建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討
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(2) 095-301070000G2-020. 建築材料實驗群 建築先進工程技術應用之探討. 研 究 主 持 人 ： 葉祥海 共 同 主 持 人 ： 張邦立 研 究 人 員 ： 林谷陶 研 究 助 理 ： 林潔祥. 內政部建築研究所自行研究報告 中華民國 95 年 12 月 2.
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(4) Architecture and Building Research Institute Ministry of the Interior. In advance Technique of Construction Material of Experimental Buildings. By Yeh Shaing Hai Cnang Bang Lee Lin KuTao Lin Chieh Hsiang December 25, 2006. 4.
(5) 目次. 目次 表次.......................................................................................................Ⅱ 圖次.......................................................................................................Ⅲ 中文摘要................................................................................................Ⅳ 英文摘要................................................................................................Ⅷ 第一章 緒論 .......................................................................................... 1 第一節 研究緣起 ............................................................................ 1 第二節 研究內容 ............................................................................ 3 第三節 研究方法 ............................................................................ 6 第四節 研究步驟 ............................................................................ 8 第五節 研究項目 ............................................................................ 9 第六節 研究流程 ............................................................................ 10 第二章 研究結果分析............................................................................ 11 第一節 綠建築標章 ........................................................................ 11 第二節 8,000psi 高流動性混凝土................................................... 14 第三節 隔震系統設計..................................................................... 26 第四節 反力牆預力工法 ................................................................. 38 第五節 高精度施工要求 ................................................................. 51 第六節 建築物本體為實驗對象 ...................................................... 54 6-1 反力牆及強力地板鋼筋應變量之變化情況............................ 57 6-2 自充填 8000psi 高強度混凝土水化熱與齡期之關係 ............. 65 6-3 隔震器位移量之動態量測系統.............................................. 72 第三章 結論與建議 ............................................................................... 79 第一節 結論 ................................................................................... 79 第二節 建議 ................................................................................... 82 附錄....................................................................................................... 83 中文參考文獻 ........................................................................................ 102 英文參考文獻 ........................................................................................ 104. I.
(6) 表次. 表次 表 1 研究進度與研究內容 ........................................................................ 9 表 2 混凝土拌和配比基本資料 ................................................................. 18 表 3 強力地板混凝土平均強度 ................................................................. 19 表 4 反力牆 (A 座) 混凝土強度與齡期之關係.......................................... 20 表 5 反力牆 (B 座) 混凝土平均強度 ........................................................ 21 表 6 強力地板施工照片 ............................................................................ 24 表 7 反力牆施工照片................................................................................ 25 表 8 三種隔震元件規格試算結果.............................................................. 28 表 9 LRB-G4-500-150 隔震元件規格及試算結果................................... 29 表 10 隔震元件性能規格及檢測條件 ........................................................ 30 表 11 強力地板施工照片 .......................................................................... 37 表 12 反力牆預力鋼鍵基本資料 ............................................................... 42 表 13 反力牆（B 座）預力鋼鍵伸長率 ..................................................... 43 表 14 反力牆（A 座）預力鋼鍵伸長率 ..................................................... 46 表 15 預力鋼鍵伸長率計算方式 ................................................................ 47 表 16 預力鋼鍵施工照片 .......................................................................... 50 表 17 反力牆與強力地板鋼筋、螺栓套管及預力鋼鍵配置情況 ................. 52 表 18 強力地板及反力牆鋼筋應變計應變量之量測值 ............................. 58 表 19 反力牆（A 座）施加預力前、後鋼筋應變量之量測值 ................... 59 表 20 反力牆（B 座）施加預力前、後鋼筋應變量之量測值 ................... 59 表 21 強力地板承受 3,000 噸萬能試驗機前、後之鋼筋應變量 ............... 60 表 22 現地實驗照片 ................................................................................. 78. II.
(7) 圖次. 圖次 圖 1 研究流程圖....................................................................................... 10 圖 2 強力地板混凝土抗壓強度與齡期之關係 ............................................ 20 圖 3 反力牆（A 座）凝土抗壓強度與齡期之關係 ..................................... 21 圖 4 反力牆（B 座）凝土抗壓強度與齡期之關係 ..................................... 22 圖 5 隔震元件垂直試驗 ............................................................................ 31 圖 6 大阻尼隔震元件水平剪切試驗 .......................................................... 31 圖 7 液壓伺服剪壓試驗系統 ..................................................................... 32 圖 8 隔震元件之垂直試驗 ........................................................................ 32 圖 9 隔震元件之水平剪切試驗 ................................................................. 33 圖 10 預力鋼鍵示意圖.............................................................................. 49 圖 11 反力牆（A 座）鋼筋應變計埋設位置圖 .......................................... 62 圖 12 反力牆（B 座）鋼筋應變計埋設位置圖 .......................................... 63 圖 13 強力地板鋼筋應變計埋設位置圖..................................................... 64 圖 14 強力地板自充填混凝土（上層）水化熱與齡期之關係 .................... 66 圖 15 強力地板自充填混凝土（中央）水化熱與齡期之關係 .................... 66 圖 16 強力地板自充填混凝土（下層）水化熱與齡期之關係 .................... 67 圖 17 反力牆自充填混凝土（內側）水化熱與齡期之關係 ........................ 67 圖 18 反力牆自充填混凝土（中心）水化熱與齡期之關係 ........................ 68 圖 19 反力牆自充填混凝土（外側）水化熱與齡期之關係 ........................ 68 圖 20 反力牆（A 座）熱偶線埋設位置圖 ................................................. 69 圖 21 反力牆（B 座）熱偶線埋設位置圖 ................................................. 70 圖 22 強力地板熱偶線埋設位置圖............................................................ 71 圖 23 位移計架設位置圖（隔震層平面圖） ............................................. 74 圖 24 位移計架設位置圖（隔震層結構圖） ............................................. 75 圖 25 隔震器位移量之動態量測系統 ........................................................ 76 圖 26 隔震器細部詳圖.............................................................................. 77. III.
(8) 中文摘要. 摘. 要. 關鍵詞：強力地板、反力牆、預力鋼鍵、隔震元件 一、研究緣起 一 般 建 築 物 應 具 備 美 觀、個 性 化、多 樣 性、功 能 性 以 及 安 全 性 等 基 本 特 質。但 隨 著 時 代 進 步 及 建 築 科 技 日 新 月 異，當 今 建 築 物 除 了需 滿 足 上 述 各 項 要 求 外，仍 需 考 量 使 用 者 方 便 性、健 康 舒 適 性、環 保 性、 人性化、數位化、智慧化管理以及有效管制能源消耗等等性能需求。 由 於 目 前 普 遍 使 用 之 土 木 建 築 材 料 及 傳 統 施 工 技 術，已 經 無 法 滿 足現代建築物各項需求。因此，新材料以及新的施工技術陸續被引 進。為 了 保 障 民 眾 生 命 安 全 及 避 免 財 產 損 失，測 試 新 材 料 是 否 能 夠確 實 達 到 設 定 功 能，檢 核 新 的 施 工 技 術 是 否 能 滿 足 工 程 所 需，則 成 為政 府為人民把關之重要事項。 有 鑑 於 此，內 政 部 建 築 研 究 所 於 九 十 年 底 奉 准 於 台 北 市 文 山 區 萬 隆二小段國有土地設置建築材料試驗群。除了設置大型力學實驗室 （ 3000 噸 抗 壓 機 ）加 強 建 築 物 地 震 災 害 之 研 究 外（ 如 樑、柱、樓 版 、 基 樁 及 基 礎 之 力 學 性 質 ），並 且 依 照 國 科 會「 政 府 科 技 土 木 領 域 策略 會 議 」提 出 土 木 建 築 材 料 科 技 計 畫，期 能 藉 由 相 關 之 儀 器 設 備，檢 測 各 種 土 木 建 築 材 料 之 物 理、化 學 性 質。除 此 之 外，亦 以 新 建 之 建 築本 體為示範研究對象。. 二、研究方法及過程 為使建築材料實驗群能夠傳承建築發展有關工程技術與知識予 建 築 業 界，並 能 達 到 示 範 效 果，進 而 提 升 國 內 建 築 水 準 與 競 爭 力。本 計畫之研究方法與過程如下所示：. IV.
(9) 中文摘要. 1. 相 關 工 程 技 術 文 件 之 收 集 。 2. 派 遣 專 業 工 程 師 常 駐 施 工 現 場 ， 隨 時 紀 錄 工 程 實 際 狀 況 。 3. 配 合 推 動 督 導 小 組 查 訪 ， 不 定 期 舉 行 專 家 學 者 諮 商 會 議 ， 藉以討論施工過程中工程技術等相關問題，並提出有效之 解決方案。 4. 施 工 階 段 針 對 關 鍵 及 重 要 施 工 過 程 與 步 驟 ， 予 以 詳 實 記 錄 （攝影、照相及文字紀錄）。藉以傳承與推廣優良之工程 技術。當施工過程之中面臨問題及困難時，紀錄解決方法 並評估其成效。 5. 建 立 工 程 技 術 資 料 庫 ， 將 成 功 案 例 、 施 工 過 程 中 應 注 意 事 項、施工發生問題之解決方法以文字、攝影及照相方式彙 集建檔，並予以分析整理。 6. 藉 由 現 場 之 檢 視 紀 錄 ， 探 討 施 工 技 術 之 優 缺 點 、 工 程 管 理 之操作模式，並分析其績效。. 三、重要發現 本研究除全程紀錄建築材料實驗群第一期及第一期之施工過程 外，並 以 新 建 之 建 築 本 體 為 示 範 研 究 對 象。且 由 實 際 怖 設 之 偵 測 元 件 （ 熱 偶 線 、 鋼 筋 應 變 計 及 隔 震 器 位 移 量 之 動 態 量 測 系 統 ∗） 量 測 得 到 之資料，經由整理分析後得知：. 1. 自 充 填 巨 積 混 凝 土 於 14 天 左 右 ， 混 凝 土 之 抗 壓 強 度 已 達 到 560kg/cm 2 。 到 56 天 其 抗 壓 強 度 超 過 700 (kgf/cm 2 )， 且 強 力 地 板 混 凝 土 之 抗 壓 強 度 更 高 達 783.1(Kg/cm 2 )。 可 見 本 工 程 所. ∗. 目前隔震器位移量之動態量測系統尚在建制中。. V.
(10) 中文摘要. 使 用 之 配 比 ， 在 28 天 之 後 仍 然 會 有 相 當 的 成 長 期 。 2. 自 充 填 巨 積 混 凝 土 澆 置 完 成 後，混 凝 土 之 水 化 熱 會 逐 漸 升 高 ， 直到混凝土澆置完成後第 3 天左右，水化熱達到最高點。 3. 自 充 填 巨 積 混 凝 土 水 化 熱 溫 度 與 環 境 溫 度、模 版 圍 封 面 積、混 凝 土 厚 度 及 養 護 情 況 有 關。由 量 測 數 據 得 知，8,000psi 自 充 填 混 凝 土 ， 其 水 化 之 最 高 溫 度 介 於 60℃ 與 80℃ 之 間 。 4. 自 充 填 巨 積 混 凝 土 水 化 熱 由 最 高 溫 降 到 室 溫 ， 所 需 時 間 介 於 14 天 到 21 天 之 間 。 5. 不 論 A 或 B 座 反 力 牆 ， 當 其 承 受 巨 大 預 力 載 重 時 ， 裝 設 於 反 力牆內部之鋼筋應變計將隨之呈現極大之變化。 6. 且 由 實 驗 之 過 程 得 知 ， 當 施 加 預 力 之 鋼 鍵 數 愈 多 則 應 變 量 愈 大，且 愈 靠 近 施 加 預 力 之 鋼 筋 應 變 計，亦 會 隨 著 施 加 預 力 之 增 加隨，且有明顯之變化。 7. 於 施 加 預 力 過 程 中，若 處 於 不 對 稱 施 加 預 力 狀 態，則 反 力 牆 內 部應變情況亦呈現不對稱狀態。 8. 現 今 反 力 牆 內 鋼 筋 應 變 計 之 應 變 量，應 可 視 為 各 項 實 驗 操 作 運 轉前之初始值。. 四、主要建議事項 本研究以新建之反力牆、强力地板及隔震系統為示範實驗對象。 且 藉 由 偵 測 元 件（ 熱 偶 線 及 鋼 筋 應 變 計 ）實 際 量 測 所 得 之 資 料，整 理 分 析 後，提 出 下 列 六 項 建 議 事 項，期 能 提 供 後 續 類 似 工 程 或 相 關 研究 之參考：. 1. 日 後 類 似 反 力 牆 之 結 構 構 件，反 力 牆 應 加 裝 荷 重 儀，藉 以 瞭 解 地 震 發 生 前 後 及 營 運 階 段（ 施 加 外 力 階 段 ），反 力 牆 內 部 應 力 變 化 情 況 。 且 可 藉 由 荷 重 儀 瞭 解 ， 混 凝 土 收 縮 （ Shrinkage）. VI.
(11) 中文摘要. 以 及 鋼 鍵 潛 變 （ Creep） 等 因 素 對 預 力 鋼 鍵 預 力 損 失 之 影 響 。 2. 日 後 類 似 反 力 牆 之 結 構 構 件，若 採 用 預 力 設 計，則 應 設 計 可 抽 換 式 之 預 力 鋼 鍵，藉 以 增 加 使 用 年 限 並 保 障 工 作 人 員 安 全 性 。 3. 高 強 度 自 充 填 巨 積 混 凝 土 ， 於 水 化 過 程 中 ， 構 件 內 外 溫 差 極 大，為 避 免 熱 漲 冷 縮 之 溫 差 裂 縫 產 生，應 採 連 續 性 灑（ 泡 ）水 方 式 養 護 ， 養 護 時 間 至 少 持 續 14 天 以 上 。 4. 於 鋼 筋 密 佈 或 鋼 筋 間 距 極 小 之 構 件，澆 置 高 強 度 自 充 填 混 凝 土 時，應 採 用 多 點 投 注 方 式 澆 置，藉 以 避 免 混 凝 土 因 流 動 距 離 過 長、粗 細 粒 料 比 重 差 異、流 動 界 面 阻 力（ 鋼 筋 阻 擋 ），而 發 生 粒料分離情況。 5. 為 瞭 解 隔 震 器 之 力 學 性 質 ， 後 續 將 以 實 際 之 隔 震 器 為 測 試 元 件 ， 並 配 合 3,000 噸 萬 能 試 驗 機 進 行 相 關 動 態 實 驗 。 6. 後 續 應 評 估 隔 震 器 全 體 性 能 與 個 體 性 能 之 差 異 性 。. VII.
(12) 英文摘要. ABSTRACT Although. buildings. should. be. beautiful,. multifunction,. individual and security, the modern buildings should need more convenient, healthy, human nature, intelligent, electrical digitized, environmental protection and energy controlled effectively. The traditional construction materials and the architecture techniques could not fit in the modern buildings. Those are important things, for protecting people life security and preventing property loss, to test new construction materials could finish the previous. setting. function,. or. to. examine. the. new. working. techniques could satisfy the needs of construction. The Architecture and Building Research Institute Ministry of the Interior builds the construction material experiments in Taipei, Wen-Shan area, in the end of 2001.There are large mechanics laboratory to study and survey the earthquake disaster. According to the construction materials technical project proposed by National Science Council, the government wish to examine the physical and chemical of those construction materials by the related equipments. And meanwhile, the laboratory building could be a model for related architecture study.. Keyword: Strong Wall, Strong floor, Prestressed Cable, Isolator. VIII.
(13) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第一章 緒 第一節. 第一章：緒論. 論. 研究緣起. 一般建築物應具備美觀、個性化、多樣性、功能性以及安全性等基本特 質。但隨著時代進步及建築科技日新月異，當今建築物除了需滿足上述各項 要求外，仍需考量使用者方便性、健康舒適性、環保性、人性化、數位化、 智慧化管理以及有效管制能源消耗等等性能需求。 由於目前普遍使用之土木建築材料及傳統施工技術，已經無法滿足現代 建築物各項需求。因此，新材料以及新的施工技術陸續被引進。為了保障民 眾生命安全及避免財產損失，測試新材料是否能夠確實達到設定功能，檢核 新的施工技術是否能滿足工程所需，則成為政府為人民把關之重要事項。 有鑑於此，內政部建築研究所於九十年底奉准於台北市文山區萬隆二小 段國有土地設置建築材料試驗群。除了設置大型力學實驗室（3000 噸抗壓 機）加強建築物地震災害之研究外（如樑、柱、樓版、基樁及基礎之力學性 質），並且依照國科會「政府科技土木領域策略會議」提出土木建築材料科 技計畫，期能藉由相關之儀器設備，檢測各種土木建築材料之物理、化學性 質。除此之外，亦以新建之建築本體為示範研究對象 以先進之工程技術（包括土木建築材料及施工方法）構築獨一無二建築 物，已為當今世界潮流及建築業者追尋之目標。如何以建築材料實驗群工程 的示範及累積經驗（包括遭遇困難、優缺點及應注意事項），落實推廣其工 程技術及成果並傳承於建築業界，使原本為示範構想及累積之工程技術成為 業界廣泛採用之工程技術，即成為本研究重要之探討方向。 本計畫初期研究於 94 年 10 月 4 日開始執行至 94 年 12 月 31 日止。在 配合工程施作進度之情況下，業已完成之工作項目為：強力地板相關工程技 術之記錄（包括地板螺栓孔平整度之控制以及 8000 psi 高流動性混凝土澆置 技術） ，其餘尚未記錄之施工項目包括反力牆施作、3000 噸軸向抗壓機安裝、. 1.
(14) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第一章：緒論. 隔震器安裝以及 8000 psi 高流動性混凝土水化溫度量測等等。因此，本計畫 將延續 94 年度尚未完成之工作項目，執行期程自 95 年 1 月 1 日起至 95 年 12 月 31 日止。. 2.
(15) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二節. 第一章：緒論. 研究內容. 「先進工程技術」顧名思義，為目前工程界較為罕見，甚至未曾操作過 之工程技術。以內政部建築材料實驗群大型力學實驗室為例：設置 3000 噸 軸向抗壓機，不論是在業界、學術單位甚至大型實驗機構，其規模及測試能 力均為國內首見。為配合 3000 噸軸向抗壓機，亦建造強力地板及反力牆， 因強力地板及反力牆均採用 8000 psi 高流動性混凝土，施工上除了混凝土澆 置平整度需滿足 2/1000 且不得產生裂縫等要求外，於反力牆及強力地板埋設 螺栓套管多達兩千餘支，螺栓套管之配置定位亦需十分精確。再者，應用高 強度巨積混凝土，其配比、澆置與硬固等性質之控制亦需有特殊的技術以確 保品質。此外，因將本工程實體亦作為實驗項目之一，對於建築物整體而言 各工項間交互界面眾多複雜，其相關工程技術亦須特別考量 其次，為表達國家級實驗研究機構之意象。並傳達建築發展相關技術與 趨勢，材料實驗群整體建築設計更以新建之建築實體作為示範及實驗對象。 所建立之示範及實驗系統包括：. 1. 開放式建築：空間格局彈性化；為使設備管線維修更新容易，管線配管方 式系統化、明管化；為減少廢棄物及建材使用，室內隔間牆 可以隨意拆卸組合則重複使用性高。 2. 綠 建 築 ：根據建築材料實驗群需求以及「綠建築標章」評估指標基 準，建構出、健康、舒適、省能、環保與人性化之建築物。 3. 耐 震 建 築：為避免地震力損壞建築物，於隔震層安裝隔震器，並於隔震 器上安裝應變偵測元件藉以主動且即時監測建築物結構安 全性，當結構體承受地震力時，能即時產生信號並將資訊傳 達到災害應變中心。於平時，則能隨時監控建築物結構體是 否發生異常情況。. 3.
(16) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第一章：緒論. 因此，本計畫除了詳實記錄先進工程技術之施工過程外，並探討其達成 目標之方法。最後，將可行且優良之工程技術建立資料庫，期相關研究成果 能夠成為政府日後推動先進建築技術之參考。 探討本案工程技術之實際執行，其重要之考量因素包括：新材料性能測 試基準與規範、營造廠商之施工技術與能力、現行之法令規定，以及建築物 採用新技術、新工法，其成本與效益之評估等。本研究將全程追蹤工程施做 之過程與方法，並且安裝感測監視元件，詳實記錄與分析各階段之效益。 按照會計年度與工程進度，本計畫共分為兩部分。第一部分為 94 年度 之初期研究，第二部分為 95 年度之後續研究，整體計畫之重點區分如下：. 本建築材料試驗群施工階段工程技術：. 1. 施工過程中遭遇之困難與解決策略。 A. 反力牆、强力地板設置精度維持 2/1000 之工程技術。 B. 高流動性巨積混凝土（抗 3000 噸軸向試驗機設置之施工技術壓 強度為 8000 psi）之工程性質。 C. 3000 噸軸向試驗機設置之施工技術 2. 本建築材料試驗群各項工程關鍵技術之紀錄與分析。 3. 施工技術問題與優缺點之探討。. 以新建之反力牆、强力地板及隔震系統為示範實驗對象：. 1. 反力牆及强力地板養護技術。 2. 高流動性巨積混凝土水化熱與養護時間。 3. 反力牆或强力地板於養護階段、施加預力階段、施工完成後待機階段 及進行大型實驗階段之力學性質。 4. 隔震系統施工方法與技術。. 4.
(17) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第一章：緒論. 5. 3000 噸軸向抗壓機之安裝及 3000 噸軸向抗壓機與建築工程界面整 合。. 5.
(18) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第三節. 第一章：緒論. 研究方法. 為使建築材料實驗群能夠傳承建築發展有關工程技術與知識予建築業 界，並能達到示範效果，進而提升國內建築水準與競爭力。本計畫之研究方 法如下所示：. 本建築材料試驗群施工階段工程技術：. 1. 相關工程技術文件之收集。 2. 派遣專業工程師常駐施工現場，藉以隨時紀錄工程實際狀況。 3. 配合施工督導小組查訪，不定期舉行專家學者諮商會議，藉以討論施 工過程中工程技術等相關問題，並提出有效之解決方案。 4. 施工階段針對關鍵及重要施工過程與步驟，予以詳實記錄（攝影、照 相及文字紀錄）。藉以傳承與推廣優良之工程技術。當施工過程之中 面臨問題及困難時，紀錄解決方法並評估其成效。 5. 建立工程技術資料庫，將成功案例、施工過程中應注意事項、施工發 生問題之解決方法以文字、攝影及照相方式彙集建檔，並予以分析整 理。 6. 藉由現場之檢視紀錄，探討施工技術之優缺點、工程管理之操作模 式，並分析其績效。. 以新建之反力牆、强力地板及隔震系統為示範實驗對象：. 1. 應於初期研究階段，配合反力牆、强力地板以及 3000 噸軸向抗壓機 設置時程及整體工程進度，預先埋設相關偵測元件。 2. 以相關儀器設備進行下列各項研究：. 6.
(19) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第一章：緒論. A. 高流動性巨積混凝土養護時間之分析。 B. 反力牆、强力地板於混凝土澆置前後、施加預力前後以及營運階 段，外力分別與反力牆、强力地板相互應變關係之分析。 C. 本建築材料試驗群隔震系統之分析。 D. 製作大型試體並實際進行試驗。藉由實驗結果瞭解反力牆、强力 地板及 3000 噸軸向抗壓機之試驗效能。. 7.
(20) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第四節. 第一章：緒論. 研究步驟. 為達成預期工作項目並提出具體成果，本研究之進行步驟如下所示：. 本建築材料試驗群施工階段工程技術： 1. 相關技術文件資料及參考文獻收集。 2. 記錄施工過程中重要施工方法與技術。 3. 建構技術諮商之服務平台。 4. 邀請專家學者成立推動督導小組，進行工程進度查核與工程技術指 導，藉以強化工程品質與績效。 5. 彙集與整理相關工程技術並建立資料庫。 6. 評估工程技術推廣與轉移之可行性。 7. 提出結論與建議。. 以新建之反力牆、强力地板及隔震系統為示範實驗對象：. 本 95 年度後續研究計畫將延續 94 年度初期研究計畫之內容，除記錄施 工過程外；將配合實際工程進度與重點工程項目，機動調整研究項目與時程。 1. 文獻收集及回顧。 2. 安裝偵測元件。 3. 提出偵測元件之配置計畫。 4. 進行全尺寸結構體實驗。 5. 整理與分析實驗資料。 6. 根據分析與研究結果提出結論與建議。. 8.
(21) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第五節. 第一章：緒論. 研究項目. 本研究之研究項目包括：資料與文獻收集、施工過程記錄、學者專家諮 商會議、工程技術彙集整理、工程技術評估、工程技術分析、工程技術分析 與報告撰寫。研究進度與研究內容，如表 1 所示。. 表 1 研究進度與研究內容 第 月次 一 月 工作項目. 第 二 月. 第 三 月. 第 四 月. 第 五 月. 第 六 月. 第 七 月. 第 八 月. 第 九 月. 第 十 月. 第 十 一 月. 第 十 二 月. 資料收集 文獻收集 施工記錄 學者專家 諮商會議 工程技術 彙集整理 技術評估 技術分析 撰寫報告 當月進度. 9. 9. 9. 7. 7. 7. 7. 7. 11. 14. 11. 2. 預定進度 (累積數%). 9. 18. 27. 34. 41. 48. 55. 62. 73. 87. 98. 100. 9.
(22) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第六節. 第一章：緒論. 研究流程. 本研究之研究流程圖，如圖 1 所示。 研究計畫開始執行. 特殊工程. 一般工程. 文獻收集及回顧. 相關技術文件資料 及參考文獻收集. 提出偵測元件之配置計畫 記錄施工過程中重要 施工方法與技術 偵測元件與實驗儀器安裝 建構技術諮商之服務平台 整理與分析實驗資料. 結論與建議. 成立推動督導小組進行工程 進度查核與工程技術指導. 彙集與整理相關工程 技術並建立資料庫. 評估工程技術推廣 與轉移之可行性. 結論與建議. 研究計畫完成. 圖 1 研究流程圖. 10.
(23) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 第二章 研究結果分析 第一節 綠建築標章 依 本 案 建 築 整 體 設 計 規 劃 要 求，應 能 表 達 國 家 級 實 驗 研 究 機 構 之 意 象。並 能 傳 達 建 築 實 驗 研 究 發 展 有 關 技 術 與 趨 勢，其 中 心 意 旨 概為 本 建 築 實 驗 群 建 築 內 部 除 供 建 築 材 料 研 究 實 驗 外，本 建 築 實 體 亦 應為 示 範 及 實 驗 研 究 之 對 象，因 此 應 依 據 政 府 推 動 綠 建 築 指 標 方 案 之 七項 評 估 指 標 之 要 求 ， 取 得 綠 建 築 標 章 。 依 本 所 2003 年 出 版 之 「 綠 建 築 解說與評估手冊」所述，所謂綠建築九大評估指標是指：. 1. 綠 化 指 標 。 2. 基 地 保 水 指 標 。 3. 水 資 源 指 標 。 4. 日 常 節 能 指 標 。 5. 二 氧 化 碳 （ CO 2 ） 減 量 指 標 。 6. 廢 棄 物 減 量 指 標 。 7. 污 水 垃 圾 改 善 指 標 。 8. 生 物 多 樣 性 指 標 、 廢 棄 物 減 量 指 標 。. 其中生物多樣性指標及廢棄物減量指標因基地規模因素無法申 請取得。 本案施工期間或有因使用需求、基地現況及經費因素之需求因 素，然 而 主 要 的 目 標 在 仍 於 綠 建 築 理 念 與 技 術 之 資 訊 及 諮 詢，並 根 據 指 標 要 求 賡 續 注 重 於 施 工 過 程 中 持 續 貫 徹 落 實，以 確 實 將 這 些 理 念 與 技術展現於「建築材料實驗群」之中，使之成為一個應用示範案例。. 11.
(24) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 依 照 本 所 九 十 二 年 協 同 研 究 案「 開 放 式 智 慧 化 綠 建 築 在 建 築 材 料 實 驗 群 建 築 之 應 用 研 究 」針 對 夲 案 工 程 建 議，綠 建 築 的 規 劃 設 計 不 應 只 是 為 了 通 過 指 標，更 應 用 心 去 思 考 建 築 與 環 境 的 關 係，以 達 永 續發 展、環 境 共 生、節 約 能 源 與 健 康 舒 適，而 針 對 各 項 指 標 提 出 一 些 看法 與設計手法為：. 1. 生 物 多 樣 性 ： A. 多 保 留 自 然 綠 地 。 B. 採 密 集 混 種 大 小 喬 木 。 2. 綠 化 量 指 標 ： A. 道 路 兩 旁 種 植 闊 葉 大 喬 木 。 B. 盡 量 在 屋 頂 或 陽 台 施 行 立 體 綠 化 ， 並 保 留 老 樹 。 3. 基 地 保 水 ： A. 綠 地 下 避 免 開 挖 地 下 室 。 B. 基 地 內 的 鋪 面 盡 量 使 用 透 水 鋪 面 ， 再 將 雨 雜 排 水 管 以 滲 透 （井）管溝方式導入土壤。 4. 日 常 節 能 ： A. 除 了 符 合 節 能 法 規 外 ， 避 免 東 西 向 開 窗 但 南 北 向 應 大 量 自 然採光，多設遮陽、隔熱設施。 B. 採 用 高 效 率 、 系 統 化 冷 凍 機 組 及 高 效 率 燈 具 。 5. 二 氧 化 碳 減 量 ： A. 建 築 平 面 減 少 挑 空 、 樓 高 不 均 勻 及 立 面 複 雜 造 型 裝 飾 。 B. 儘 量 採 用 鋼 骨 、 預 鑄 構 材 及 再 生 環 保 建 材 。 6. 廢 棄 物 減 量 ： A. 減 少 地 下 室 開 挖 。 B. 且 開 挖 土 方 儘 量 用 於 現 場 地 形 改 造 平 衡 。 C. 於 施 工 時 增 設 減 少 空 氣 污 染 及 路 面 污 染 措 施 。 7. 室 內 環 境 ：. 12.
(25) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. A. 開 口 部 位 注 意 隔 音 、 採 光 及 低 反 射 玻 璃 。 B. 儘 量 採 自 然 通 風 或 空 調 換 氣 ， 且 使 用 環 保 建 材 或 天 然 生 態 建材。 8. 水 資 源 指 標 ： A. 全 面 使 用 省 水 器 材 。 B. 減 少 大 量 耗 水 設 備 。 9. 污 水 及 垃 圾 改 善 ： A. 應 設 置 污 水 處 理 設 施 使 其 符 合 放 流 水 標 準 。 B. 垃 圾 集 中 場 應 綠 美 化 並 採 垃 圾 分 類 。 C. 資 源 回 收 及 廚 餘 堆 肥 化 。. 本 案 基 地 位 於 台 北 市 文 山 區，所 屬 地 號 為 萬 隆 段 二 小 段 586、587 地 號 等 11 筆 土 地，總 面 積 為 19,494 平 方 公 尺，申 請 候 選 綠 建 築 證 書 時 工 程 基 地 面 積 約 10,015 平 方 公 尺 ， 其 原 始 評 估 內 容 將 亦 此 涵 蓋 範 圍 為 界。然 因 建 照、都 市 設 計 申 請 及 使 用 需 求 等 因 素 各 項 計 算 多 少都 有 變 動，然 均 須 秉 持 環 境 綠 化 及 促 進 生 態 的 原 意，進 行 設 計 變 更。以 景觀植栽發包前的再檢討為例，可改進之方向有下列 4 項：. 1. 透 水 陰 井，使 雨 水 導 入 井 中，直 接 滲 透。且 雨 水 排 水 溝 底 部 亦 可作透水設計。 2. 舖 面 工 程 之 花 崗 石 地 坪、陶 磚 地 坪 建 議 另 酌 選 較 實 需 與 經 濟 之 舖面，且部分改為透水性設計。 3. 部 分 植 栽 增 加 灌 木、花 草 與 喬 木，以 鼓 勵 多 層 次 立 體 化 植 栽 。 4. 建 築 西 側 立 面 爬 藤 樹 種，應 考 量 耐 旱 強 健 需 求，此 外 部 分 植 栽 單價較高，亦可考量改用其他樹種。. 13.
(26) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 第 二 節 8,000psi 高 流 動 性 混 凝 土 本工程於大型力學實驗室之強力地板及反力牆兩座。選擇使用 8,000 psi 高 性 能 混 凝 土 。 除 了 要 求 高 強 度 外 ， 考 量 到 施 工 性 與 工 程 品 質，特 別 也 規 定 應 為 流 動 性 自 填 充（ scc self compact concrete）。 強 力 地 板 長 寬 為 24m×13.5m， 厚 度 有 1.2 公 尺 ， 反 力 牆 兩 座 ， 一 座 長 高 為 20m×9m， 另 一 座 為 10m×12m， 牆 厚 均 為 1.5 公 尺 ； 反 力 牆 並 予 施 加 預 力 （ 後 拉 法 ） 全 部 所 用 8,000 俓 混 凝 土 量 達 840m 3 。 高 性 能 混 凝 土 於 80 年 間 ， 本 所 尚 為 籌 劃 階 段 即 開 始 推 動 研 發 工 作，在 國 內 學 術 界 不 斷 的 努 力 研 究 之 下，其 拌 和 配 比 技 術 均 在 國 際水 準 之 上，雖 然 經 過 多 年 的 大 力 推 廣，但 在 工 程 實 務 的 應 用 之 上，尚非 普遍，主要係受制於從十大建設以來國內一直延用美國混凝土協會 ACI 之 設 計 施 工 規 範。無 論 設 計、施 工 都 將 之 視 為 正 常 傳 統 的 混 凝土 工 程 技 術，雖 然 近 年 來 ACI 之 規 範 已 容 引 用 礦 物 掺 料（ 飛 灰、爐 石 粉、 矽 灰 等 ），及 強 塑 劑（ 減 水 劑 ）之 填 加 材 料，但 難 予 避 免 的 將 高 性 能 混 凝 土 視 為 另 類 混 凝 土，多 少 有 些 質 疑。此 外 傳 統 混 凝 土 一 般 以 為拌 和 容 易，配 比 簡 易、便 利 操 作、特 別 是 價 格 便 宜，而 大 行 於 市。於 工 程上只著眼於於價格與混凝土強度的拘限下，一般拌和場都容易做 到；但 相 對 地 由 於 施 工 性 不 佳，施 工 品 質 之 控 制 不 易，搗 實 不 確 實產 生蜂窩現象，澆置時加水，或過量使用水泥，硬固時產生. 裂情形，. 再 再 的 都 影 響 工 程 品 質 的 要 求，降 低 結 構 性 能 水 準，乃 成 為 工 地 常見 的工程缺失。 本案工程有鑑於過去慣用的混凝土缺失頗多，且上述強力地板， 反 力 牆 需 承 受 未 來 力 學 試 驗 較 高 應 力（ 即 高 強 度 ）之 需 求，其 結 構體 當 中 又 有 較 為 密 集 的 鋼 筋 排 置，反 力 牆 又 有 預 力 套 管。以 一 般 混 凝土 施 作 ， 必 然 面 臨 重 大 的 挑 戰 。 同 時 1.2~1.5 公 尺 厚 的 混 凝 土 結 構 體 ， 已 是 巨 積 形 態 的 混 凝 土 （ mass concrete） ， 在 高 強 度 的 需 求 下 ， 傳. 14.
(27) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 統 ACI 配 比 乃 需 應 用 較 高 的 水 泥 用 量，於 混 凝 土 水 化 作 用 時，會 有 較 高 的 熱 釋 放，混 凝 土 內 外 溫 差 及 高 溫 冷 卻 的 結 果，恐 使 硬 固 混 凝 土 產 生. 裂 均 不 利 於 未 來 須 經 常 承 受 試 驗 應 力 的 結 構 體。因 之，於 本 案招. 標前既先設定強力地板，及反力牆應採用低水泥用量之高強度混凝 土，而 且 是 流 動 性 自 充 填 的 混 凝 土。按 國 內 高 強 度 混 凝 土 拌 和 的 技術 與 業 界 實 績 ， 本 案 原 以 為 10,000 psi（ 700kg/cm 2 ） 的 要 求 是 容 易 達 到 的。但 在 招 標 的 過 程 中，發 現 卻 成 為 誂 戰 欲 投 廠 商 之 焦 點，致 裹 足 不 前 ， 加 於 95 年 建 材 物 價 高 漲 未 能 順 利 發 包 後 ， 再 經 檢 討 ， 徵 詢相 關 學 者 專 家 意 見 乃 改 以 8,000psi（ 5,600kg/cm 2 ） 強 度 要 求 。. 1. 工 程 招 標 之 要 求 ： A. 大 型 力 學 實 驗 所 需 設 置 一 體 成 型 巨 積 混 凝 土 結 構 物 。 本 案 得標廠商於施工前必須詳加校核相關圖說，主動通知及查 詢 以 確 認 業 主、相 關 配 合 實 驗 設 備 之 需 求，提 出 施 工 計 畫， 進行圖說之校核調整，如有工程界面及權責疑義，應即反 映主辦單位、監造建築師等協調裁決，但最終結構之品質 仍由得標廠商負全責。 B. 前 述 地 下 室 加 勁 牆 、 一 樓 強 力 地 板 、 反 力 牆 及 大 型 油 壓 萬 能試驗機之機坑除本案設計圖、施工規範及說明之要求 外，與一般建築工程特殊之處，特說明如後： a. 本 案 供 應 350 及 560kgf/cm 2 高 性 能 混 凝 土 之 預 拌 混 凝 土 廠，應 具 有 預 拌 高 性 能 混 凝 土 560kgf/cm 2 強 度 以 上 ， 三 年 內 累 積 合 格 供 料 實 績 達 2,000 立 方 公 尺 以 上，及 取 得財團法人臺灣營建研究院辦理之中華民國預拌混凝 土 廠 驗 證 體 系 驗 證 之 優 質 預 拌 混 凝 土 廠 為 限，或 學 術 單 位確認其生產高性能混凝土之能力者。 b. 為 達 本 案 高 性 能 混 凝 土 品 質 要 求，正 式 澆 鑄 前 應 先 設 計 配 比，於 現 場 選 擇 適 當 地 點 依 縮 尺 模 型 進 行 一 至 二 次 試. 15.
(28) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 做，並 建 立 標 準 作 業 程 序，依 據 規 範 試 驗 及 提 出 施 工 品 質 計 畫 書，經 審 查 合 格 後，方 得 正 式 施 作；此 外，為 避 免 強 力 地 板 與 反 力 牆 產 生 裂 縫，施 工 時 預 拌 混 凝 土 溫 度 不 得 超 過 32℃， 養 護 期 間 每 二 十 四 小 時 溫 降 不 得 超 過 11℃，並 確 實 依 本 案 圖 說 相 關 澆 置、震 動、養 護 等 施 工 規定辦理。 c. 強 力 地 板 不 設 置 洩 水 坡 度，高 性 能 混 凝 土 澆 置 時 必 須 有 控 制 水 平 高 程，不 另 粉 刷。完 工 後 驗 收 之 水 平 面 平 整 度 誤 差 於 每 一 公 尺 內 不 得 大 於 ±2mm； 反 力 牆 垂 直 面 平 整 度 亦 應 小 於 於 每 一 公 尺 內 不 得 大 於 ±2mm， 並 且 表 面 不 得有泌水浮漿、粉末等現象。 d. 地 下 室 加 勁 牆、強 力 地 板、反 力 牆 及 大 型 油 壓 萬 能 試 驗 機 之 機 座 等 螺 栓、及 螺 栓 孔 洞，施 工 應 精 確 定 位（ 含 間 距、孔徑、垂直度、水平度等），以上相關孔洞套管、 預 埋 桿 件 等 均 須 有 工 作 架 支 撐﹙ 施 工 廠 商 必 需 繪 製 詳 細 施 工 圖，經 設 計 單 位 確 認 無 誤 後 再 行 施 作 ﹚，完 工 後 各 向 水 平 及 垂 直 誤 差 相 對 於 中 央 標 準 點 不 得 大 於 ±5mm。 e. 如 不 符 本 案 圖 說 規 範 要 求 之 材 料 與 施 工 品 質，應 無 條 件 拆除重作。. 2. 工 程 技 術 之 引 進 ： A. 前 置 作 業 ： a. 本 工 程 營 造 廠 商 選 擇 的 拌 合 廠 為 芳 榮 實 業 股 份 有 限 公 司，經 查 詢 過 去 未 有 高 流 動 混 凝 土 高 強 度 混 凝 土 之 實 務 經 驗 ， 其 達 成 之 紀 錄 為 6000psi 一 般 混 凝 土 之 配 比 拌 和，應用較高之水泥用量。營造廠本身的經驗亦相近， 曾 經 主 張 以 一 般 混 凝 土 的 拌 合 模 式 達 到 8000psi 的 要 求，並 於 工 地 先 施 作 1 公 尺 立 方 的 試 體，嘗 試 驗 證 其 可. 16.
(29) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 行 性，惟 拆 模 後，冷 縫 明 顯，而 且 表 乾 縮 裂 縫 清 楚 可 見。 後於專家學者之指導確認下，以及強塑劑廠商之協助 下，始能踏入高性能混凝土之門檻。 b. 高 性 能 混 凝 土 作 業 流 程 與 一 般 混 凝 土 相 同，重 在 規 劃 設 計、施 作、改 進，與 真 正 執 行 的 PDCA 循 環 體 系。首 先 規 劃 設 計 拌 和 的 配 比，依 據 規 範 的 要 求 與 可 行 的 測 試 方 法 先 行 施 作 檢 查 其 流 動 性 自 充 填 性 以 及 強 度，作 必 要 的 改 善，建 立 可 以 達 成 需 求 之 標 準 的 作 業 程 序，最 後 再 上 量 產 的 生 產 線，提 供 本 工 程 所 需 之 混 凝 土 構 材。其 間 專 家的臨場指導、講習、實地檢查拌和廠之機具、備料、 拌 和 模 式，與 拌 和 能 力，支 援 系 統 ，操 作 人 力 職 能 ，與 現 場 澆 置 的 建 議，力 求 一 貫 作 業 的 周 全 考 量，使 團 隊 建 立信心與自主能力，均係後續混凝土工程成敗的關鍵。 B. 自 充 填 混 凝 土 之 拌 和 配 比 ： a. 自 充 填 混 凝 土 除 常 用 的 水 泥 之 外 ， 一 般 加 適 當 的 摻 料 ， 使 用 飛 灰 可 得 ： 1.較 佳 之 工 作 度 ， 2.增 加 晚 期 強 度 ， 3. 降低水化熱，減少混凝土. 裂。填混凝土使用爐石粉，. 增 加 黏 稠 度，工 作 度 較 佳。採 用 高 性 能 減 水 劑，可 減 少 拌 和 用 水 量，降 低 泌 水 的 可 能 性。粗 粒 料 與 細 粒 料 的 使 用 相 近，自 充 填 混 凝 土 可 得 較 佳 之 緻 密 體 積 堆 積，而 減 少空隙，因而減少混凝土各項弊病。 b. 本 工 程 所 用 混 凝 土 之 配 比 如 下 表 2 所 示，本 表 特 別 將 國 家地震工程研究中心過去澆製強力地板與反力牆所用 的 混 凝 土 臚 列 出 來，以 作 一 比 較，可 見 早 期 傳 統 混 凝 土 的 要 強 度 要 求 不 高，但 所 使 用 的 水 泥 用 量 相 當 的 多。細 粒料的用量較少，混凝土的緻密性較差，因之強度較 低，此 說 明 了 並 非 高 水 泥 用 量 即 能 獲 得 高 強 度 硬 固 混 凝 土。適當應用飛灰摻料，替代水泥，可以伱低水化熱。. 17.
(30) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 再 加 上 若 干 強 塑 劑，即 可 高 坍 度 與 坍 流 度，大 大 的 提 升 了工作性。. 表 2 混凝土拌和配比基本資料 國震中心實驗室註. 建研所材料群. 水 (kg/m 3 ). 186. 161. 水 泥 (kg/m 3 ). 350. 252. 飛 灰 (kg/m 3 ). 100. 252. 細 骨 材 (kg/m 3 ). 662. 914. 粗 骨 材 (kg/m 3 ). 1,023. 817. 附 加 劑 (kg/m 3 ). 0.54. 5.5. 設 計 坍 度 (cm). 14. 25±2.5. 水 灰 比 W/C+F. 0.413. 0.32. 350. 560. 混合配合比例. 設 計 強 度 (kg/cm 2 ). 註 ： 混 凝 土 輸 送 與 澆 置 施 工 技 術 p101~107. C. 混 凝 土 的 澆 置 ： a. 本 工 程 既 係 設 計 為 流 動 性 為 自 充 填 的 混 凝 土，為 確 保 拌 和 均 勻 適 當，每 車 拌 和 卡 進 場 後 在 澆 置 前 即 先 測 試 其 坍 度與坍流度，檢查有無漿料析離之情形，其中因為雨 季，骨 材 含 水 量 較 無 法 控 制，常 有 即 將 水 泌 的 現 象，立 即通知拌和廠減少用水量。. 18.
(31) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. b. 偶 有 坍 流 度 太 低 的 狀 況，為 免 塞 管 與 品 質，前 後 曾 退 了 三 車。在 澆 置 時 應 可 以 不 用 振 動 搗 實，唯 考 量 澆 置 面 積 較 大 或 體 積 甚 多，而 且 模 板 內 部 鋼 筋 密 擠，澆 置 時 混 凝 土 長 距 離 的 流 動 恐 有 骨 料 材 析 離 或 浮 渣 之 虞，仍 予 以 適 度 搗 實，同 時 可 以 消 除 模 面 之 氣 泡，使 拆 模 後 愈 見 模 面 平整。 D. 混 凝 土 的 強 度 發 展 ： a. 本 工 程 的 混 凝 土 配 比 於 圓 柱 試 體 的 壓 試 後 概 在 第 14 天 左 右 幾 乎 已 達 到 560kgf/cm 2 的 設 計 強 度，到 了 56 天 時 已 發 展 至 將 近 800 kgf/cm 2，可 見 配 比 後 期 強 度 在 28 天 之後仍然會有相當的成長期。 b. 從 科 技 的 發 展 而 言，高 性 能 高 強 度 混 凝 土 技 術 仍 繼 續 研 發與推動的空間，對於節約水泥用量，而獲取經濟性、 工 作 性、耐 久 性、安 全 性，與 生 態 性 的 應 用 價 值，是 值 得吾人努力以赴的。 c. 強 力 地 板 混 凝 土 抗 壓 強 度 與 齡 期 之 關 係 ， 如 表 3 及 圖 2 所示。 表 3 強 力 地 板 混 凝 土 平 均 強 度 (Kg/cm 2 ) 齡期 (day). 強力地板混凝土平均強度 (Kg/cm 2 ). 7. 452.5. 14. 567.6. 22. 663.9. 28. 675.3. 56. 783.1. 19.
(32) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 900 800 700. 抗壓強度(Kg/cm2). 600 500 400 300 200 100 0 7. 14. 22. 28. 56. 齡期(day). 圖 2 強力地板混凝土抗壓強度與齡期之關係. d. 反 力 牆 (A 座 )混 凝 土 抗 壓 強 度 與 齡 期 之 關 係，如 表 4 及 圖 3 所示。 表 4 反 力 牆 (A 座 ) 混 凝 土 強 度 與 齡 期 之 關 係 (Kg/cm 2 ). 20. 反 力 牆 (A 座 ) 混 凝 土 平 均 強 度 (Kg/cm 2 ). 齡期 (day). 第 1 昇層. 第 2 昇層. 第 3 昇層. 第 4 昇層. 7. 447.5. 449.5. 403.0. 457.0. 14. 565.0. 565.5. 564.3. 566.5. 21. 602.5. 625.5. 611.3. 593.0. 28. 670.0. 644.5. 628.3. 566.3. 35. 686.0. 677.0. 687.0. 626.0. 56. 696.0. 701.5. 706.8. 725.0. 120. -. -. -. 792.5.
(33) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 900 800 700. 抗壓強度(Kg/cm2). 600 500 A座反力牆第1昇層 400. A座反力牆第2昇層 A座反力牆第3昇層. 300. A座反力牆第4昇層 200 100 0 7. 14. 21. 28. 35. 56. 120. 齡期(day). 圖 3 反力牆（A 座）凝土抗壓強度與齡期之關係. e. 反 力 牆 (B 座 )混 凝 土 抗 壓 強 度 與 齡 期 之 關 係，如 表 5 及 圖 4 所示。 表 5 反 力 牆 (B 座 ) 混 凝 土 平 均 強 度 (Kg/cm 2 ) 反 力 牆 (B 座 ) 混 凝 土 平 均 強 度 (Kg/cm 2 ). 齡期 (day). 第 1 昇層. 第 2 昇層. 第 3 昇層. 7. 449.0. 403.0. 457.0. 14. 569.0. 564.3. 566.5. 21. 618.5. 611.3. 593.0. 28. 633.0. 628.3. 566.3. 35. 680.5. 687.0. 626.0. 56. 700.0. 706.8. 725.0. 120. -. -. 792.5. 21.
(34) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 900 800 700. 抗壓強度(Kg/cm2). 600 500 B座反力牆第1昇層 400. B座反力牆第2昇層 B座反力牆第3昇層. 300 200 100 0 7. 14. 21. 28. 35. 56. 120. 齡期(day). 圖 4 反力牆（B 座）凝土抗壓強度與齡期之關係. 自 充 填 混 凝 土 (SCC)澆 置 反 力 牆 及 強 力 地 板 其 施 工 成 效 之 優 點 ， 綜整如下：. 1. 減 少 混 凝 土 之 水 泥 用 量 ， 降 低 材 料 成 本 ， 具 經 濟 性 。 2. 水 泥 用 量 減 少 ， 降 低 乾 縮 裂 縫 及 潛 變 量 。 3. 用 水 量 減 少 ， 使 硬 固 混 凝 土 孔 隙 變 少 ， 有 較 佳 之 耐 久 性 。 4. 使 用 飛 灰 有 較 佳 之 工 作 度，能 增 加 晚 期 強 度，降 低 水 化 熱 減 少 溫度裂縫。 5. 使 用 卜 作 嵐 材 料 能 充 填 顯 微 孔 隙、改 善 骨 材 及 漿 體 之 界 面、增 加鍵結強度及緻密性。 6. 配 合 設 計 採 水 膠 比 (W/C+P)， 有 助 於 耐 久 性 能 。. 22.
(35) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 7. 使 用 工 業 生 產 時 所 衍 生 之 廢 料 為 拌 合 材 料 —飛 灰 及 爐 石 粉，可 降低環境污染。 8. SCC 可 免 振 動 搗 實，節 省 施 工 人 力 機 具 成 本，提 高 施 工 效 率 。 9. 與 鋼 筋 握 裹 及 填 充 良 好，免 除 因 施 工 不 良 造 成 之 間 隙、空 洞 ， 因此可增加握裹力。 10. 特 殊 、 不 規 則 造 型 ， 只 要 能 製 作 外 模 即 能 以 SCC 產 製 。. 因 生 產 一 公 斤 之 水 泥 即 排 放 一 公 斤 之 二 氧 化 碳 (CO 2 )， 而 自 充 填 混凝土較一般混凝土減少水泥用量約一半，除能降低混凝土成本外， 亦 可 減 緩 地 球 溫 度 上 昇 之「 溫 度 效 應 」，確 保 生 態 環 境，可 視 為「 綠 色混凝土」。 使 用 卜 作 嵐 之 材 料，除 減 少 水 化 熱、減 少 溫 度 裂 縫，因 卜 作 嵐 材 料 中 之 爐 石 、 飛 灰 等 乃 為 工 業 生 產 時 所 衍 生 之 工 業 副 產 品 (廢 料 )， 故 可降低環境污染，符合環保需求。 自 充 填 混 凝 土 配 合 設 計 採 水 膠 比 (水 W/水 泥 C+卜 作 嵐 材 料 P 之 比 率 ) 設 計 ， ACI 318-95 已 特 別 容 許 沿 用 許 久 的 水 灰 比 (W/C)， 改 以 水 膠 比 (W/C+P)取 代 ， 經 由 多 年 使 用 卜 作 嵐 材 料 之 經 驗 ， 有 助 於 耐 久 性 能。強 力 地 板 施 工 照 片 及 反 力 牆 施 工 照 片，分 別 如 表 6 及 表 7 所 示。. 23.
(36) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 表 6 強力地板施工照片. 24. 第二章：研究結果與分析.
(37) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 表 7 反力牆施工照片. 25.
(38) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 第三節 隔震系統設計 隔震設備之應用，於地處地震帶之先進國家，如美國、紐西蘭、 日 本 、 義 大 利 等 已 普 遍 採 用 ， 特 別 是 日 本 於 1955 年 1 月 17 日 阪 神 地 震 後，鑑 於 若 干 示 範 的 案 例，其 隔 震 消 能 的 效 果 良 好，對 建 築 物耐 震的效益遠勝於傳統韌性建築設計，亦高於一般制震消能設施之建 築 。 至 2004 年 底 已 有 3000 棟 建 築 採 隔 震 設 施 ， 以 降 低 地 震 對 上 結 構 之 作 用 力。日 本 之 建 築 界 面 臨 地 震 頻 繁 之 挑 戰，高 層 建 築 日 增 的需 求 之 情 況 下，一 向 是 審 慎 保 守 的 來 應 對 建 築 結 構 之 安 全 課 題，阪 神 地 震 前 僅 有 89 棟 示 範 之 試 驗 性 的 建 築 案 例 ， 未 能 大 量 的 推 廣 隔 震 建 築 設 施，即 係 保 守 的 心 態 使 然。但 在 阪 神 地 震 考 驗 之 後，隔 震 建 築 乃能 如雨後筍般於不景象的市場經濟下，成為建築抗震可採用之主流構 造。 本 所 於 86 年 即 進 行 建 築 隔 離 規 範 有 關 之 研 究，並 內 政 部 於 91 年 3 月 8 日 頒 布「 建 築 物 隔 震 設 計 規 範 與 解 說 」，於 4 月 1 日 起 正 式 施 行，促 動 國 內 建 築 採 行 隔 震 設 施 之 應 用 發 展。鑑 於 本 所 推 動 隔 震 建築 的 理 念，特 別 於 本 案 建 築 材 料 實 驗 群 A 棟（ 第 一 期 ）工 程，要 求 以 隔 震 設 計；該 建 築 物 地 上 5 層 為 鋼 構 造，地 下 為 一 層 為 鋼 筋 混 凝 土 構 造， 而 隔 震 層 安 排 於 地 下 與 地 上 之 間，分 別 為 上、下 部 結 構，按 實 際 力學 傳 遞 之 需 求 ， 共 有 柱 體 23 支 ， 即 共 使 用 23 座 隔 震 支 承 墊 (法 規 用 語 為 隔 震 元 件 )。 因 為 建 築 實 驗 設 施 經 費 之 囿 限 ， 且 建 材 於 近 年 來 不 斷 高 漲，整 體 建 築 之 經 費 已 捉 襟 見 肘；在 此 條 件 下，為 達 成 隔 震 建 築 示 範 之 目 標，乃 經 函 詢 中 華 隔 震 消 能 技 術 協 會 推 荐，由 鴻 印 科 技 公 司 同 意 捐 贈 該 批 隔 震 支 承 墊。鴻 印 公 司 為 國 內 廠 商，其 生 產 廠 房 設 於 大陸 汕 頭 市，其 產 品 除 供 應 中 國 大 陸 地 區 之 應 用 外，也 是 台 灣 地 區 大 部份 之 隔 震 建 築 隔 震 元 件 之 供 應 者 ， 其 產 品 同 時 也 行 銷 至 日 本 ， 為 Fujita 等公司採用。. 26.
(39) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 本 工 程 所 用 隔 震 支 承 墊，為 鉛 心 橡 膠 隔 震 墊（ LRB，Lead Rubber Bearing） ， 為 一 般 最 常 用 之 隔 震 元 件 ， 鉛 具 有 高 度 的 韌 性 行 為 ， 於 地 震 水 平 作 用 力 產 生 大 量 位 移 時，得 以 藉 由 其 韌 性 特 性 阻 尼 牽 制，以 免位移量過大。而主體部分為橡膠與鋼板之疊層，除共同承受軸力 外，水 平 作 用 力（ 加 速 度 ）之 阻 尼 與 回 復 原 位 為 其 主 要 之 功 能。因本 棟 建 築 上 部 為 鋼 構 造，靜 載 重 相 對 較 低，隔 震 墊 經 評 選 後，採 用 直徑 ø50mm，高 度 為 19mm，位 移 控 制 為 30cm。配 合 工 程 之 進 度 ，目 前 已 安 裝 結 構 體 之 中，後 續 將 加 裝 位 移 計、地 震 加 速 度 量 測 儀，以 利蒐 集 及 地 震 反 應 之 資 料；未 來 並 可 以 與 相 鄰 未 加 隔 震 元 件，而 高 度 相近 的 B 棟建築，於地震時之行為做一比較，以瞭解其隔震效益。 本案建築材料實驗群工程隔震元件規格選定與設計及性能試驗 簡要說明如下： 1. 背 景 說 明 ： 隔 震 結 構 是 在 建 築 物 基 礎 下 部 或 中 間 設 置 隔 震 層，以 其 具有 大 變 形 之 能 力，將 地 震 能 量 集 中 於 隔 震 層，利 用 隔 震 元 件、阻 尼 器 等 消 能 裝 置，吸 收 消 耗 地 震 能，非 常 適 合 於 地 震 頻 繁 的 臺 灣 地 區 採 用。近 年 來 本 所 積 極 推 動 建 築 隔 震 之 理 念，因 此 建 築 材 料 實 驗 群 A 棟 裝 設 示 範 性 隔 震 設 備 ， 由 鴻 印 科 技 捐 贈 設 置 23 個 鉛 心 橡 膠 隔 震 元 件 (LRB, Leaded Rubber Bearing)， 如 表 11 所 示 ， 以達示範推廣之目的. 2. 設 計 考 量 ： 本案工址位於臺北三區，隔震結構週期以延長至長週期 2.5 × 1.05 = 2.625 秒 以 後 ； 設 計 水 平 加 速 度 反 應 譜 係 數. S aD = 0.4 × 0.6 = 0.24 為 設 計 目 標 。 3. 捐 贈 廠 商 提 供 三 種 隔 震 元 件 規 格，其 試 算 結 果，如 表 8 所 示 。. 27.
(40) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 表8 三種隔震元件規格試算結果 LRB. LRB. LRB. 項目. 設計要求 G4-500. G6-500. G4-600. 特 性 強 度 Qd (t). 6.67. 6.66. 9.59. 水 平 勁 度 Kd (t/m). 86.617. 122.427. 123.3. 橡膠總厚度 (m). 0.0893. 0.0893. 0.1045. 設計位移 DD (m). 0.347. 0.316. 0.270. 剪力應變 (%). 388.6. 353.9. 258.4. 最大考量位移 DM (m). 0.536. 0.493. 0.402. 剪力應變 (%). 600.2. 552.1. 384.7. 設計結果. NG. NG. OK. <250. <400. 4. 規 格 確 認 ： 經諮詢國立臺灣大學土木系蔡益超教授及與捐贈廠商協調 溝 通，建 議 採 用 LRB-G4-500 現 有 規 格，但 鉛 心 直 徑 由 10cm 增 加 為 15cm (LRB-G4-500-150)，以 兼 顧 其 勁 度 以 及 消 能 的 要 求 ， 捐 贈 廠 商 提 供 之 隔 震 元 件 (LRB-G4-500-150)規 格 及 設 計 結 果，如 表 9 所示。. 28.
(41) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 表9. 第二章：研究結果與分析. LRB-G4-500-150 隔 震 元 件 規 格 及 試 算 結 果 項. 目. 設定值. 設計要求. 備註. 鉛 心 直 徑 (cm). 15. 1.5 倍. 特 性 強 度 Qd (t). 15. 2.25 倍. 水 平 勁 度 K d (t/m). 129.93. 1.5 倍. 橡 膠 總 厚 度 (m). 0.0893. 隔 震 系 統 之 設 計 位 移 DD (m). 0.214. 剪 力 應 變 Shear Strain (%). 239.6. 隔 震 系 統 之 最 大 考 量 位 移 DM (m) 剪 力 應 變 Shear Strain (%) 設 計 載 重 (t). <250. 0.33 369.5. <400. 300. 設 計 地 震 力 (t). 984.51. 設計地震力檢討. OK. 原 設 計 地 震 力 (t). 751. X 向層間變位. 0.00402. <0.005. Y 向層間變位. 0.00532. <0.005. 最大柱應力比. 0.796. <1.0. 最大梁應力比. 0.746. <1.0. 註： 設 計 載 重 = DL + 0.5 LL = 223 + 0.5 ×145 ≅ 300 t (設 計 活 載 重 為 500 kgf/m 2 )。. 29.
(42) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 設 計 地 震 力 = K eff × 23 × DD ( K eff = 200.023 t/m)。 設 計 地 震 力 檢 討 ： K eff × DD ≥ 1.5Qd 。 X 向 層 間 變 位 = 0.00307。 Y 向 層 間 變 位 = 0.00406。 最 大 柱 應 力 比 = 0.607。 最 大 梁 應 力 比 = 0.569。. 5. 實 驗 檢 視 ： 本 所 人 員 在 94 年 9 月 27 日，於 大 陸 廣 州 大 學 工 程 抗 震 研 究 中心檢視鴻印公司捐贈本所建材實驗室工程之隔震元件性能檢 測 情 形 ， 隔 震 元 件 性 能 規 格 及 檢 測 條 件 ， 如 表 10 所 示 。. 表 10 隔 震 元 件 性 能 規 格 及 檢 測 條 件 項目 隔震元件. 說明 LRB-G4-500-150. 鉛 心 直 徑 (cm). 15. 橡 膠 總 厚 度 (m). 0.0893. 垂 直 試 驗 面 壓 (MPa). 15. 水 平 剪 切 試 驗 面 壓 (MPa). 10. 註 1. 隔 震 元 件 試 驗 程 序 說 明 ： 1. 隔 震 元 件 垂 直 勁 度 KV 之 試 驗 測 定 (參 見 圖 5)： A. 施 加 載 重 至 設 計 載 重 值 P0 。 B. 施 加 反 復 載 重 PV = (1 ± 30%)P0 。 C. KV 為 其 平 均 勁 度 。. 30.
(43) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. D. 隔 震 元 件 水 平 勁 度 K h 及 特 性 強 度 Qd 之 測 定 (參 見 圖 6)： E. 初 始 勁 度 ( γ ≈ 5% )： K h =. Q1 。 D1. F. 隔 震 勁 度 ( γ = 100% )： K h =. Q2 − Q1 。 D2 − D1. G. Qd 係 為 隔 震 勁 度 K h 直 線 往 後 延 長 與 縱 座 標 之 交 點 高 度 。. 圖 5 隔震元件垂直試驗. 圖 6 大阻尼隔震元件水平剪切試驗. 31.
(44) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 註 2. 廣 州 大 學 工 程 抗 震 研 究 中 心 試 驗 現 場 照，如 圖 7~圖 9 所 示。. 圖 7 液壓伺服剪壓試驗系統. 圖 8 隔震元件之垂直試驗. 32.
(45) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 圖 9 隔震元件之水平剪切試驗. 6. 隔 震 元 件 的 安 裝 ： 本 案 工 程 隔 震 元 件 之 上 部 結 構 為 鋼 構 造，鋼 構 造 之 構 件 由於 係 在 工 廠 製 作，預 組 立 後 始 運 搬 至 工 地 組 裝，其 精 密 度 甚 高，柱 位 之 間 距、高 程 與 水 平 定 位 之 誤 差 均 非 常 的 小。相 對 地，隔 震 元 件的下部結構為鋼筋混凝土構造，過去混凝土基座上安裝隔震 墊，容 忍 誤 差 較 大 (偏 心 5mm)的 施 工 要 求，在 本 工 程 即 顯 得 不 能 馬 忽，而 必 須 與 鋼 構 造 同 樣 採 用 較 高 的 精 度，且 必 須 以 非 常 謹 慎 態度的施作。因此，除了一般混凝土安裝隔震元件的施工步驟 外，本工程特殊之處特記述如次： A. 下 接 合 板 之 安 裝 ： a. 隔 震 元 件 的 下 接 合 板 係 埋 置 於 混 凝 土 基 座 上，為 獲 得 上 述的精準度，須先將各個柱位中心線以墨線標示出來。 b. 下 接 合 板 擺 放 於 預 先 組 立 的 鋼 筋 上，須 作 假 組 立，再 以. 33.
(46) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 水 準 儀 測 定 正 式 安 裝 的 中 心 位 置，四 個 角 落 的 高 程，使 水 平 精 度 在 1/500 之 內 ， XY 軸 平 面 位 置 精 度 及 Z 軸 高 程 精 度 於 3mm 之 內 ， 再 以 鋼 筋 點 銲 搭 撐 固 定 接 合 板 ， 或 其 剪 力 釘，以 備 澆 置 混 凝 土 時 予 以 埋 置，以 為 下 支 承 板。 B. 上 下 接 合 板 安 裝 之 對 應 : a. 本 案 的 上 下 接 合 板 與 隔 震 元 件 之 翼 板 各 有 6 個 螺 栓 接 合 孔，上 下 接 合 板 為 方 形，因 為 6 個 螺 栓 孔 之 各 對 對 角 孔， 對 於 其 他 的 對 角 線 而 言 並 非 垂 直 對 稱，因 之 其 擺 放 乃 有 X、 Y 軸 向 的 區 別 。 b. 上 接 合 板 於 正 式 安 裝 時 即 先 點 銲 假 固 定 於 上 部 鋼 構 的 柱 腳 之 上 ， 其 X、 Y 軸 線 既 經 先 固 定 方 向 ， 以 致 下 接 合 板 如 未 能 以 同 樣 的 軸 向 即 難 於 將 隔 震 元 件 安 裝 其 中。在 本 工 程 中 由 於 下 部 接 合 板，先 由 過 去 素 有 安 裝 隔 震 元 件 經驗的專業廠商安置，但係以混凝土基座的模式施作， 未 考 量 到 6 孔 接 合 板 有 XY 軸 向 不 同 的 區 別 ， 在 未 澆 置 混 凝 土 與 未 將 隔 震 元 件 安 裝 其 上 時，幸 經 鋼 構 廠 商 校 核 發 現，及 時 調 整，兩 向 任 擇 其 一 的 結 果，其 錯 誤 對 機 率 正 好 近 50%。 C. 下 接 合 板 基 座 之 混 凝 土 澆 置 ： a. 下 接 合 板 固 定 位 後 即 可 封 模，再 以 澆 置 混 凝 土。一 般 而 言 在 澆 置 混 凝 土 時，灌 漿 速 度 宜 慢，並 佐 以 適 當 震 動 搗 實，灌 漿 完 成 面 約 低 於 預 埋 下 接 合 板 面 下 3~5 公 分 即 停 止，以 便 施 作 高 流 動 性 無 收 縮 水 泥 漿 以 漏 斗 及 導 管 慢 速 注 入，使 接 合 板 之 下 無 乾 縮 空 隙，俾 利 整 體 基 座 能 夠 結 結實實地承受上部結構傳達的軸力。 b. 本 工 程 營 造 廠 商 為 增 加 基 座 的 支 承 力，仍 以 8000psi 的 自充填混凝土澆置，同時應用其可以忽視乾縮率特性，. 34.
(47) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 以替代上須兩次施作的麻煩。 D. 上 接 合 板 的 施 作 ： a. 下 接 合 板 基 座 之 混 凝 土 澆 置 硬 固 強 度 足 夠 後，即 以 前 述 的 6 個 螺 栓 安 裝 隔 震 元 件 於 其 上。底 座 預 先 點 銲 上 接 合 板 之 鋼 柱 ， 再 吊 裝 豎 立 於 隔 震 元 件 之 上 (開 始 組 立 鋼 構 )，以 部 分 螺 栓 將 兩 者 假 固 定 後，即 全 面 將 上 接 合 板 銲 接於鋼柱之上。 b. 因 為 銲 接 時 高 溫 的 熱 量 ， 熱 傳 導 經 隔 震 元 件 之 上 翼 板 ， 再 傳 至 橡 膠 之 上，同 時 也 明 顯 地 引 起 接 合 板 產 生 翹 曲 變 形 。一 時 猶 如 問 題 叢 生，未 知 所 措；在 技 術 上，鋼 板 的 翹曲變形經由有經驗的熱處理後熱應力的釋放與整平 後，使其可以上翼板密合。至於橡膠受熱怕變質的問 題，經 由 實 地 的 數 位 溫 度 計 量 測，最 高 在 80℃ 左 右，與 其 練 製 的 過 程 相 較，尚 在 中 低 溫 之 下，徵 詢 隔 震 元 件 製 造 廠 商 告 知 係 安 全 無 虞。但 檢 討 本 階 段 的 上 接 合 板 的 銲 接，應 於 鋼 構 廠 時 即 先 全 面 完 成 銲 接 工 作，同 時 因 隔 震 元 件 尺 寸 較 小，相 應 的 接 合 厚 度 較 薄，均 是 上 列 問 題 呈 現的主因 E. 承 接 上 部 結 構 ： a. 上 部 結 構 為 鋼 構 造，同 時 須 另 外 打 造 一 樓 的 樓 地 板，又 有柱與柱間的梁須要一併施作，此部分乃成為轉換層。 b. 除 了 鋼 柱 外 都 是 鋼 筋 混 凝 土 工 程，故 上 接 合 板 本 身 於 安 裝 接 合 套 筒 及 剪 力 釘 之 後，尚 須 闊 柱，於 鋼 柱 之 外 周 配 筋 使 之 成 SRC 鋼 骨 鋼 筋 混 凝 土 基 柱 ， 使 隔 震 元 件 承 受 整 體 結 構 的 鼎 鼐，即 集 合 樓 地 板 與 梁 柱 體 傳 遞 的 上 部 結 構 應 力，經 由 隔 震 元 件 至 下 部 結 構，而 至 基 礎 大 地。反 之，地 震 地 表 加 速 度 引 致 的 作 用 力，對 上 部 結 構 的 傳 導 亦同。. 35.
(48) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 建 築 材 料 實 驗 群 一 期 工 程 設 置 23 顆 隔 震 器 ， 構 築 而 成 隔 震 系 統 設計之成效，綜整如下：. 1. 隔 震 建 築 物 對 耐 震 性 能 甚 佳，但 在 國 內 之 案 例 仍 然 算 是 少 數 ， 以 建 築 材 料 實 驗 群 一 期 工 程 為 推 廣 應 用 及 探 討 相 關 性 能，對 於 日後裝設類似隔震系統將具有示範及咨詢功用。 2. 隔 震 建 築 之 設 計 人 才，無 論 是 建 築 師 或 土 木 結 構 專 業 技 師 尚 須 培 訓，由 建 築 材 料 實 驗 群 一 期 工 程 實 際 裝 設 成 果，使 之 能 充 分 的 掌 握 隔 震 設 計 的 理 念，並 使 相 關 從 業 人 員 從 隔 震 元 件 的 設 計 校核至整體結構的設計均能清楚瞭然。 3. 由 建 築 材 料 實 驗 群 一 期 工 程 安 裝 隔 震 器 之 經 驗 得 知，於 隔 震 層 施 工 時 必 須 步 步 為 營。精 準 程 度 不 容 忽 視，施 工 步 驆、標 準 的 作 業 程 序，均 須 有 計 畫 及 精 確 對 應。例 如：位 移 量 與 可 能 碰 撞 距離之控制，均應面面俱到。 4. 目 前 本 案 工 程 僅 安 裝 隔 震 器，後 續 應 儘 速 加 裝 位 移 計、加 速 度 量測儀等，以期適時偵測地震時之減震效益。 5. 為 瞭 解 隔 震 器 之 力 學 性 質，後 續 將 以 實 際 之 隔 震 器 為 測 試 元 件 並 配 合 3,000 噸 萬 能 試 驗 機 進 行 相 關 動 態 實 驗 。 6. 依 據 隔 震 器 位 移 量 動 態 量 測 系 統 之 實 驗 結 果、隔 震 器 動 態 力 學 實 驗 之 最 終 結 果，作 為 訂 定 隔 震 器 相 關 法 令 規 範 之 參 考。強 力 地 板 施 工 照 片 ， 如 表 11 所 示 。. 36.
(49) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 表 11 強 力 地 板 施 工 照 片. 37.
(50) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 第四節 反力牆預力工法 建 築 材 料 實 驗 群 規 劃 設 置 之 實 驗 室 包 括：耐 久 實 驗 室、耐 候 實 驗 室、材 料 實 驗 室 及 大 型 力 學 實 驗 室。於 設 計 與 規 劃 階 段，大 型 力 學實 驗 室 所 設 置 之 反 力 牆 採 縮 小 斷 面 設 計 法，將 原 本 巨 大 結 構 體 縮 減 為輕 薄 之 結 構 構 件，除 可 增 加 實 驗 之 儲 存 空 間、減 少 混 凝 土 使 用 量 外，並 可 以 增 加 實 驗 進 行 過 程 中，操 作 人 員 與 機 具 設 備 之 活 動 空 間。進 而達 到使用機能高、兼顧環保性與節能等效益。 然 而，在 兼 顧 反 力 牆 結 構 尺 寸（ 斷 面 積 大 小 ）與 抵 抗 實 驗 時 巨 大 外 力（ 實 驗 時 可 提 供 穩 定 確 實 之 支 撐 力 ）雙 重 需 求 下，有 必 要 採 用特 殊 之 設 計 與 特 殊 之 施 工 方 式。因 此，於 反 力 牆 內 設 置 預 力 系 統，藉以 增 加 軸 向 應 力 並 消 除 因 形 狀 係 數 不 足 所 損 失 之 抗 彎 矩 應 力。於 結 構牆 內 配 置 預 力 系 統，在 國 內 非 常 少 見，故 文 獻 收 集 與 分 析 僅 針 對 一 般橋 樑之預力工法，其內容如下所示：. 1. 預 力 系 統 材 料 規 格 ： A. 鋼 絞 線 ： a. 符 合 ASTM-A416， GRADE 270 之 規 定 。 b. 鋼 絞 線 應 滿 足 AASHTO 1992 版 第 十 章 之 規 定，合 格 後 方可以使用。 B. 端 錨 ： a. 端 錨 組 符 合 FIP ‘Recommendations forAcceptance and. Application. of. Post-Tensioning. System“ 及. BS.4447： 1973 之 規 定 ， 並 滿 足 AASHTO 1992 版 第 十章之規定。 b. 端 錨 應 依 規 定 事 先 檢 驗 合 格 方 可 使 用 。. 38.
(51) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. C. 套 管 ： a. 鋼 腱 使 用 之 鍍 鋅 金 屬 套 管 應 符 合 CNS 12739、12740 之 規定。 b. 套 管 應 依 規 定 檢 驗 且 合 格 後 方 可 使 用 。. 2. 防 鏽 處 理 ： A. 預 力 端 錨 ： a. 預 力 端 錨 出 廠 應 以 木 箱 包 裝，夾 片 及 承 壓 板 分 別 以 紙 盒 及紙箱噴防鏽油裝箱並外套塑膠收縮膜防鏽。 b. 端 錨 採 集 中 堆 放 於 工 務 所 的 倉 庫 中，以 避 免 雨 淋 受 潮 而 過度銹蝕。 B. 鍍 鋅 鋼 套 管 ： a. 出 場 時 以 捆 紮 方 式 包 裝 。 b. 視 標 段 分 區 堆 放 於 不 影 響 施 工 動 線 位 置，或 集 中 堆 放 於 場址規劃地點。 C. 鋼 絞 線 ： a. 出 場 時 以 捆 紮 方 式 包 裝 並 外 套 防 水 塑 膠 布 及 帆 布，視 施 工進度分標段堆放，或集中堆放於場址規劃地點。 b. 預 力 鋼 絞 線 嚴 禁 通 電 之 電 線 通 過 其 上 ,以 防 止 減 低 預 力 鋼絞線之強度。. 3. 預 力 損 失 及 伸 長 量 計 算 公 式 ： A. 基 本 資 料 ： 夾片滑動量：δ 摩擦損失效應係數：μ 波浪形影響效應係數：k 鋼腱斷面積：∮ 鋼 腱 彈 性 模 數 ： Es. 39.
(52) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. 鋼 腱 之 極 限 強 度 ： fs ’ 鋼 腱 之 施 拉 強 度 ： fsj 鋼 腱 之 降 伏 強 度 ： fy. B. 預 力 摩 擦 損 失 計 算 式 ： Fi = Fj × e ( µα +κL ). Fi = 所 求 點 距 離 預 力 樑 端 L 公 尺，經 過 摩 擦 損 失 及 波 浪 形 影響損失後之預力值. Fj = 預 力 樑 施 力 端 錨 處 之 起 始 預 力 。 e = 對數之底數 µ = 摩擦損失效應係數。 α = 預力樑端套管配置角度與距離 L 公尺套管配置角度間 之 角 度 變 化 量 （ α= 0 ）. k = 波浪形影響效應係數 L = 預力樑端至所求點之距離. C. 鋼 腱 伸 長 量 計 算 式 ：. e s = (Fj+Fi) / 2×L / (Asp×Es) es = 預 力 樑 設 計 伸 長 量 PS 1 ： 實 際 之 總 伸 長 量 為 設 計 伸 長 量 加 上 千 斤 頂 內 部 夾 線 長 之 伸 長 量 。 故 千 斤 頂 內 部 夾 線 長 之 伸 長 量 =Fj×X /. (Asp×Es) PS 2 ： X = 千 斤 頂 內 部 夾 線 長 D. 錨 碇 後 鋼 腱 滑 動 損 失 計 算 式 （ 滑 動 量 δ ） ：. δ= 1/(2×Es){[(fFi-fFx)+(fxa-fxa’)]B+(fxa-fxa’)(x-B)} fFi = 樑 端 起 始 應 力 fFx = 樑 端 經 滑 動 損 失 後 之 起 始 應 力. 40.
(53) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. Fxa = 經 磨 擦 損 失 之 應 力 Fxa’ = 經 磨 擦 損 失 及 滑 動 損 失 之 應 力 B = 第一階段距離 X = 滑動量之影響長度 經錨碇後鋼腱滑動樑端所產生之應力損失值： （ ∆f ps(o) ） = fFi - fFx E. 扣 除 摩 擦 損 失 外 之 預 力 損 失 ： △ f S = SH + ES + CR C + CR S. (Ref. to AASHTO 9.16.2.1 ， Total loss) △ f S ： 扣 除 摩 擦 損 失 外 之 預 力 總 損 失 ， kgf/cm 2. SH ： 混 凝 土 乾 縮 損 失 ， kgf/cm 2 ES ： 混 凝 土 彈 性 縮 短 損 失 ， kgf/cm 2 CR C ： 混 凝 土 潛 變 損 失 ， kgf/cm 2 CR S ： 鋼 材 鬆 弛 縮 短 損 失 ， kgf/cm 2 SH = 956-8.44RH, kgf/cm 2 ， RH = 相 對 濕 度 百 分 比 ES = 0.5*(Es/Ecs)* fcir ， kgf/cm 2 ； Es=1.97*106 ， kgf/cm 2 ECs =0.1368W 1.5 ×f' ci 0.5 ， kgf/cm 2 CRc = 12f cir - 7f cds ， kgf/cm 2 f cir = 預 力 傳 遞 後 由 預 力 及 樑 淨 重 作 用，在 預 力 鋼 材 重 心 處 混凝土應力. f cds = 除 預 力 樑 之 外 之 所 有 靜 重 作 用，在 預 力 鋼 材 重 心 處 之 混凝土應力. CRs = 352.5 - 0.07FR - 0.1ES - 0.05(SH+CR C ) ， kgf/cm 2 FR= 摩 擦 損 失 （ 所 有 鋼 腱 ） 起 始 預 力 = 要 求 斷 面 之 設 計 要 求 （ 有 效 預 力 +摩 擦 損 失 + 長 期 損 失 +滑 動 損 失 ）. 41.
(54) 研究題目：建築材料實驗群建築先進工程技術應用之探討. 第二章：研究結果與分析. A 座 反 力 牆 以 及 B 座 反 力 牆，兩 者 均 為 大 型 力 學 實 驗 室 最 重 要 之 配 置 構 件。兩 者 於 營 運 階 段 擔 負 起 各 項 實 驗 過 程 中，抵 抗 作 用 力 所需 反作用力之來源。 由 上 述 可 知 當 反 力 牆 能 夠 抵 抗 作 用 力 之 能 力（ 能 量 ）愈 大 時，則 於 營 運 及 實 驗 階 段 所 能 提 供 之 服 務 項 目 愈 多。換 言 之，其 能 夠 涵 蓋之 實 驗 種 類 愈 多。因 此，如 何 有 效 增 加 反 力 牆 之 支 承 能 力（ 抵 抗 外 力之 能力），則成為大型力學實驗室首要課題。 然 而，為 了 提 供 更 寬 廣 實 驗 空 間（ 包 括 實 驗 構 架、實 驗 機 具 設 備 及 實 驗 工 具 等 ）、為 了 堆 放 大 型 實 驗 試 體 以 及 為 了 不 妨 礙 機 具 及 人員 活動、工作動線。在有限空間下，建築材料實驗群 A 座反力牆以及 B 座 反 力 牆 必 須 提 供 強 大 支 承 能 力 之 前 提 下，設 計 者 構 思 之 解 決 對策 則 以 垂 直 施 力 之 預 力 鋼 鍵 來 增 加 其 抵 抗 外 力 之 能 力。換 言 之，以 增加 反力牆自身剛性之方法，來抵抗外力所產生之撓曲應力。 為 達 到 上 述 目 的，建 築 材 料 實 驗 群 A 座 反 力 牆 及 B 座 反 力 牆 分 別 採 用 38 束 80 束 預 力 鋼 鍵 來 增 加 自 身 之 軸 向 應 力。A 座 與 B 座 反 力 牆 實 際 使 用 預 力 鋼 鍵 之 情 況 ， 如 表 12 所 示 ：. 表 12 反 力 牆 預 力 鋼 鍵 基 本 資 料 A 座反力牆. B 座反力牆. 鋼鍵數（束）. 38. 80. 每束鋼鍵鋼絞線數量（根）. 22. 22. 7. 7. 420.75. 416.06. 換 算 錶 讀 數 （ kg/cm 2 ）. 471. 466. 實 際 施 預 力 錶 讀 數 （ kg/cm 2 ）. 475. 470. 項. 目. 每根鍵鋼絞線數量（股） 每 束 鋼 鍵 鋼 絞 線 設 計 噸 數（ 噸 ）. 42.
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