 要 考 慮 美 觀 以及 天 花 板 載 重 較 大 之處，如 音 樂 廳 或 大 面積 集 會 場 所，近 年 來 國 內 許 多 公 共 建 築 因 考 慮 使 用 機 能 及 空 間 美 觀 普 遍 使 用 暗 架 天 花 板 系 統 （圖 2） 。 一 般 而 言 在施 工 上 不 論 採 用 何 種天 花 板 系 統 普 遍 都 是

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 2 建 築 師根 據 使 用 機 能 或 空 間美 觀 的 角 度 考 慮，但 卻 鮮 少 考慮 天 花 板 在 地 震 下之 安 全 性，因 此 發 生較 大 地 震 時，就 可 能導 致 天 花 板 損 壞 甚 至 崩 塌。而 暗 架 天 花板 的 懸 吊處 一 般 都 較 高，再 加 上 天 花 板 本身 重 量 較 大，因 此 儘 管 只 有 局 部 構 件 落 下 時 對 於 人 身 安 全也 頗 具 威 脅 性；若 發 生 大 面積 天 花 板 之 崩 落，不 僅 對 於 人 員生 命 安 全造 成 嚴 重 危 害，甚 至 會 導 致空 間 機 能 無 法 在 災 後立 即 使 用 。 圖 1. 明架 式 輕 鋼 架 天 花 板 圖 2. 暗 架 式輕 鋼 架 天 花 板 （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） （ 圖 片 來 源 ： 右 丞 實 業 有 限 公 司 ） 暗 架 天花 板 因 為 系 統 剛 度 較大 較 不 易 變 形 之 緣 故，以 往 對其 耐 震 性 能 較有 信 心 。 然 而 從 2003 年 開 始， 日 本 各 地陸 續 發 生 大 面 積 暗 架 天 花 板在 地 震 中 崩 落 之 案 例，導 致 建築 空 間 機 能無 法 在 災 後 立 即 使 用 （ 圖 3）。2011 年的 東 日 本 大地 震 更 造 成 多 起 暗 架天 花 板 掉 落 之 災 情， 其 中 令人 感 到 震 撼 的 是 有 新建 之 音 樂 廳 距 離 震 央數 百 公 里 之 遙，卻 也 發 生 暗架 天 花 板 大 面 積 崩 落的 災 害 （ 圖 4） 。 為了 因 應 及 預 防 事 故 再 次 發 生，日 本 當局 除 了 開 始著 手 調 查 各 地 暗 架 天花 板 之 使 用 情 況 以 提 出 補 強 補 助 計 畫 ， 同 時 也 針 對 暗 架 天 花 板 進 行 相 關 之 實 驗 研 究 及 分 析 。 國 內 在 1999 年 921 地 震 中就 已 觀 察 到 台 中 美 術館 發 生 大 量 暗 架 天 花 板掉 落 之 情 形 如 圖 5 所示，但 國內 後 續 並 沒有 特 別 針 對 暗 架 天 花 板 持 續追 蹤 及 研 究 。 然 而 在 2013 年 6 月 南 投 仁愛 地 震 中 ， 又 發 現 南 投 瑞 峰國 中 的 走 廊 及 樓 梯 間有 暗 架 天 花 板 崩 落 的狀 況 （ 圖 6） ， 嚴 重

第一章 緒論 3 妨 礙 人員 之 逃 生 路 線，由 於 學 校 校 舍 亦 震 災 緊 急避 難 之 場 所，因 此 又 重 新 喚起 對 暗 架 天 花 板 耐 震性 之 重 視 。 圖 3. 釧 路 機 場 天 花 板 [5] 圖 4. 東 京 川 崎 音 樂 廳 天 花 板 [7] 圖 5. 美 術 館 天 花 板 掉 落 情 形 圖 6. 瑞 豐 國 中 天 花 板 掉 落 情 形 （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） 國 內 對 於 明 架 式 天 花 板 的 耐 震 性 能 研 究 已 累 積 了 五 年 以 上 之 時 間 ， 並 於 2011 年 7 月 內 政部 之 最 新 版 建 築 物 耐震 設 計 規 範 中 [1]， 將 明 架 式的 耐 震 天 花 板 工 法 納入 附 錄 B 中，公 告 施行。相 反 的，目 前 在 國 內 所有 規 範 中 ， 卻 僅 有 在國 家 標 準 CNS11984「 建 築用 暗 架 式 牆 壁 及 平 頂 輕 鋼 架 」 [2] 中 敘 述 暗 架 式 天 花 板 之 相 關 資 訊 。 但 內 容 所 定 義 之 暗 架天 花 板，卻 已 經 是 國內 鮮 少 在 使 用 的 形 式，另 外 對 於暗 架 式 天 花 板 的耐 震 性 能 可 說 是 完 全沒 有 任 何 相 關 之 規 定。因 此 本研 究 將 針 對 暗 架 式天 花 板 常 用 型 式 之 耐震 性 能 進 行 初 步 研 究，意 欲 瞭解 此 天 花 板 系 統 之載 重 能 力 以 及 在 地 震時 可 能 發 生 之 破 壞 情形 與 原 因，並 針 對 破

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 4 壞 之 原因 提 出 補 強 的 方 法 以及 建 議 。 二 、 研 究 目 的 有 鑒 於 目 前 國 內 對 於 暗 架 式 天 花 板 之 耐 震 性 能 所 知 有 限 以 及 規 範 內 容不 合 時 宜，本 研 究 將針 對 暗 架 式 天 花 板 系 統 進 行 載 重 強 度 及 耐 震 能 力研 究，透 過 全 尺 寸 暗架 天 花 板 系 統 之 耐 震實 驗，瞭 解 暗 架 天 花 板 系 統在 地 震 中 可 能 發 生 之破 壞 模 式，並 針 對 破壞 之 原 因 提 出 補 強 的 方 法 以及 建 議，冀 望 能 將 研究 的 成 果 增 加 修 正 至規 範 中 俾 便 使 用 者 參 考 及 遵 守 。 因 觀 察 天 花 板 震 災 之 損 害 多 發 生 於 骨 架 搭 接 處 之 細 部 設 計 ， 故本 研 究 所 稱 大 面 積 為 天 花 板 面 積 較 大 需 要搭 接 骨 架 者 。 三 、 本 研 究 計 畫 之 重 要 性 由 於 目前 國 內 之 暗 架 天 花 板系 統 並 沒 有 統 一 的 標準 作 法，同 時 對 於 天 花板 之 耐 震 性 亦 無 特 別 要 求 ， 以 致 天 花 板 之耐 震 品 質 參 差 不 齊。 因 此 藉由 本 研 究 計 畫 提 出 大面 積 暗 架 天 花 板 系 統之 構 法，將 可 提 升 現 場 實 做之 暗 架 天 花 板 耐 震 品質 。

第 二 節 研 究 步 驟 及 實 驗 流 程

一 、 研 究 步 驟 及 流 程 本 案 之研 究 步 驟 如 圖 7 所示，其 中工 地 參 訪、地 震 勘 災、國 內 外 震 損 案 例 資 料 收 集 以 及 召 開 專 家 座 談 會 議 皆 屬 於 實 驗 前 之 準 備 工 作，並 作 為 後 續 暗架 天 花 板實 驗 之 依 據。本 研 究 實 驗 分 為 細 部 元 件 試 驗 和 全尺 寸 試 驗 兩 部 份，其 中 元 件 試驗 又 分 為 強度 試 驗 以 及 撓 度 試 驗 兩 階 段，強 度 試驗 將 針 對 天花 板 系 統 在 地 震 中 容易 發 生 破 壞 的 節 點 及 構 件 進行 測 試 ， 掌 握 天 花 板系 統 中 強 度 最 弱 之 部分 並 提 出 改 善 辦 法 ； 而 撓 度試 驗 則 是 測 試 天 花 板系 統 在 外 力 作 用 下 之性 能 表 現。本 研 究 全

第一章 緒論 5 尺 寸 試 驗 將 利 用 成 大 建 築 系 結 構 實 驗 室 現 有 之 大 型 絲 瓜 棚 鋼 架 進 行 靜 力 側推 實 驗，本 研 究 得 以透 過 全 尺 寸 實 驗 徹 底瞭 解 暗 架 天 花 板 系 統 在 地 震中 因 位 移 過 大 而 可 能發 生 之 破 壞 情 形 。 元件試驗設計 元件試驗 全尺寸試驗設計 參訪國內工地案場 國內震損案例勘災 國外震損案例蒐集 檢討國內外暗架天花 板系統之形式與工法 召開專家座談會議 全尺寸試驗 撰寫報告 圖 7. 本案 研 究 步 驟 流 程 圖 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ） 二 、 工 地 案 場 參 訪 本 研 究實 際 走 訪 一 般 住 商 空間 之 暗 架 天 花 板 工 地案 場 （ 圖 8） 以 及 南 部的 兩 個 文 化 中 心 和 高雄 市 衛 武 營 藝 術 文 化中 心，現地 勘 查 國 內 暗 架 天花 板 之 施 工 狀 況 及 大型 音 樂 廳 之 天 花 板 的懸 吊 工 法。本 研 究 發 現 目 前 國 內 一 般 住 商 空 間 所 採 用 的 暗 架 天 花 板 系 統 ， 多 數 均 為 俗 稱 「 蜈 蚣尺 」的 卡 夾式 暗 架 天花 板 系 統，如 圖 8 所示。由 於 衛武 營 藝 術

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 6 文 化 中心 屬 於 國 際 級 音 樂 廳，為 要 求音 效 品 質 其 暗 架 天 花 板 板 材 相 當 沉 重 ， 整 體 天 花 板 系 統 係 由 輕 鋼 構 架 所 構 成 ， 較 不 屬 於 本 次 研 究 範 疇。至 於 南 部 的 兩個 文 化 中心 則 屬 於 懸 吊 式 暗 架天 花 板 系 統，本 研 究 實 地 勘 察 發 現 由 於 國 內 之 營 建 體 系 在 天 花 板 的 設 計 大 抵 由 非 結 構 專 業 人 員參 與，設 計 施 工 大 都為 承 包 商 配 合 音 響 設 施 而 設 計，因 此 所 採 用 的 暗架 天 花 板 之 結 構 耐 震性 能 可 能 會 有 嚴 重 的問 題。圖 9 說 明 某 文 化 中 心天 花 板 之 細 部 構 造，圖 中 吊 鈎 因 沒 有 任 何 補 強 措 施 相 當 容 易 在 地 震 中受 力 變 形，最 為 嚴 重之 狀 況 會 導 致 支 撐 架的 掉 落 而 造 成 整 體 天 花 板 崩塌 。 圖 8. 卡 夾 式 暗 架 天 花 板 系 統 圖 9. 某 中 化 心 天 花 板 構 造 （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） 三 、 國 內 暗 架 天 花 板 震 損 案 例 勘 災 自 2013 年 南 投仁 愛 地 震 中瑞 峰 國 中 發 生 暗 架 天花 板 掉 落 的 案 例 後，本 研 究 多次 前 往 瑞 峰 國中 進 行 調 查 及 實 驗（ 圖 10），主 要 發 現 到 天 花 板的 破 壞 發 生 於 骨 架 搭接 處 （ 圖 11 虛 線 處） ， 其 他 相 關 破 壞 情 形 及 原因 將 於 第 二 章 做 詳 細介 紹。另外 一 個 暗 架天 花 板 的 破 壞 案 例 發 生 在 嘉義 市 政 府 的 會 議 廳（ 圖 12），實 地 調 查 的結 果 發 現 現 場 吊 筋 與 支 撐 架的 鎖 固 並 未 使 用 墊 片，再 加 上所 使 用 的 螺帽 尺 寸 與 支 撐 架 上 葫 蘆 孔 徑相 差 不 大，因 此 只 要葫 蘆 孔 產 生 些 微 變 形（ 擴 孔、隆起 或 凹 陷 等 現 象）螺 帽則 極 有 可 能 穿透 支 撐 架 導 致 吊 筋 失去 效 用（ 圖 13）。而 部 分 失 去 效 用 的 吊 筋 又 會 導 致 周 圍 的 吊 筋 分 擔 更 大 的 載 重 而 產 生 連

第一章 緒論 7 鎖 式 的破 壞，最 終 則 發 生 大面 積 的 天 花 板 崩 塌 情形，詳 細 說 明 請 見 第 二 章 。 圖 10. 現 地 調 查 及 量 測 實 驗 圖 11. 暗 架 天 花 板 破 壞 情 形 （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） 圖 12. 暗 架 天 花 板 崩 塌 狀 況 圖 13. 葫 蘆 孔 破 壞 狀 況 （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） 四 、 國 外 暗 架 天 花 板 震 損 案 例 資 料 自 2011 年 東 日本 大 地 震 造成 多 起 暗 架 天 花 板 掉落 之 災 情 以 來 ， 日 本 當局 積 極 針 對 暗 架 天 花板 系 統 之 構 法 重 新 進行 檢 討。故 本 研 究 以 日 本 文獻 作 為 參 考 資 料，彙 整 暗 架 式天 花 板 主 要之 破 壞 狀 況 及 原 因 如 下 ： 1. 2012 年，日 本 公 益 社 團 法 人 全 國 公 立 文 化 設 施 協 會 [3]出 刊『 公 立 文 化 施 設 の リ ス ク マ ネ ジ メ ン ト ハ ン ド ブ ッ ク 』 ， 針 對 東

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 8 日 本 大地 震 後，岩 手、宮 城、福島 等 地 市 立 文 化中 心 的 破 壞 情 形 並 進行 相 關 的 調 查，其 中 有 發 現 為數 不 少 的 大型 場 館 都 有 天 花 板 損壞 的 情 形 發 生 。 2. 2012 年 ， 日 本 建 築 學 會 [4] 發 表 『 天 井 落 下 ・ 崩 落 の 要 因 分 析 』，文 中 介 紹傳 統 式 暗 架式 天 花 板 系 統 中 之 繫件 如 吊 鈎 和 四 齒 夾 等常 見 構 件 之 破 壞 情 形，並 提 出可 以 改 善 此情 形 之 改 良 構 件 （ 圖 14） 。 同 時 也 提 到 板 材 本 身 也 可 能 會 因 挫 屈 變 形 而 導 致 掉 落（ 圖 15）。 圖 14. 構 件 改 良 [4] 圖 15. 板 材 挫 屈 （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） 圖 16. 吊 鉤 和 四齒 夾 破 壞 狀況 [5]

第一章 緒論 9 3. 2012 年 ， 日 本 建 築 學 會 [5]發 表 『 仙 台 駅 新 幹 線 ホ ー ム の 天 井 材 落 下に 関 す る 研 究 』 ， 介紹 新 幹 線 仙 台 站於 2011 年 311 地 震 的 天花 板 破 壞 掉 落 狀 況 如 圖 16 所示 ， 並 模 擬現 場 部 分 區 域 進 行 實驗 測 試 。

4. 2013, S. Motoyui and Y. Sato, “The Behavior of Ceiling with Steel Furring During Earthquakes”[6]，探討日本傳統暗架式天 花 板 破壞 狀 況 ， 發 現 2001、 2003、2005 在 日 本 發生 的 地 震 中 暗 架 式天 花 板 系 統 都 有 損 毀 的 情 形 發 生，且 破 壞並 非 係 由 不 良 施 工 所造 成。主 要 原 因 為（ 1）板 材 自 身 擠 壓 挫屈 造 成（ 2）連 結 構 件脫 開 主 要 構 件 造 成 掉落 。

5. 2013, Takayuki Hidaka, “Earthquake and Concert Hall”[ 7]， 關 於 日 本 音 樂 廳 天 花 板 於 311 東 日 本 大 地 震 發 生 破 壞 之 調 查 報 告；文 中 指出 時 常 當 作 避 難場 所 的 音 樂 廳 等 大 型場 館，有 時 會 因 為 場 地 音 響 的 特 殊 需 求 而 裝 置 厚 重 的 板 材 以 及 複 雜 的 天 花 板 面，導 致 暗 架天 花 板 的 結構 系 統 混 亂 且 構 件 增加 而 造 成 天 花 板 載 重變 大。因 此 在 地 震 作用 時，複 雜 的 骨 架、不連 續 的 板 面 以 及 不 同 長 度 的 吊 筋 會 造 成 多 處 天 花 板 發 生 運 動 行 為 不 一 致 的 情 況，導 致 不連 續 的 暗 架天 花 板 互 相 碰 撞 或 天花 板 撞 擊 結 構 體 的 情形 發 生 。 此 外 ，日 本 當 局 也 進 行 一 系列 暗 架 天 花 板 之 研 究試 驗 如 下 ：

1. 2011, Y.Sato, S.Motoyui, G.A.MacRae and R.P.Dhakal, “Ceiling Fragility of Japanese Ceiling Systems”[8]，經由實驗測試 發現 日 本 傳 統 暗 架 式 天 花 板 之 破 壞 主 要 為 構 件 間 之 連 結 片 ( 四 齒 夾 、 吊 鉤 )的 變 形 鬆 脫 ， 並 針 對 此 一 連 結 部 分 進 行 反 覆 載 重 之 試 驗 。

2. 2013, S. Motoyui and Y. Sato, “The Behavior of Ceiling with Steel Furring During Earthquakes”[6]，內容中提到 暗架天花板 足 尺 試驗 之 規 劃 （ 圖 17） ，並 將 試 體 和 施 力端 及 反 力 端 間 不

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 10 留 空 間 作 極 限 載 重 試 驗 的 測 試 ， 結 果 認 為 暗 架 天 花 板 與 結 構 體 間 的距 離 越 小 越 好 。 3. 2012 年 ， 日 本 建 築 學 會 [9]發 表 『 鋼 製 天 井 下 地 材 の 強 度 、 剛 性 に 関 す る 研 究 』 ， 針 對 新 幹 線 仙 台 站 暗 架 天 花 板 掉 落 之 狀 況 進 行不 同 連 結 部 分 之 載 重試 驗 （ 圖 18） 。 同時 針 對 天 花 板 構 件 進行 強 度 之 測 試 以 及 提出 改 善 辦 法 。 4. 2012 年 ， 日 本 建 築 學 會 [5]發 表 『 仙 台 駅 新 幹 線 ホ ー ム の 天 井 材 落 下 に 関 す る 研 究 』 ， 以 足 尺 試 驗 模 擬 現 場 狀 況 ， 結 果 顯 示 暗 架 天 花 板 系 統 在 地 震 中 容 易 於 構 件 連 結 處 發 生 破 壞 （ 圖 19） 。 圖 17. 暗 架 天 花 板 足 尺 試 驗 [6] 圖 18. 構 件 細 部 試 驗 [9] 圖 19. 暗 架 天 花板 試 體 破 壞狀 況[5]

第一章 緒論 11 五 、 專 家 座 談 會 議 為 瞭 解國 內 暗 架 天 花 板 系 統的 構 造 及 施 工 習 性，本 研 究 除了 工 地 觀 摩 參訪 外 也 同 時 舉 行 專 家會 議 與 相 關 業 者 進 行會 談，以便 瞭 解 實 際 之 施 工況 狀 以 及 提 供 建 議 及資 料。本研 究 於 民國 104 年 5 月 8 日 上 午 9 時 00 分 於 成 功 大 學 建 築 系 召 開 第 一 次 專 家 座 談 會 議，與 輕 鋼 架 天 花 板 之 製造 商（ 青 鋼 金 屬 建 材股 份 有 限 公 司、伊 勢 達企 業 股 份 有 限 公 司） 以 及 工地 營 造 包 商（ 右 承 實業 有 限 公 司）共 同 討論 暗 架 天 花 板 的 各 項 事 宜，內 容 主 要 著重 在 瞭 解國 內 常 用 暗 架 天 花 板之 種 類、實 際 施 工 況 狀 及 問題 。 會 議 內 容 請 參 考 附 錄 一 。 此 外 本研 究 於 民 國 104 年 9 月 11 日 上 午 10 時 00 分於 成 功 大 學 建 築 系召 開 第 二 次 專 家 座 談會 議，本次 與 會 人 員包 含 國 立 成 功 大 學 鍾 育 霖 教授、國 立高 雄 第 一 科技 大 學 郭 耕 杖 教 授 以及 潤 弘 精 密 工 程 黃 文 駿 博 士，針 對 本 研究 理 論 分析 及 實 驗 結 果 部 分 提供 專 業 之 建 議。會 議 內 容 請參 考 附 錄 二 。 六 、 研 究 規 劃 本 研 究 將 透 過 實 驗 以 瞭 解 國 內 常 用 暗 架 天 花 板 工 法 之 強 度 及 耐 震 弱 點，因 此 在實 驗 規 劃 中將 暗 架 天 花 板 實 驗 分 為 細 部 元 件 試 驗 與 全 尺 寸 靜力 側 推 試 驗 兩 階 段。由 於 目 前國 內 相 當 缺乏 關 於 暗 架 式 輕 鋼 架 天 花 板之 實 驗 研 究 資 料，故 在 第 一 階 段元 件 試 驗中，本 研 究 將 參 考 國 家 標準 CNS11984 之 內 容 規定，針 對 目 前 市 面 上常 見 之 暗 架 天 花 板 系 統 進 行垂 直 載 重 試 驗（ 圖 20）。此 外，根 據 日 本研 究 顯 示 暗 架 天 花 板 之 破 壞容 易 發 生 在 構 件 連 結處，因 此本 研 究 同 時針 對 暗 架 天 花 板 系 統 在 地 震中 容 易 發 生 破 壞 的 部分 進 行 強 度 試 驗 （圖 21） 。 實 驗 第二 階 段 為 暗 架 式 天 花板 之 全 尺 寸 實 驗（ 圖 22），此 部 分 以 南 投 瑞峰 國 中 之 天 花 板 型 式 作 為 研 究 案 例 對 象，實 驗 試 體模 擬 實 際 現 場 施 工狀 況，利用 油 壓 千 斤頂 進 行 靜 力 側 推 實 驗用 以 觀 察 暗 架 天 花 板 系 統 在地 震 中 所 發 生 之 破 壞情 形，並針 對 破 壞 之原 因 提 出 補 強 的 方 法 以 及 建議 。

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討

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圖 20. 細 部 元 件 撓 度 試 驗 圖 21. 細 部 元 件 強 度 試 驗

（ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ） （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ）

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 13

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例

第 一 節 國 內 常 見 暗 架 天 花 板 型 式

暗 架 天花 板 為 國 內 極 為 常 見之 懸 吊 式 天 花 板 系 統之 一，其構 造 型 式 為 骨架 直 接 與 面 材 固 接，並 將 骨 架 隱藏 於 面 材後 方，當 人 員 視 線 朝 上 方 天花 板 望 去 時 僅 看 到 一大 片 板 材 而 看 不 到 骨架 ， 故 稱 為 「 暗 架」 天 花 板。最 早 的 暗架 天 花 板為 木 製 天 花 板 系 統，後 來 因 為 輕鋼 架 系 統 容 易 組裝 加 上 承 載 能 力 較 好，可 用 來支 撐 較 重 的吸 音 板 材 及 設 置 大 型 燈 具，因 而 逐 漸 普及 到 住 商空 間 甚 至 大 面 積 的 集會 場 所 如 音 樂 廳、體 育 場 館等 。 國 內 的輕 鋼 構 暗 架 天 花 板 系統 早 期 為 承 襲 日 本 之 習 用 工 法，後 來 則 自 行研 發 或 從 國 外 引 進 其它 工 法，以 至 於 目 前國 內 暗 架 天 花 板 之 構 造 形 式相 當 繁 多，且 沒 有 統一 的 標 準 作 法。甚 至 隨 著 個 人 技術 的 改 良 和 不 同師 傅 的 口 耳 相 傳，即 使 相 同 型 式 之 暗 架 天花 板 系 統 在 工 法 上 都 略 有 差異 。 一 般 而 言 暗 架 天 花 板 系 統 之 主 體 構 造 可 分 為 四 個 部 分 ： 1. 格 柵 （ 主 架 ） 2. 格 柵 承 架（ 支 撐架 ） 3.吊 筋 組 4.板 材。「 格 柵 」與「 格 柵 承 架 」係根 據 國 家 標準 CNS11984 中 之 骨 架 構件 名 稱，分 別 代 表 暗 架 天 花板 系 統 中 不 同 用 途 之骨 架 構 件；然 而 國 內業 界 並 不 使 用 此 名 稱 而 是 以「 主架 」與「 支 撐 架 」作為 主 要 之 用 語，本 研究 考 慮 國 內 暗 架 天 花 板業 界 使 用 上 之 習 慣，同 時 也 希冀 研 究 成 果能 方 便 使 用 者 知 悉 及 參 考，因 此 後 續 文 章 中 將 以「 主架 」與「 支 撐 架 」描述 暗 架 天 花 板 之 骨 架 構件 。 傳 統 暗架 天 花 板 之 骨 架 系 統係 由 主 架 與 支 撐 架 所構 成，主架 位 於 支 撐 架下 方 且 與 支 撐 架 呈 90 度 交 錯並 透 過 接 合繫 件 連 接 或 以 嵌 合 的 方 式 將兩 者 固 定。吊 筋 組 以吊 鈎 或 螺 帽 和 支 撐 架連 結 鎖 固，並 在 上 方 以 擊 釘 片 與 火 藥 擊 釘 將 吊 筋 和 結 構 體 固 定 ， 最 後 把 板 材 鎖 固 於 主 架

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 14 上 。 圖 23 說 明傳 統 暗 架 天花 板 之 構 造 系 統 ， 而不 同 形 式 之 暗 架 天 花 板 系 統依 據 其 構 造 則 會 有 不 同 的 連 結 繫 件 和 組 裝方 法 。 板材 主架 吊筋組 支撐架 圖 23. 傳 統 暗 架天 花 板 構 造圖 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ） 本 研 究 調 查 目 前 國 內 常 見 暗 架 天 花 板 之 型 式 並 將 其 彙 整 分 為 四 種 類 型： 1. 傳 統 式 暗 架 天 花 板 2. 卡 夾 式 暗 架 天 花 板 3. 金 屬 條 狀 式 暗 架 天 花 板 4. 金 屬 面 板 式 暗 架 天 花 板 除 了 金屬 條 狀 式 天 花 板 之 外，其 餘 三種 型 式 之 骨架 系 統 均 包 含 主 架 與 支撐 架；而金 屬 條 狀 式天 花 板 因 主 架 與 板 材結 合 成 相 同 構 件 因 此 天 花 板骨 架 僅 靠 支 撐 架 維 持。在 構 件之 接 合 上 傳統 式 和 金 屬 面 板 式 之 吊 筋 組包 含 擊 釘 片、吊 筋 螺桿 以 及 吊 鈎，且 利 用吊 鈎 懸 吊 支 撐 架。而 卡 夾 式 和 金 屬 條 狀 式 的 吊 筋 組 並 沒 有 吊 鈎 繫 件 而 係 以 螺 帽 鎖 固 的 方 式 和 支撐 架 連 接 。

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 15 一 、 傳 統 式 暗 架 天 花 板 圖 24 說 明 傳 統 式 暗 架 天 花板 之 構 造 系 統 ， 此 系統 之 支 撐 架 為 U 形 槽 鐵 ， 普 遍 而 言 相 鄰 兩 支 撐 架 之 間 距 為 90cm。 而 主 架 （ 俗 稱 百 葉 或 大 百葉 ） 則 沿 著 支 撐 架以 30cm 至 40cm 之 間距 排 列 ， 並 透 過 四 齒 夾 （ 或 為 二 齒 夾 及 三 齒 夾 ） 和 支 撐 架 固 定 。 吊 筋 組 (包 括 擊 釘 片 、 螺 桿、吊鈎 )以 90cm 為 間 距 利用 吊 鉤 固 定 支 撐 架，並 以 擊 釘 片 與 天 花 板 上 方 之結 構 體 相 接，常 見 的螺 桿 尺 寸 一 般 為 2 分或 3 分 螺 桿。最 後 以 1.5m 鑽 尾 螺 絲 將 板 材 (石 膏 板 、 矽 酸 鈣 板 )鎖 固 於 主 架 上 。 二 、 卡 夾 式 暗 架 天 花 板 圖 25 說 明 卡 夾式 暗 架 天 花板 之 構 造 系 統 ， 此 系統 為 目 前 國 內 最 為 常 見之 天 花 板 類 型，包 涵 室 內 空 間的 裝 修 天 花板 以 及 公 共 場 合 中 的 造 型 天花 板。系 統 中 支 撐 架為 俗 稱「 蜈 蚣 尺 」之 構 件，間 距 為 90cm。 主 架 （俗 稱 百 葉 或 大 百 葉 ）沿 著 支 撐 架 同 樣以 30cm 至 40cm 為 間 距 排 列，利 用 蜈 蚣 尺 之 形 狀 特性 可 直 接 與 主 架 嵌 合固 定，而 無 需 靠 四 齒 夾。吊 筋 螺桿 以 90cm 為 間距 與 蜈 蚣 尺 間 係 以 螺帽 鎖 固，最 後 以 1.5cm 鑽 尾 螺絲 把 板 材 固 定 於 主 架上。相 較於 傳 統 式 暗架 天 花 板 此 系 統 減 少 了 繫 材構 件 （ 吊 鈎 、 齒 夾 ） 的 使 用 。 三 、 金 屬 條 狀 式 暗 架 天 花 板 圖 26 說 明 金 屬條 狀 式 暗 架天 花 板 之 構 造 系 統 ，此 系 統 因 應 不 同 之 需 求發 展 出 不 同 形 狀 之 面板（ 俗 稱 卡 麗 板 ），一 般 常 用 於迴 廊、騎 樓 等 半戶 外 空 間。金 屬 條 狀式 暗 架 系 統 之 支 撐 架類 似 於 蜈 蚣 尺，而 不 同 的 卡麗 板 面 寬 亦 會 搭 配 不同 掛 鈎 形 狀 之 支 撐 架。此 系 統最 大 特 點 在 於 卡 麗板 同 時 結 合 了 主 架 與板 材 的 概 念 並 直 接 與支 撐 架 相 接，因 此 整 體 系 統僅 剩 下 支 撐 架 與 金 屬板 材，相 較 於 上 述 其他 系 統 重 量 為 輕。此 系 統 其餘 構 件 均 與 卡 夾 式 暗架 天 花 板 類 似 。

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 16 板材 主架 三齒夾 吊勾 吊筋組 支撐架 主架 四齒夾 吊鈎 吊筋組 圖 24. 傳 統 式 暗架 天 花 板 構造 圖 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ） 主架 蜈蚣尺 吊筋組 板材 支撐架 (蜈蚣尺) 吊筋組 主架 板材 圖 25. 卡 夾 式 暗架 天 花 板 構造 圖 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ）

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 17 支撐架 卡麗板 收邊架 維修孔 吊筋組 裝入 卡麗板 (C) 支撐架 吊筋組 卡麗板 (G) 圖 26. 金 屬 條 狀式 暗 架 天 花板 構 造 圖 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ） 板材 吊件 主架 吊筋組 吊鈎 支撐架 衝孔金屬板材 金屬板材 主架 吊件 圖 27. 金 屬 面 板式 暗 架 天 花板 構 造 圖 （ 圖 片 來 源 ： 本 研 究 ）

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 18 四 、 金 屬 面 板 式 暗 架 天 花 板 圖 27 說 明 金 屬面 板 式 暗 架天 花 板 之 構 造 系 統 ，由 於 傳 統 板 材 如 矽 酸 鈣板 或 石 膏 板 重 量 較 重 且 不 耐 濕 氣 因 而 發 展出 此 系 統。此 系 統 的 板 材 種類 很 多，除 了 一 般 的平 板 金 屬 面 板 外 有 些甚 至 在 平 板 金 屬 天 花 上 面 沖了 許 多 細 小 的 圓 形 孔可 增 加 吸 音 的 效 果，美 觀 及 功 能兼 備。此 系 統 在構 造 上 與 傳 統 式 暗 架天 花 板 系 統 相 似，吊 筋 係 利 用吊 鈎 與 支 撐 架 連 結，而 支 撐 架與 主 架 彼此 間 則 是 利 用 特 殊 繫 件 固 定。不 同 之 處 在 於 板 材並 非 以 螺 絲 鎖 固 於 主架 上 ， 而 是 直 接 與 主架 嵌 合 固 定 。 本 研 究根 據 國 內 常 見 之 暗 架天 花 板 種 類 將 之 分 為四 種 形 式，但 在 系 統 構造 上 金 屬 面 板 式 暗 架天 花 板 與 傳 統 式 暗 架天 花 板 非 常 相 似，因 此 在 後續 實 驗 分 析 上 僅 以 前三 類 作 為 研 究 對 象 。

第 二 節 國 內 外 暗 架 天 花 板 破 壞 案 例

一 、 日 本 暗 架 天 花 板 破 壞 案 例 2003 年 9 月 26 日，日 本 十 勝 沖 地 震（ 芮 氏 規 模 8.0）造 成 北 海 道 釧 路 機場 大 廳 中，高 度 10m 之 暗 架 天 花 板 有 將近 一 半 的 天 花 板 面 積約 為 300m2發 生 掉 落之 情 形（ 圖 28），而機 場 塔 台同 樣 也 有 天 花 板 掉 落 之 情 況發 生（圖 29、30），導 致 機 場 機 能 喪 失 而停 止 運 作。此 次 天 花 板 破 壞主 要 係 發 生 在 骨 架 下方 的 板 材 掉 落，掉 落 物 之 總 重量 甚 至 達 到 4 至 5 噸 。 此 外 ， 在 機 場 西 側 有 一 段 高 低 差 天 花 板 發 生 大 規 模 的 掉 落 情 形，此 部 分之 暗 架 天 花 板 原 設 有 斜 撐 補 強（ 圖 31），但 根 據 調 查 結 果 發 現暗 架 天 花 板 掉 落 之 原因，主 要係 因 為 設 有斜 撐 之 骨 架 會 造 成 暗 架 天 花板 系 統 之 自 振 週 期 縮短，其 值剛 好 接 近 建築 物 所 量 測 到 的 自 振 週 期 為 0.6 秒 ， 致 使 天 花 板和 建 築 物 發 生 共 振 。再 者 ， 根 據 地 震 反 應 譜 顯 示， 在 東 、 西 方 向 上 於 自 振 週 期 為 0.6 秒 時 建 築 物 反應 加 速 度 相 當 大 ，也 間 接 導 致 天 花 板 搖晃 非 常 劇 烈 。

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 19 圖 28. 機 場 天 花 板 掉 落 情 形 [10] 圖 29. 塔 台 天 花 板 掉 落 情 形 [10] 圖 30. 塔 台 天 花 板 掉 落 情 形 [10] 圖 31. 高 低 差 天 花 板 及 斜 撐 [10] 除 了 天花 板 的 自 振 週 期 所 造成 之 共 振 因 素 外，高 低 差 暗 架天 花 板 之 構 造在 此 案 例 中 同 樣 為 造成 天 花 板 破 壞 的 主 要原 因，天花 板 高 度 較 高 的 部分 因 懸 吊 螺 桿 較 短 因而 剛 度 較 高，同 時 又配 置 了 許 多 斜 撐，造 成 高 低 差 暗 架 天 花 板 高 低 兩 側 之 系 統 剛 度 強 弱 懸 殊 致 使 在 地 震 中 因 振 動 量差 異 過 大 而 導 致 連 接處 破 壞 。 2005 年 8 月 16 日，宮 城 地 震（ 芮 氏 規 模 7.2）造 成 仙 台 市 松 森 運 動 中 心發 生 暗 架 天 花 板 掉 落的 事 故（圖 32），圖 中 可以 觀 察 到 暗 架 天 花 板 全數 掉 落 僅 剩 骨 架 部 分殘 留 。 圖 33 為 松 森運 動 中 心 之 暗 架 天 花 板 的 配置 示 意 圖 ， 圖 中 黑 粗線 為 支 撐 架 組 裝 方 向，而 A、 B 兩 區 域 間 有 30cm 之 高 低落 差 。 為 配合 此 運 動 中 心 不 規 則形 狀 之 造 型 天 花 板 ， 大 部 分的 天 花 板 骨 架 均 設 計為 獨 立 存 在 而 無 彼 此相 接，致使 各 部 分 天

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 20 花 板 在地 震 中 會 各 自 獨 立 運 動，再 加上 此 天 花 板系 統 並 無 任 何 斜 撐 來 抑 制 水平 振 動 量，故 導 致 在大 地 震 作 用 時，各 部 分 天 花 板 因振 動 量 過 大 且 又不 同 步 而 發 生 彼 此 撞擊 之 情 況 。 圖 32. 天 花 板 掉 落 狀 況 [11] 圖 33. 天 花 板 配 置 示 意 圖 [11] 圖 34. 骨 架 撞 擊 結 構 體 痕 跡 [11] 圖 35. 繫 件 鬆 脫 掉 落 [11] 另 外 一項 造 成 天 花 板 板 材 掉落 之 主 要 原 因 為 暗 架 天 花 板 骨 架（ 圖 33 中 a、 b 兩 區 域 ）在 地 震 中 因 撞 擊 建 築 結 構 體（ 圖 34）而 造 成 繫 件 受 力 變形 產 生 構 件 鬆 脫 之 情況（圖 35），進 而 導致 板 材 掉 落。而 掉 落 之 板 材 又 再 牽 動 周 遭 暗 架 天 花 板 之 構 件 受 力 發 生 變 形 致 使 連 續 性 的 天 花 板崩 塌 破 壞 。 2011 年 3 月 11 日 東 日 本 大 地 震（ 芮 氏 規 模 9.0）造 成 東 京 市 的 川 崎 音 樂廳，每 平 方 米 就 重達 100 公 斤 之 暗 架 天 花板 幾 乎 全 數 掉 落，所 幸 發 生當 時 並 沒 有 表 演 進 行否 則 後 果 不 堪 設 想（ 圖 36）。此 案 例 震 驚

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 21 日 本 當局，因 為 東 京 距 離 震央 已 有 數 百 公 里 之 遙，在 地 表 振動 量 極 小 的 情 況下 卻 也 發 生 暗 架 天 花板 大 面 積 崩 落 的 災 害，突 顯 出暗 架 天 花 板 之 耐 震性 嚴 重 不 足 。 圖 36. 天 花 板 掉 落 狀 況 [7] 調 查 事故 原 因 後 發 現，音 樂 廳 為 滿 足 音響 上 之 需求，暗 架 天 花 板 板 面 通常 會 有 曲 度 之 設 計 或板 材 厚 度 之 要 求，才 能 同 時 達到 吸 音 及 反 射 音 的音 響 效 果，而 為 了 達此 目 的 一 般 音 樂 廳 天花 板 系 統 之 構 造 組 成 相 當 複雜 同 時 整 體 載 重 也 大幅 提 升。此 破 壞 案 例中 天 花 板 掉 落 之 主 要 原 因 在於 音 樂 廳 的 暗 架 天 花板 所 使 用 之 吊 筋 長 度不 一，因此 各 部 分 天 花 板 在 地 震 中 會 各 自 獨 立 運 動 ， 與 上 述 松 森 運 動 中 心 產 生 相 同 之 狀 況。再 加 上 天 花 板板 材 可 觀之 重 量，導 致 各 部 天花 板 在 碰 撞 後 致 使 繫 件 受 到極 大 之 荷 載 而 變 形 破壞，當 繫件 破 壞 天 花板 便 失 去 懸 吊 力 因 而 崩 塌 掉落，甚 至 周 遭 之 天 花板 也 受 到 影 響 形 成 連鎖 性 的 破 壞，造 成 大 規 模 的天 花 板 發 生 掉 落 之 情形 。 針 對 前述 發 生 的 案 例，日 本 的 國 土 交通 局 也 提 出了 對 應 的 設 計 建

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 22 議[10]如 下 ： 1. 在 暗 架 天 花 板 與 結 構 物 間 或 是 不 連 續 的 暗 架 天 花 板 間 必 須 保 持 適 當之 淨 間 距 （ 圖 37） 。 2. 對 於 有 高 低 差 存 在 之 暗 架 天 花 板 系 統，在 高 低 差 或 剛 性 不 同 之 部 分 採用 不 連 接 的 設 計，避 免應 力 集 中 及 運 動 不同 步 的 情 形 發 生 （圖 38） 。 3. 採 用 斜撐 補 強 時 ， 在 同 一 方 向 上 最 好 要 平 均 且 對稱 的 配 置 。 4. 暗 架 天 花 板 繫 件 的 補 強 。 使 繫 件 不 容 易 變 形 而 撐 開 。 5. 採 用 輕 質 的 板 材 封 板 。 用 較 輕 的 面 材 取 代 較 重 的 石 膏 板 材 。 結構體 (屋頂等) 結構體 (牆壁、柱等) 高低差、剛性不同部分會有作用力作用 搖動 搖動 *剛性不同之部分也需於結構上留取適當間隙等措施 *天花板有高低差之部分，剛性大小不同，另外天花板之一 部份與結構體接觸時，因地震搖動之故，可能會在此部分 之天花板材料產生局部作用力 *結構體與天花板材料間需留設間隙 *懸吊螺桿需設置斜撐(止振)等 止振構件 天花 板面 間隙 天花板面與 結構體接觸 間隙 結構體 (屋頂等) 結構體 (牆壁、柱等) 高低差、剛性不同部分會有作用力作用 搖動 搖動 *剛性不同之部分也需於結構上留取適當間隙等措施 *天花板有高低差之部分，剛性大小不同，另外天花板之一 部份與結構體接觸時，因地震搖動之故，可能會在此部分 之天花板材料產生局部作用力 *結構體與天花板材料間需留設間隙 *懸吊螺桿需設置斜撐(止振)等 止振構件 天花 板面 間隙 天花板面與 結構體接觸 間隙 圖 37. 斜 撐 及 保 持 適 當 間 距 [10] 圖 38. 高 低 差 採 不 連 續 處 理 [10] 二 、 台 灣 暗 架 天 花 板 破 壞 案 例 1999 年 9 月 21 日 集 集 地 震 時 ， 台 中 市 美 術 館 入 口 大 廳 發 生 金 屬 條 狀 式暗 架 天 花 板 大 面 積 掉落 之 情 形，此 案 例 為國 內 最 早 發 現 暗 架 天 花 板 破壞 的 狀 況 ， 但 因 為 當時 國 內 對 於 非 結 構 物之 耐 震 性 不 夠 重 視 ， 因 此 沒有 持 續 研 究 及 追 蹤 。 2013 年 6 月 2 日 南 投 地 震 造 成 南 投 瑞 峰 國 中 金 屬 條 狀 式 暗 架 天 花 板 大 面積 掉 落 的 情 形，掉 落 的 天 花 板主 要 發 生 在走 廊（圖 39）以 及 樓 梯 間（ 圖 40），本 研 究 實 地勘 查 發 現 受 到 破 壞 之 暗 架 天 花 板 類 型 屬 於 金 屬 條狀 式 暗 架 天 花 板。根 據 中 央 氣象 局 所 提 供之 地 震 資 料 得 知 南 投

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 23 地 震 之芮 氏 規 模 為 6.5， 而 距 離 震 央 32.5 公 里 處的 瑞 峰 國 中 其 地 表 最 大 加 速度 為 213gal。 圖 39. 走 廊 天 花 板 掉 落 狀 況 圖 40. 樓 梯 間 天 花 板 掉 落 狀 況 （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） 圖 41. 支 撐 架 掛鈎 變 形 （ 圖 片 來 源 ： 姚 昭 智 ） 本 研 究實 地 現 場 勘 查 及 測 繪，發 現 走廊 暗 架 天 花板 掉 落 的 部 分 主 要 發 生在 支 撐 架 搭 接 處，而 在 此 案 例中 各 支 撐 架的 搭 接 處 大 致 位 於 同 一 位 置而 未 採 交 錯 搭 接。從 現 場 殘 留的 支 撐 架 可以 發 現 支 撐 架 掛 鈎 呈

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 24 現 嚴 重變 形 的 狀 況（ 圖 41），此 外 搭 接 處 之 各 支撐 架 並 非 緊 靠 並 排 而 是 相 隔約 有 15cm 的 距 離 。另 外 也 發 現 到 在 結 構物 伸 縮 縫 周 圍 的 暗 架 天 花 板同 樣 有 受 破 壞 掉 落 的情 形。根 據 上 述 之 觀察，可 以 分 析 走 廊 位 置 暗 架天 花 板 掉 落 之 原 因 如下 ： 1. 支 撐 架 搭 接 位 置 在 同 一 位 置 上 。 大 面 積 的 天 花 板 其 骨 架 勢 必 需 要 搭 接 ， 在 地 震 中 力 量 的 傳 遞 則 必 須 透 過 搭 接 處 來 傳 導 ， 因 此 搭 接 處 之 掛 鈎 本 身 相 當 容 易 變 形 破 壞 。 當 所 有 支 撐 架 均 搭 接 在 同 一 位 置 時 則 容 易 在 搭 接 處 形 成 弱 面 ， 導 致 板 材 因 掛 鈎 變 形而 掉 落 。 2. 伸 縮 縫 之 影 響 。 當 伸 縮 縫 兩 側 之 結 構 物 在 地 震 中 振 動 不 一 致 時 ， 會 造 成 暗 架 天 花 板 之 骨 架 因 相 互 擠 壓 而 導 致 板 材 破 壞 掉 落 。 除 走 廊有 天 花 板 掉 落 之 狀 況外，樓 梯間 的 暗 架 天花 板 包 括 燈 具 也 幾 乎 全數 掉 落 ， 根 據 現 場 調查 之 結 果 發 現 天 花 板掉 落 之 原 因 如 下 ： 1. 吊 筋 與 結 構 體 連 結 之 方 式 。 一 般 而 言 天 花 板 吊 筋 會 以 火 藥 擊 釘 與 結 構 體 相 接 ， 但 在 此 案 例 中 天 花 板 之 吊 筋 係 以 掛 鈎 之 方 式 勾 住 天 花 板 上 方 之 結 構 型 鋼 ， 導 致 在 地 震 發 生 時 容 易 因 為 上 下 振動 而 脫 鉤 掉 落 。 2. 懸 吊 長 度 過 長 。 天 花 板 之 懸 吊 長 度 會 影 響 暗 架 天 花 板 在 地 震 中 擺 盪的 程 度 以 及 吊 筋 抵 抗垂 直 向 載 重 之 能 力 。 2013 年 南 投 地 震 同 時 也 造 成 嘉 義 市 政 府 南 棟 大 樓 九 樓 之 大 禮 堂 發 生 卡夾 式 暗 架 天 花 板 崩 塌的 情 況 。 從 圖 12 中 可 以 發現 天 花 板 的主 架 與 支撐 架 仍 係 相 互 固 定 且無 明 顯 損 壞 之 現 象，破 碎 的 板材 應 係 天 花 板 墜 落時 撞 擊 所 產 生。此 外 崩 塌 的 天 花板 構 件 中並 不 包 含 吊 筋，吊 筋 依 然 完整 固 定 於 上 方 之 結 構體（圖 42），因 此 可以 研 判 天 花 板 崩 塌 之 原 因 發生 在 吊 筋 與 支 撐 架 的接 合 處 。

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 25 圖 42. 天 花 板 吊 筋 圖 43. 螺 帽 鎖 附 於 吊 筋 （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） 圖 44. 支 撐 架 形式 （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） 本 案 例 現 場 所 使 用 的 支 撐 架 上 與 吊 筋 固 定 的 孔 洞 為 葫 蘆 孔 （ 圖 44），較 大 的 孔 徑 直 徑 為 9.42mm，較 小 孔 徑 直 徑 為 6.88mm，其 餘 部 分 寬 度為 5.92mm。 吊 筋 為直 徑 5.9mm 之 螺 桿， 吊 筋 穿 過 葫 蘆 孔 後於 孔 洞 下 方 鎖 一 螺 帽 抵 抗 載 重 但 未 使 用 墊 片 。 螺 帽 尺 寸 為 對 角 邊 長

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 26 11.14mm 而 平 行 邊 長 9.8mm，因 無 墊 片 分 攤 作 用 力 導 致 螺 帽 與 葫 蘆 孔 周 圍 接觸 面 積 較 小 容 易 產 生應 力 集 中 現 象，造 成 葫 蘆 孔 較易 受 力 變 形 而 螺 帽則 穿 透 孔 洞 致 使 吊 筋失 去 效 用 （ 圖 13） 。 圖 43 顯 示 葫 蘆 孔下 方 的 螺帽 仍 鎖 附 於 吊 筋 上 ， 說 明 螺 帽 係 直 接 穿 透支 撐 架 上 之 葫 蘆 孔， 亦 造 成多 數 的 吊 筋 喪 失 懸 吊天 花 板 之 機 能 。 圖 45. 吊 筋 與 支 撐 架 並 無 鎖 固 圖 46. 吊 筋 與 支 撐 架 並 無 鎖 固 （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） 圖 47. 以 鍍 鋅 鋼 線 懸 吊 天 花 板 圖 48. 天 花 板 破 壞 情 形 （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） （ 圖 片 來 源 ： 施 忠 賢 結 構 技 師 事 務 所 ） 此 外，根 據 現 場天 花 板 仍 未崩 塌 之 部 分 可 以 發 現到 此 案 例 中 天 花 板 的 施作 其 實 相 當 草 率 ， 圖 45 說 明吊 筋 因 現 場長 度 不 足 則 無 鎖 固 於 支 撐 架上 ， 圖 46 顯 示 現 場吊 筋 因 無 法 對 齊 支 撐架 故 同 樣 未 鎖 固 於 支 撐 架 上。 圖 47 說 明 現 場 之吊 筋 有 些 並 非 使 用 螺桿 而 是 僅 用 鍍 鋅 鋼 線

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 27 拉 撐 天花 板 ， 強 度 明 顯 不 足。 此 案 例中 可 以 發 現 天 花 板 是一 整 片 的 掉 落 （ 圖 48） ， 從 圖 48 中 可 以 發現 大 部 分 掉 落 之 板 材仍 鎖 固 於 骨 架 上 且 並無 損 壞，因 此 合 理 推 測 崩 塌的 原 因 並 非 發 生 在 支 撐 架 與 主 架 的 接 合 處，即 便 支撐 架 因 天 花 板 造 型的 關 係 被 彎 曲 呈 弧 形狀。另 外破 壞 原 因 也不 會 是 板 材 與 主 架 的 接 合 方式 。 圖 42 顯 示 崩 塌天 花 板 處 的 吊 筋 仍 完整 固 定 於 上 方 結 構 體 並 無 掉落 的 情 形，因 此 吊 筋 與 結 構 體 的 固 定 方 式 也 不 是 造 成 天 花 板 崩 塌 之 原因，故 本案 例 中 天 花板 崩 塌 之 主 要 原 因 便是 發 生 在 吊 筋 與 支 撐 架 的 接合 處。因 為 現 場 吊 筋與 支 撐 架 的 鎖 固 並 無使 用 墊 片，再 加 上 所 使 用 的螺 帽 尺 寸 與 支 撐 架 上葫 蘆 孔 徑 相 差 不 大，只 要 葫 蘆孔 產 生 些 微 變 形 擴孔，螺 帽 便 極 有 可 能穿 透 支 撐 架 導 致 吊 筋失 去 效 用，造 成 支 撐 架 連 同天 花 板 板 材 一 起 掉 落 。

第 三 節 國 內 外 暗 架 天 花 規 範

一 、 台 灣 規 範 在 本 研究 召 開 之 專 家 座 談 會議 中，與會 專 家 一 致同 意 且 特 別 提 出 一 個 日漸 嚴 重 的 問 題，目 前 國 內 暗 架天 花 板 工 程大 多 數 均 屬 於 卡 夾 式 暗 架 天花 板 系 統 ， 然 而 目 前國 內 CNS 規 範 中 對此 類 型 暗 架 系 統 卻 沒 有 任 何相 關 規 定，因 此 導 致材 料 製 造 商 在 生 產 天花 板 骨 架 時 為 求 市 場 生 存 而被 迫 將 骨 架 愈 做 愈 小，骨 架翼 板 高 度 由 原先 27mm 縮 減 為 目 前 19mm 以 壓 低 競 爭 價 位 ， 嚴 重 影 響 天 花 板 系 統 之 整 體 剛 度 與 強 度 。 由 於 國內 的 暗 架 天 花 板 系 統早 期 為 承 襲 自 日 本 之習 用 工 法，因 此 本 研 究先 行 比 較 國 內 規 範 CNS11984「 建 築 用 暗架 式 牆 壁 及 平 頂 輕 鋼 架 」 與日 本 規 範 JIS A6517「 建 築 用 鋼製 下 地 材（ 壁 、 天 井 ） 」 ， 瞭 解 國 內規 範 大 抵 上 為 參 考 日本 規 範 所 制 定，所 有 試 驗 項 目及 規 定 均 與 日 本 規範 完 全 相 同。兩 規 範所 討 論 之 對 象 均 係 針對 於 傳 統 式 暗 架 天 花

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 28 板 系 統（圖 49），圖 中 構 件名 稱 如 本 章 第 一 節 所述，「 擱 柵 」即 為 暗 架 天 花板 之「 主 架」，俗 稱 百 葉 或 大 百 葉；而「 擱 柵 承 架 」則 代 表 暗 架 天 花板 之 「 支 撐 架 」 。 圖 49. CNS11984 暗 架 天 花板 組 成 及 各 部 名 稱 [2] 圖 50. CNS11984 暗 架 天 花板 之 構 件 圖 示 [2] 圖 50 為 規 範 中天 花 板 各 部構 件 之 圖 示 ， 所 有 構件 均 屬 於 傳 統 式 暗 架 天花 板 系 統，而 卡 夾 式暗 架 天 花 板 系 統 或 是其 他 暗 架 天 花 板 系 統 在 規 範中 則 無 任 何 說 明。國 內 規 範 對於 傳 統 式 天花 板 系 統 中 之 構 件 尺

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 29 寸 有 其明 確 之 規 定 （ 表 1） ， 以 支 撐架 為 例 其 腹板 最 小 寬 度 不 可 小 於 38mm 而 翼 板 最 小 高 度 不 可 低 於 12mm。此 外，除 了 構 件 尺 寸 之 規 定 ， 規 範 對於 天 花 板 系 統 之 性 能也 有 要 求 ， 如 表 2 所示 。 表 1. 暗架 天 花 板 構 件 尺 寸之 規 定 [2] 表 2. 暗架 天 花 板 性 能 之 規定 [2] 二 、 中 國 規 範 根 據 第 一 次 專 家 座 談 會 議 中 與 會 專 家 的 經 驗 表 示 ， 中 國 在 2008

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 30 年 四 川汶 川 地 震 過 後 重 新 頒布 暗 架 天 花 板 之 相 關規 範，因此 本 研 究 同 時 也 參 考 了 中 華 人 民 共 和 國 國 家 標 準 GB/T11981-2008「 建 筑 用 轻 钢 龙 骨 」。 本 研 究 發 現 在 現 今的 中 國 規 範 中 並 不 像 CNS 僅有 傳 統 式 天 花 板 系統 之 介 紹，其 他 系 統如 卡 夾 式 暗 架 天 花 板系 統 也 有 其 圖 說（圖 51） 和 與 其 對 應 之 構 件 尺 寸 的 相 關 規 定 （ 表 3） 。 圖 51. 卡 夾 式 暗架 天 花 板 系統 之 圖 示 （ 圖 片 來 源 ： GB/T11981-2008） 表 3. 卡夾 式 暗 架 天 花 板 系統 構 件 尺 寸 之 規 定 （ 表 格 來 源 ： GB/T11981-2008） 相 較 於大 陸 GB 國 家 標 準，台 灣 CNS 規 範 則 因 缺乏 國 內 最 常 用 之 卡 夾 式暗 架 天 花 板 規 範 而 顯得 不 合 時 宜。目 前 在日 本 雖 然 90%以 上 的

第二章 暗架天花板構造型式及破壞案例 31 暗 架 天花 板 形 式 仍 屬 於 傳 統式 天 花 板 系 統，但 此 系 統 在 台灣 卻 早 已 式 微 ， 如 今 在 國 內 的 室 內 空 間 中 都 以 卡 夾 式 暗 架 天 花 板 系 統 為 主 要 選 擇，半 戶 外 場 合 若需 要 裝 設天 花 板 則 會 採 用 金 屬條 狀 式 天 花 板；然 而 此 兩 種系 統 在 國 內 規 範 中 卻沒 有 任 何 相 關 說 明 與規 定。在本 研 究 所 召 開 的 第一 次 專 家 會 議 中，與 會 之 材 料製 造 商 坦 承因 國 內 並 沒 有 除 傳 統 式 天 花板 之 外 其 他 類 型 的 規定，造 成國 內 天 花 板材 料 製 造 商 因 市 場 價 位 競 爭激 烈，為 求 生 存 而 導致 生 產 的 天 花 板 骨 架尺 寸 越 來 越 小。以 天 花 板 主架 為 例，骨 架 之 側 翼高 度 由 原先 27mm 變 為 現 今 市 場 上 常 見的 19mm。 由 於 骨架 之 尺 寸 直 接 影 響 天花 板 之 耐 震 性，因 此 本 研 究 認為 國 內 CNS 規 範 勢 必 要 增 加 其 他 不 同 種 類 暗 架 天 花 板 系 統 之 規 定，避 免 材 料 製 造 商因 無 規 範 嚴 格 要 求，導 致 在 材料 品 質 上 偷工 減 料 而 嚴 重 影 響 公 共 安 全。 二 、 日 本 規 範 日 本 在發 生 東 日 本 大 地 震 以前，關 於暗 架 天 花 板之 規 定 除 了 在 建 築 基 準法 施 行 令 中 提 到 室 內裝 修 材 在 地 震 中 不 可掉 落 之 外 （ 第 39 條 第 1 項 ）， 也 僅 有 JIS A6517「建 築 用 鋼 製 下 地材 （ 壁 、 天 井 ） 」 定 義 了 暗 架 天 花 板 之 性 能 標 準 。 東 日 本 地 震 造 成 許 多 場 合 之 天 花 板 掉 落，這 些 場 合 包含 了 體 育 館、音 樂 廳、商 場 以 及工 廠 等 大 空 間 的 場 所， 甚 至 包括 新 建 的 建 築 物 。 因此 自 2011 年 以 來 ，日 本 當 局 積 極 針 對 暗 架 天 花板 之 構 法 重 新 進 行 檢討 並 且 實 際 操 作 天 花板 之 耐 震 實 驗，直 到 2013 年 頒 布 暗 架 天 花 板 耐 震 規 範「 特 定 天 井 及 び 特 定 天 井 の 構 造 耐 力 上 安 全な 構 造 方 法 を 定 め る件 」（ 建築 基 準 法 施 行令 第 39 條 第 3 項 ）， 隔 年 2014 年 4 月 1 日 公 告施 行 。 規 範 中定 義 天 花 板 高 度 超過 6m、 天 花板 面 積 超過 200m2 _{以及 天} 花 板 重量 超 過 2kgf/m2_{之 公 眾使 用 空 間 的 暗 架 天花 板 為「 特 定 天 井 」。}

建築物非結構構材-大面積暗架天花板耐震性能檢討 32 所 有 新建 建 築 物 內 之 特 定 天井 都 需 要 遵 守 天 花 板規 範，設計 者 可 以 直 接 遵 照 規 範 所 提 供 的 耐 震 工 法 施 作 或 是 自 行 提 出 天 花 板 的 耐 震 結 構 計 算 。本 研 究 參 考 日 本 規 範中 天 花 板 之 耐 震 工 法並 彙 整 成 下 列 幾 點： 1. 天 花 板 之 單 位 面 積 重 量 必 須 在 20kgf/m2以 下 。 2. 吊 筋 與 天 花 板 支 撐 架 相 接 處 之 吊 鈎 必 須 以 螺 絲 進 行 補 強 （ 圖 14） 。 3. 天 花 板 骨 架 及 吊 筋 必 須 遵 守 JIS A6517「 建 築 用 鋼 製 下 地 材 （ 壁 、天 井 ） 」 之 尺 寸 規 定。 4. 天 花 板 與 上 部 結 構 物 須 確 實 接 合 。 5. 吊 筋 的 數 量 每 平 方 公 尺 一 根 以 上 並 且 均 勻 配 置 。 6. 高 低 差 天 花 板 採 不 連 續 設 計 （ 圖 38）。 7. 吊 筋 長 度 不 可 超 過 3m。 8. V 字 型 斜 撐 的 數 量 必 須 根 據 規 範 所 計 算 。 9. 天 花 板 四 周 與 結 構 體 間 必 須 保 持 6cm 以 上 的 間 隙 （ 圖 37）。 台 灣 與日 本 皆 處 於 環 太 平 洋地 震 帶 上 ， 為 地 震 發生 頻 繁 之 地 區， 東 日 本 大 地 震 提 供 寶 貴 的 地 震 經 驗 呼 籲 日 本 當 局 重 視 暗 架 天 花 板 之 耐 震 性 ， 本 研 究 認 為 台 灣 應 效 法 日 本 儘 快 修 訂 暗 架 天 花 板 的 耐 震 規 範 ， 否則 當 災 害 發 生 造 成 人 員 傷 亡 後 已 是 亡 羊 補牢 。