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九二一震後建築物修復補強技術彙編及探討

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Academic year: 2021

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(1)內政部建築研究所. 研究計畫成果報告. 九二一震後建築物修復補強技術彙編及探討. 計畫主持人:葉組長祥海 共同主持人:蕭興臺博士 吳傳威博士 游本志博士. 研究單位: 委託單位:內政部建築研究所 計畫編號: 執行期程:九十一年三月至九十一年十二月 中. 華. 民. 國. 九. 十. 一. 年. 十. 二. 月.

(2) 內政部建築研究所研究計畫成果報告. 九二一震後建築物修復補強技術彙編及探討. 計畫主持人:葉組長祥海 共同主持人:蕭興臺 博士 吳傳威 博士 游本志 博士 研 究 人 員 : 劉文欽 博士後研究員 研 究 助 理 : 林國楨 詹清淵 張義宏 研究單位: 委託單位:內政部建築研究所 計畫編號: 執行期程:九十一年三月至九十一年十二月.

(3) 九二一震後建築物修復補強技術彙編及探討 葉祥海*蕭興臺**吳傳威***游本志** 摘. 要. 民國八十八年九月二十一日凌晨,台灣地區發生芮氏規模 7.3 級強 烈地震(以下簡稱九二一強震) ,造成嚴重人員傷亡及財產損失。為儘 速恢復災區震前社會秩序及生活環境,包括政府及民間組織等均投入許 多心力並積極展開重建或修復工作。 事實上,九二一震後迄今已逾三年,期間在災區多數震損建築物均 已進行修復補強規劃或施工完成,然限於震後緊急搶修等時間緊迫性、 整體重建體制與相關法令制訂之所需期程、專業領域認知與整合不一等 因素,致使震後災區出現各種型式不一修復補強工法。基於工程永續經 營及專業技術之考量觀點下,震後實際採用於台灣地區的各種修復補強 工法,實有必要加以彙編並作適當的整理與探討,一方面可提供作為日 後工程實務界相關修復補強作業之參考依據,另一方面亦可汲取優秀專 業技術經驗或就部分未經證實可靠的結構修復補強工法提出初步評估 建議,以提供後續學術研究的方向。. *內政部建築研究所工程技術組組長 **私立中國技術學院土木系副教授 ***國立臺北科技大學土木系副教授.

(4) 目. 錄. 第一章 緒論………………………………………………………………...01 1-1 緣起與目的……………………………………………………….………….01 1-2 文獻回顧…….………………………………………….……………………03 第二章 研究內容與方法……………………………………….…………..05 2-1 研究方法…………………………………………….……………...05 2-2 研究範圍與內容…………………………………….……………...06 第三章 資料收集…………………………………………………………...08 3-1 資料收集過程…….……………….…………………………………………08 3-2 資料收集成果……………………..………………………………. 09 第四章 修復與補強工法力學行為及施工可行性初步評估……………...13 4-1 鋼筋混凝土構件基本力學行為概述…………….………….…….13 4-1-1 鋼筋混凝土版的基本力學行為與細節需求……………….13 4-1-2 鋼筋混凝土樑之基本力學行為及細節需求……………….14 4-1-3 鋼筋混凝土柱之基本力學行為及細節需求……………….15 4-1-4 鋼筋混凝土牆之基本力學行為及細節需求……………….16 4-2 植筋的探討……………………………………………….…………17 4-3 貼片補強的探討(鋼鈑或複合纖維材料貼片)……….………...20 第五章 九二一震後修復補強工法力學行為初步探討…………………...23 5-1 結構元件修復補強工法…………..………………….………….....23 5-1-1 樑構件修復補強工法分析與探討…..……………..…….….23 5-1-2 柱構件修復補強工法分析與探討…..………………………57 5-1-3 版構件修復補強工法分析與探討…..………………………88 5-1-4 牆構件修復補強工法分析與探討…..………………….…...91 5-2 結構系統改善補強工法…………..………………….………...…103 5-2-1 加設剪力牆補強工法…………..……………………..……103 5-2-2 加設翼牆補強工法…………………....……………………115 5-2-3 加設斜撐補強工法…………………....……………………127 I.

(5) 5-2-4 加設外側構架補強工法…………………...…………….…130 5-2-5 加設中間柱補強工法…………………....………………....134 5-2-6 加設附屬鋼構架補強工法………………………………....138 第六章 結論與建議…………………….………………………….……...142 6-1 研究發現……………………………..…………………….……...142 6-2 結語…………………………………..…………………….……...144 ◎參考文獻◎……………………………………………………………...146. II.

(6) 表. 目. 錄. 表 3-1(a) 內政部建築研究所-「九二一震後建築物修復補強技術彙編與探 討」資料收集統計表 1………………………………………...10 表 3-1(b) 內政部建築研究所-「九二一震後建築物修復補強技術彙編與探 討」資料收集統計表 2………………………………………...11 表 3-1(c) 內政部建築研究所-「九二一震後建築物修復補強技術彙編與探 討」資料收集統計表 3………………………………………...12. 圖. 目. 錄. 圖 4-1 鋼筋混凝土版鋼筋配置細節需求………………………………...13 圖 4-2 鋼筋混凝土樑鋼筋配置細節需求………………………………...14 圖 4-3. 鋼筋混凝土柱鋼筋配置細節需求………………………………...15. 圖 4-4. 鋼筋混凝土牆鋼筋配置細節需求………………………………...16. 圖 4-5 撓曲構件補強之植筋……………………………….……………..18 圖 4-6 新增剪力牆設計之植筋……………………………….…………..19 圖 4-7. 樑 U 型貼片剪力補強……………………………….……………..21. 圖 4-8 樑 U 型貼片彎矩補強……………………………….………………21 圖 4-9 既有 RC 牆貼片補強……………………………….………………22 圖 4-10 RC 柱貼片補強……………………………….…………………….22. III.

(7) 第一章 緒論 1-1 緣起與目的 民國八十八年九月二十一日凌晨,台灣中部地區發生芮氏規模 7.3 之強烈地震(以下簡稱九二一強震),造成嚴重人員傷亡及上萬棟建 築及土木結構物不同程度的傷害,其中倒塌或明顯不堪使用者必須拆 除重建,並無太大的爭議,然而有更多則是被判定可以補修或補強的。 為儘速恢復災區社會秩序及生活環境的安全,包括政府及民間組織等 均投入許多心力並積極展開重建或修復工作。一時之間,維修補強的 工程案件數量大增,成為新興的熱門工作,也儼然形成營建業不景氣 下的一項異數。. 受創的建築結構是否經過補強就真的可以安全無虞,的確是許多 人的疑慮,甚至包括土木建築工程本行人員。內行者可能係由於結構 補強在設計及施工方面與傳統工法的差異甚大,且不確定因素又多, 而導致對其效果的疑慮。外行人則主要是對「補」過的東西有排斥感, 可稱之為「非原裝貨」心裡。其實,補強的工法甚多,各有其使用的 時機,亦有甚多已證實確實有效,如經具備補強專業知識及技術的設 計者完整的評估與設計、第三者的審查,再加上多留意施工程序及細 節,猶如治病的對症下藥,在技術層面上應是有很大的機會足以確保 其效果。只是有部份民眾或公務部門單位因對結構補強的陌生而相信 了似是而非的補強建議,又加上非結構因素之干擾,以致使用了不適 當的工法或不完整的施工內容,花了大量經費卻實際未必安全。. 九二一震後迄今即將屆滿三年,期間在災區許多震損的建築物均 已進行重建或修復補強規劃,部份且已施工完成。然而,在眾多投入. 1.

(8) 的設計與施工人員當中,有不少可能並未真正瞭解結構補強的內涵與 實質要義,加上限於震後緊急搶修時間的緊迫性、整體重建體制與相 關法令規範制訂之期程不足、專業領域認知與整合不一等因素,致使 震後災區出現各種型式的修復補強規劃與工法。基於工程永續經營及 專業技術考量之觀點,對於九二一震後實際採用於台灣地區的各種修 復補強工法,不論其是否正確或有暇疵,實有必要加以彙整並作適當 的探討。. 本所在九二一震前曾編撰「鋼筋混凝土建築物之修復與補強技術 彙編」[2],彙整了國內外各種修復及補強工法,並就各種工法之目的、 使用時機、及施工應注意事項等提出說明,且提供初步參考設計圖說。 該報告於九二一震後在業界幾乎人手一冊,對於當時迫切需求的維修 補強工作與技術確實提供了參考作用。因此隨即又補充編撰了「鋼筋 混凝土建築物之修復與補強技術彙編(二)」[3],再供業界參考。有 鑑於「技術彙編」類屬之研究報告對於業界確有正面的功效,本所故 再執行本計畫,針對九二一震後實際採用於台灣地區的各種修復補強 工法,予以彙整,並就其設計本意及可能之疑義與影響進行探討,再 提出初步評估與建議。一方面可提供作為日後工程實務界相關修復補 強作業之參考,另一方面亦可藉此汲取優秀的專業技術經驗。對於部 分未經證實可靠的結構修復補強工法亦予以列出,提供後續學術研究 的方向。. 2.

(9) 1-2 文獻回顧 建築結構修復與補強的課題,多年來國內與國外皆有大量的研究資 源投入其中。內政部建築研究所(以下簡稱建研所)本身在 921 震前即 有”學校建築常見之損壞現象及修復補強策略探討”[1]、”建築結構修復 補強技術彙編”、”鋼筋混凝土建築物之修復與補強技術彙編”[2] 及 921 震後”鋼筋混凝土建築物之修復與補強技術彙編(二)”[3]等有關建築結 構之修復補強研究報告。. 近年來由於先進的歐美、日本,甚至中東地區相繼發生了毀滅性的 大地震災難,為因應災後各項重建與復建工作所需,亦相對累積了許多 實務的經驗。此外,凡是處於地震帶之國家地區,無不戰戰兢兢,引為 殷鑒,並亟思防制之道。是以相關之文獻記錄資料快速累積。不過,綜 觀這些文獻,尤其是與修復補強相關者,大多仍屬於零星的個案介紹或 設計工法的施工記錄,甚少更進一步深入分析與探討。內容比較完整 者,如文獻[5]乃為美國混凝土協會(ACI)針對混合結構物修復補強召開 之研討會論文集,惟其內容範圍偏重在實驗成果。另外,鄰國日本方面 的文獻資料則較為豐富與完整,例如文獻[6~15]則不但包含了許多修復 補強工法的實例,也頗為完整的說明了各種工法的特質及施工方式,有 些甚至包含單價。. 至於國內方面,九二一震後以建築物修復補強工法為探討主題之資 料亦相當豐富。其中包含學術期刊、研討會報告或實務案例介紹 [16~24]、及學術研究論文[25~32]等。然因九二一震後建築物震損數量 眾多,相對採行之修復補強工法亦隨建物損壞程度、專業設計單位、時 間緊迫性與經費預算、業主或住戶需求及政府法令與政策規劃等,諸多 人、時、地因素考量下,出現了各種不同型式的設計成果。整體而言,. 3.

(10) 九二一震後相關建築物修復補強工法分析與探討資料雖屬豐富,惟缺乏 系統性整合與進一步深入評估及探討,尚無法完整提供後續工程實務設 計參考或學術研究方向。. 4.

(11) 第二章 研究方法與內容 2-1 研究方法 九二一震後,為儘速恢復災區居民生活秩序及居住環境之安全,政 府相關單位及民間公益組織等皆積極展開與協助各項災後重建工作。一 般私有建築屋主或集合住宅的住戶們,也分別在自謀財源或政府補助的 情況下,盡力解決建築安全問題。對於其中需要修復補強的震損建築 物,通常在經業主或住戶同意採用之修復補強方式後,即委由專業技師 進行規劃與細部設計,再行發包施工,期望能有效恢復建物震前使用機 能及結構安全。較幸運者,找到了較專業之補強技術團隊進行整體規劃 設計,成效尚屬可期;有些委託了並未真正瞭解結構補強實質要義的技 師或建築師設計,則結果堪虞。. 為瞭解九二一震後台灣地區實際所採用的各種修復補強工法,以探 討其可能之疑義,本計畫首先須儘量蒐集相關資料。除了本所既有資料 及資訊,另外經由正式或非正式管道,透過政府或民間組織之各承辦或 設計單位,廣泛蒐集災區各震損建物實際採用結構修復補強工法之相關 設計資料。其次,針對所蒐集之各種結構修復補強工法原始設計資料, 依照結構力學原理與現行規範,初步探討各種修復補強工法設計的合宜 性,其重點包括不可靠度分析、實際施工細節與施工可行性探討,再根 據目前市場資料以評估各種修復補強工法之成本與經濟效益等。同時並 將原始設計圖說原狀予以重繪複製。. 最後,綜合整理前述之成果並彙編成研究報告,以供日後工程實務 界相關修復補強作業之參考,並提供後續學術研究之方向。. 5.

(12) 2-2 研究範圍與內容 建築結構物受損後,基本上有「修補」、「修復」及「補強」等處 理方式。其中修補主要僅係對非結構體部份之損傷而言,其目的多在於 對建築外觀或內部裝修飾材之復原修整,並無補強效果。修復作業則主 要針對結構元件,一般目的以維持構件之現有強度為主,並防止其繼續 劣化。至於補強則包括對於結構元件或整體結構系統進行補強,使其能 恢復受損前強度或進而有效提昇構件或整體結構物之強度或韌性。. 就學理或實務應用整體考量而言,結構系統改善補強的處理方式, 應最具總體補強效益,其主要效果在於可改變結構系統力量的傳遞路 徑,改善結構行為。惟應用此種方式,力量之傳達途徑必須連續,不可 中斷,且最終必須確實傳達至基礎。其缺點為建築物的外觀與使用機能 可能會受到一些程度的影響。如若不能或不允許改變原有結構系統,則 針對個別構件之補強,亦可提升結構安全性,惟其補強效果一般已不若 結構系統改善的補強方式來得有效及完整。而在實務工程界應用上,結 構系統與結構元件之補強方式往往互相配合使用,以達最佳之補強效 果。此外,補強規劃與工法應用之本意原應在於尋求一個最佳化的成 效,但是經常由於一些非結構因素的干擾,相對產生了不少的限制與妥 協,此可謂結構補強的無奈但也是現實。. 事實上,經初步資料收集與訪查結果得知,九二一震後實際採行於 災區的震損建築物修復補強實際個案與工法相當豐富,包括結構體修復 與補強設計、非結構體修復與補強設計、結構系統改善、擋土牆及基礎 補強、地質改良、建築裝修飾材復原及公共設施與系統之維修、更新等。 基於本計畫期程的限制及人力、經費考量,本次主要研究範圍僅包含集 合式住宅與學校校舍兩大類建築體。在歸屬方面前者多屬私有,後者則. 6.

(13) 多為公有,經費來源不同,在使用機能方面亦有甚大的差異。. 至於本計畫研究內容方面中,經由廣泛蒐集及統計分類後,主要著 重於建築物結構體修復補強工法,其中包含結構元件修復補強工法及結 構系統改善補強工法等兩類。前者如對樑、柱、版、牆等構件之修復補 強工法,後者則以原建物新增柱、樑、剪力牆、翼牆等,即對結構系統 已產生局部或明顯改變之補強設計,進行初步力學分析與探討。. 7.

(14) 第三章 資料收集 3-1 資料收集過程 本計畫所規劃之資料蒐集方法主要需請各主管機關單位提供九二 一震後建築物修復補強設計之相關資料。基於計畫執行之時程急迫性與 資料的正當性與完整性,本所乃正式函請(建研工字第 0910001603 號 函)相關單位提供現有保存之原設計資料。經計畫執行人員進一步溝通 與聯繫後,包括南投縣政府、台中市政府、台中縣政府及財團法人臺灣 營建研究院等均提供大量相關資料,其中前二者除提供極多寶貴資料 外,更提供許多難得的實際執行經驗。. 此外,除自各縣市政府承辦單位積極蒐集有關資料外,為獲取更詳 細之內容,特請各地方政府承辦單位轉寄本計畫相關說明與需求,至其 轄內實際執行維修補強工程案之各專業設計單位。目前雖已獲得部分設 計單位提供相關原設計資料,惟因公文及行政作業程序關係,仍有部分 原設計資料未能於本計畫執行期限內蒐集完成彙整,將留待後續研究計 畫繼續追蹤執行。. 8.

(15) 3-2 資料收集成果 由各相關單位所提供之資料內容初步歸納,多數案例乃由財團法人 九二一震災重建基金會(以下簡稱九二一重建基金會)所規劃及推動 者。其中包括由財團法人臺灣營建研究院(以下簡稱臺灣營建研究院) 負責承辦之「築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫」中之 案例、由各震損集合住宅自辦,縣市政府負責審查之案例、由九二一重 建基金會補助部分經費之「築巢專案-補助受損集合住宅辦理修繕補強 方案」之案例、由南投縣政府委託大興工程管理顧問股份有限公司設計 之「南投縣各鄉鎮市中小學校舍結構補強專案」、以及部分台北縣市機 關學校所提供之校舍修復補強案之設計圖說等,共計三類原始設計資 料,其中包含 27 棟集合式住宅(築巢專案)及 49 間學校共計 75 棟校 舍,整體現有已蒐集之資料及相關概況說明詳如下表 3-1 所示。. 9.

(16) 10.

(17) 11.

(18) 12.

(19) 第四章 修復與補強工法力學行為及施工可行性初步評估 4-1 鋼筋混凝土構件基本力學行為概述 鋼筋混凝土構件(版、樑、柱、牆)之理論,係經完整之學理推演 與試驗證實,而得到目前被廣泛採用的鋼筋混凝土結構系統。本節限於 篇幅不擬重複贅述鋼筋混凝土的詳細力學理論,但有必要將鋼筋混凝土 的基本力學行為作一適當的說明,以作為初步評估相關結構補強設計的 可靠度(或不可靠度) 。以下依版、樑、柱、牆等四種鋼筋混凝土構件 的基本力學行為作一簡單說明,並於說明中探討既有構造物在結構物補 強設計及施工中不易克服之處,最後再以本研究計畫執行期間所蒐集到 九二一震後實際採用於災區震損建築物之修復補強設計工法案例,探討 其可靠或不可靠之處,以作為後續研究及實務設計上參考之用。 4-1-1 鋼筋混凝土版的基本力學行為與細節需求 鋼筋混凝土版的鋼筋配置細節需求如圖 4-1 所示。 主筋延續至鄰跨(連續端). 主筋以彎鉤型式錨碇(不連續端). 負彎矩區. 正彎矩區. 負彎矩區. 圖 4-1 鋼筋混凝土版鋼筋配置細節需求 其基本力學行為包括: *屬於撓曲構材,樓版平面內尚需傳遞地震橫力。 *剪力由混凝土本身直接承受(一般無剪力鋼筋設計) 。 *負彎矩鋼筋需延續至鄰跨或以彎鉤型式錨錠。 *正彎矩鋼筋需延伸足夠發展長度。. 103.

(20) 4-1-2 鋼筋混凝土樑之基本力學行為及細節需求 鋼筋混凝土樑之鋼筋配置細節需求如圖 4-2 所示。. CL. CL. 主筋延續主鄰跨 (連續端). 主筋以彎鉤型式錨碇(不連續端). 負彎矩區. 正彎矩區. 負彎矩區. 箍筋需為封閉型式. 圖 4-2 鋼筋混凝土樑鋼筋配置細節需求. 其基本力學行為包括: *屬於撓曲構材,承受垂直力與地震橫力。 *剪力由混凝土(Vc)與箍筋(Vs)共同承擔,箍筋需為封閉形式。 *樑兩端皆為正負彎矩區(地震反覆載重) ,中央為正彎矩區,故兩 端主筋皆須延伸至鄰跨(連續樑)或以彎鉤型式錨錠(不連續端) 。 *樑中央正彎矩鋼筋需延伸足夠發展長度。. 104.

(21) 4-1-3 鋼筋混凝土柱之基本力學行為及細節需求 鋼筋混凝土柱之鋼筋配置細節需求如圖 4-3 所示。. 圍束區 主筋需於非圍束區搭接 非圍束區. 圍束區. 箍筋需為封閉型式,且需有繫筋以防止主筋挫屈. 主筋需連續直通上、下層,不得中斷. 梁柱接頭仍需有箍筋圍束. 圖 4-3 鋼筋混凝土柱鋼筋配置細節需求 其基本力學行為包括: *屬於軸力與撓曲共同作用構材,承受垂直力與地震橫力。 *剪力由混凝土(Vc)與箍筋、繫筋(Vs)共同承擔,箍筋需為封 閉形式,另需有繫筋以防止主筋挫屈。 *柱主筋需連續直通上下層,若有搭接需在非圍束區內搭接。 *樑柱接頭區仍需有圍束箍筋。. 105.

(22) 4-1-4 鋼筋混凝土牆之基本力學行為及細節需求 鋼筋混凝土牆之鋼筋配置細節需求如圖 4-4 所示。. 牆筋需延伸進梁內以提供足夠發展強度. 牆筋需延伸進柱內以 提供足夠發展強度. 牆筋亦可延伸連續至上、下層. 圖 4-4 鋼筋混凝土牆鋼筋配置細節需求 其基本力學行為包括: *主要為抵抗地震橫力構材,亦可分擔部分垂直力。 *剪力由混凝土 Vc 與牆雙向主筋共同承擔。 *牆主筋需延伸至樑或柱內以提供足夠發展強度,亦可連續延伸 上、下樓層。 *剪力牆需注意兩端構材(兩端柱)之設計。. 106.

(23) 4-2 植筋的探討 一般鋼筋混凝土構件的補強,植筋是最常採用也最常被誤用的一種 修復補強方法。在既有鋼筋混凝土構造物增加新的構件或延伸(補強), 為了兩者間界面的連續性,植筋似乎成了目前最常被採用的萬靈丹。然 而,仔細思考鋼筋混凝土學的基本力學行為與細節需求,植筋的採用似 有必要作更進一步審慎的考量。. 事實上,新舊混凝土間的界面,在混凝土施工規範有明確的處理方 式。若新舊混凝土的介面依循規範所定的處理方式,如連接面打毛濕潤 等,則通常可視為一體澆置的混凝土。若以混凝土主要承擔之壓應力而 言,此界面大致上不會存在明顯的弱面。故在補強作業上,新混凝並不 是問題,新增鋼筋的處理細節才是應特別注意的重點。. 一般的補強設計,目前植筋之考慮係以植入深度足夠,使植筋在舊 混凝土表面之拉拔應力達到 fy 的程度,即視為可有效續接新舊結構物間 的界面。但若在補強設計時對於界面鋼筋之細節需求僅止於此,則對應 於新建結構體的鋼筋設計,又何必規定主筋必須延伸至鄰跨或彎鉤錨錠 等設計需求,兩者間似有可商榷的空間。更何況植筋除植入深度外,另 有植筋膠結劑品質與施工品管問題,以及植筋間距可能造成拉拔破壞錐 體重疊等問題,為何要求反而更低?. 茲舉一例如圖 4-5 所示,對於撓曲構件(樑或版)之補續,一般補強 工程設計之植筋若僅需在舊混凝土面使植筋達到 fy,即認為有效(圖 4-5 左),則全部新建工程的鋼筋配置細節如採用類似補強設計似亦屬可行 (圖 4-5 右)。而若新建工程的鋼筋配置細節必須要有彎鉤或延伸至鄰 跨,則顯然補強設計的植筋使用,似有其不足之處,實有再深入研究之 107.

(24) 必要。一般人或許認為「補強」是權宜之計,與「新建」在立足點上有 其先天的差異性,不宜相提並論。然而,在目前維修補強工程案例如此 廣泛,且大家對其成效之期盼又是如此殷切的情況下,諸如此類的疑 慮,確有需要再深入探討以予澄清。. 植筋,深度為使介面 處植筋能夠發揮fy. 類似植筋 接續主筋. 補強工程如此植筋 是否可靠?. 新建工程如此配筋 是否允許?. 標準主筋配置彎鉤. 新增補強 舊有結構物 結構物 全部新建工程. 補強工程. 圖 4-5 撓曲構件補強之植筋 由前例所示,主鋼筋的延伸連續,若單純靠植筋似乎並不十分可 靠。不過,在另一方面,若植筋的配置是剪力摩擦筋的行為,則此植筋 的補強設計,顯然較具可靠度。例如圖 4-6 所示之新增剪力牆設計,不 論是補強工程或新建工程,植筋之功能在提供剪力摩擦方面多於拉力, 基本上其結構行為應屬可靠。惟需注意剪力摩擦筋的設計在一體澆置與 分兩次澆置的摩擦係數μ值並不相同(一體澆置μ=1.4,新舊兩次澆置 μ=1.0) 。. 108.

(25) 摩擦剪力筋行為. 類似植筋. 剪力摩擦面. 剪力摩擦面. 新建工程與補強工程之配筋較為類似. 全部新建工程. 補強工程. 圖 4-6 新增剪力牆設計之植筋. 109.

(26) 4-3 貼片補強的探討(鋼鈑或複合纖維材料貼片) 鋼筋混凝土構件包覆鋼板或複合材料之工法通常稱為「貼片補 強」 ,目前在鋼筋混凝土結構補強上被大量採用。基本上,其補強設計 之理念,均將外加貼片(鋼板或複合材料)視為鋼筋,據以作為補強設 計的計算依據。但在鋼筋混凝土學理中,鋼筋係假設必須完全被混凝土 所握持,因此計算所需鋼筋量之配置細節必須符合相關規範規定。例如 主筋的錨碇長度或延伸連續、封閉型的箍筋等,否則鋼筋混凝土學的設 計算式將不具實質意義。. 相對於此,在貼片補強中,諸如不具封閉型設計的樑鋼板剪力補 強,或不具主筋連續性性能的柱鋼板補強等,若仍將鋼板視同鋼筋,並 據以計算補強成效,實有違鋼筋混凝土規範的基本精神。更何況貼片與 混凝土界面所使用之粘著材料(如環氧樹脂或無收縮砂漿等)之品質與 施工品管等,更是其實際行為與成敗之關鍵因素,不應忽視。. 以下圖中數例所示皆為常見的貼片補強設計方法,設計時多半將外 加貼片視同鋼筋作為計算依據,但卻忽略了鋼筋的基本配置細節,其可 靠度顯然有待釐清。如圖 4-7 所示之樑 U 型貼片剪力補強工法,鋼板貼 片若僅以化學錨栓固定,屬非封閉型式,其補強效果尚有待確認。若採 用貫穿螺栓使成封閉型式,在學理上較符合鋼筋混凝土箍筋設計,而其 成效也確已經實驗證實【32∼33】。. 110.

(27) A. 單側補強,補強 效果應屬不佳. 僅補強單側. 非封閉型貼片,補強 效果有待再確認. 非封閉型貼片. 建議封閉型貼片. 圖 4-7 樑 U 型貼片剪力補強 如圖 4-8 所示之樑 U 型貼片彎矩補強工法,鋼板貼片並未延伸至樑 柱接頭內,在學理上與鋼筋混凝土正彎矩主筋設計並未完全相符。. 貼片無法延伸錨錠主樑內 圖 4-8 樑 U 型貼片彎矩補強 如圖 4-9 所示之既有 RC 牆貼片補強工法。依據實驗證實,RC 牆貼 片確實可增加抗橫力強度,然而,貼片本身並未延伸至與樑或柱交接之 剪力摩擦面內,在學理上與鋼筋混凝土牆之主筋設計並不完全相符,地 震橫力是否會傳達到牆內仍有疑慮。. 111.

(28) 貼片無法延伸至 剪力摩擦面,補 強效果有待再確 認。. 既有RC牆 貼片補強. A. 圖 4-9 既有 RC 牆貼片補強 如圖 4-10 所示之 RC 柱貼片補強工法。不論其為鋼板或複合纖維貼 片,其圍束之效果確已經實驗證實。然上下層之連續性則為最大之疑 慮,在學理上與鋼筋混凝土柱之主筋連續設計並不完全相符,其彎矩之 補強效果尚有待確認。. 鋼鈑貼片補強,其上下 層部分藉此化學螺栓錨 錠,是否真能達成類似 柱主筋上下層連續之效 果,有待確認。 貼片補強圍束增加,韌 性應屬尚可,惟上下層 無法連續,補強效果有 待確認。 柱主筋需上下層連續, 或有適當搭接。. 圖 4-10 RC 柱貼片補強. 112.

(29) 第五章 九二一震後修復補強工法力學行為初步探討 本計畫經向各方廣泛蒐集九二一地震震損建築物之修復補強設計 案例,將實際所採行之修復補強工法歸納彙整並試行分類,原則上分成 結構元件修復補強工法及結構系統改善補強工法兩大類。其中各類所包 含之細項工法,或由於因地制宜之考量,或由於業主之特殊需求、甚或 由於非結構因素之干擾,雖工法之名義相同,其設計細部卻有差異。為 免枝節過細,本文所錄以較具代表性者為主,惟對於差異較大者則予分 述。. 本節之內容主要針對所蒐集之各種結構修復補強工法原始設計資 料,儘量按照固定格式,依據結構力學原理與現行規範,初步探討各種 修復補強工法設計的合宜性,其重點包括可靠度分析、工法可能之疑義 與改善方式、及實際施工細節與施工可行性探討等。其中部分內容如設 計原意之討論,原則上係依據原始圖說或計算書所述推估;原始資料未 述者則依照該工法一般應用時機補充。其後則根據原設計資料檢附之單 價分析、或目前市場資料,評估各種修復補強工法之成本與經濟效益 等。最後,本報告為使參閱者能有更具體之印象,特將原始設計圖說依 原狀重新繪製,保留所有優缺點,以便與文字方面的評估探討相對照。 換言之,本報告於本節表列各種修復補強工法之圖說,並未全然經學理 證實可靠,非必然正確,讀者宜自行參酌。. 5-1 結構原件修復補強工法 5-1-1 樑構件修復補強工法分析與探討 (一)樑 U 型鋼板補強工法案例 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/17F) 。. 113.

(30) 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,針對樑構件近柱端範圍內(L= 1500mm)採 U 型鋼鈑補強方式,其中鋼鈑與柱端保有約 50 mm 距離,但無 任何錨錠或加勁鈑設計,故初步推估應為補強樑構件剪力強度 不足之設計。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 原設計補強鋼鈑於近柱端留有約 5cm 間距,可避免鋼鈑因變形 而損及柱面,或因密接擠壓而間接造成鋼鈑出現局部膠結剝離 現象,故其設計應屬可靠。另樑兩側補強鋼鈑設有 M12@225mm 化學錨栓,因無法與鋼鈑形成完整封閉型式,故將其視為有效 箍筋以提昇原樑構件不足剪力強度之可靠度有待進一步確認。 (c)建議改善方式: 建議可改採以貫穿螺栓取代化學錨栓之方式,以使補強鋼鈑後 能形成有效封閉型式,充分發揮近似箍筋圍束作用,並提高原 樑構件剪力補強效應之可靠度。 (d)對建築物服務性之影響: 樑構件表面因施作補強鋼鈑之影響,故施工完成後原樑構件斷 面將略微增加,另其外觀亦有局部明顯變化,如增加鋼鈑表面 之化學螺栓接頭。 4.施工可行性探討 原設計化學錨栓施做位置採於樑腹中間附近,應已考量一般慣見 樑構件中分佈於上下端主筋範圍,避免施做過程破壞樑主筋;然 為求慎重起見,實際施做時仍應先以鋼筋掃瞄檢測施做區域,尤 需注意垂直向箍筋配置範圍與間距,以使化學錨栓施做過程在不. 114.

(31) 影響原構件鋼筋配置下順利完成。 5.參考單價分析表 單位:元 號數 工. 62. 工程項目. 料. 名. 樑兩側包覆鋼板補強. 稱 說明 單位. 數量. 單價. 單位. m2. 複價. 備註. 鋼板fy=2500kg/cm2加工. kg. 121.50. 15.0. 1,822.5. 裂縫灌注環氧樹脂. m. 0.45. 800.0. 360.0. 灌注環氧樹脂. kg. 10.00. 220.0. 2,200.0. 鋼板噴砂處理. m2. 1.00. 200.0. 200.0. 表面塗刷EPOXY. m. 1.00. 220.0. 220.0. 安裝組立工資. 式. 1.00 1,200.0. 1,200.0. 打除原有裝修層(粉刷層). m. 表面研磨. 2. 2. 1.00. 110.0. 110.0. 工. 0.25 1,400.0. 350.0. 表面清潔整理(小工). 工. 0.25 1,400.0. 350.0. 廢方處理及運棄. m3. 0.05. 850.0. 42.5. 零星工料. 式. 1.00. 45.0. 45.0. 單價計. 6,900.0. 每. 115. m. 2. 裂縫灌注 EPOXY另計.

(32) 化學錨栓 M12@225mm 計20支 A1大樣. 1500. SB6(40*60)樑段鋼版補強示意圖 L=1600mm 一底二度水泥漆 1:3水泥粉刷(厚度改為1.5'公分). 詳圖B 15cm. 詳圖A 鋼鈑(A36). 灑金鋼砂 環養樹脂接著劑(厚度約為1mm) 噴砂處理. 45cm. M12 化學錨栓 鋼鈑與RC結構體間灌 滿Epoxy(鋼鈑接著劑) 墊片. 15cm 15cm. 既有RC樑. 封邊並預留通氣孔. 鋼鈑表面. 打除原有粉刷層 注入孔 40cm. 詳圖A. A1大樣樑鋼鈑補強標準圖. 詳圖"A". RC樑鋼鈑補強施工步驟: 1. 水電開關先行移走與重新分配 2. 同高壓水刀或打磨機打除樑之磁磚與粉刷層 3. 樑裂縫先以遞增壓力注射裂縫工法灌注Epoxy補強 4. RC結構體起砂處及崩裂處去除後先以Epoxy塗刷,在以輕質環氧樹脂砂漿修補平齊 5. 鋼鈑應依現場尺寸在工廠裁製,內面不可有污染,外側防銹處理後假固定, 假固定不得作為化學錨栓位置 6. 鋼鈑貼附並以化學錨栓固定,化學錨栓間距如圖示 7. 鋼鈑焊接採用自動潛弧焊或電熱熔渣焊 8. 鋼鈑與混凝土空隙,須在3~5mm左右,並以還氧樹脂灌滿,不可有空隙 9. 鋼鈑與錨栓四周以Epoxy風塞劑封邊處理,以防高壓力灌注爆裂漏漿,並於高處預留排氣孔 10. 鋼鈑與現場RC樑間由底部高壓灌注Epoxy鋼鈑接著劑,直至排氣孔溢出為止 11. 隔日檢核鋼鈑內Epoxy鋼鈑接著劑灌注程度,若有不足者則須在補足至灌滿為止 12. 注入孔,通氣孔由承包商繪製施工詳圖經監造單位審核同意後始得施工 13. 完工須附責任施工證明書及原廠供料證明. 116.

(33) (二)樑單側鋼板補強法案例 1 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/8F) 。 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,補強鋼鈑貼付於原樑構件兩端斜剪裂縫較 顯著處,且僅施作於單側,故研判設計原意應僅單獨針對防止 樑構件剪力裂縫延伸及惡化。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 補強鋼鈑另以化學錨栓植入原樑構件,若鋼鈑與原樑構件間環 氧樹脂膠結作用良好,則應可防止裂縫延伸及惡化。 (c)建議改善方式: 考量貼付單側鋼鈑亦可能增加樑構件自重,及改變原樑構件均 質與對稱性,故若單純針對防止樑裂縫延伸與惡化,建議可考 量以裂縫灌注環氧樹脂方式,應能達成原設計目的。 (d)對建築物服務性之影響: 因僅部分樑表面施作貼覆鋼鈑,故其整體外觀變化並不明顯。 4.施工可行性探討 (a)化學錨栓施作時,仍需謹慎避免破壞原構件鋼筋或水電管線。 (b)另補強鋼鈑之化學螺栓孔可考慮視實際鑽孔位置後,再於現場 點銲或切割開孔。. 117.

(34) 5.參考單價分析表 單位:元 編號 1-2 工程項目 梁鋼板PL6 補強(內灌EPOXY) 單位 工. 料. 項. 目. 說明 單位. 數量. 單價. 複價. 鋼板 fy=2500kg/cm2. kg. 47.10. 灌注環氧樹脂. kg. 12.00. 鋼板噴砂處理. m2. 1.00. 800.0. 800.0. 一底二度防鏽漆. m2. 1.00. 100.0. 100.0. 安裝組立工資. 式. 1.00. 零星工料(含垃圾清運). 式. 1.00. 793.5. 793.5. 粉刷層敲除. 工. 0.40. 2,000.0. 800.0. 每. m2. 單. 價. 118. 計. 15.0. m. 2. 備註. 706.5 6mm 厚. 250.0 3,000.0 (不含裂縫灌注). 2,600.0 2,600.0 化學錨栓另計. 8,800.0.

(35) 1B8(40×175). 裂縫位置大小示意圖. 1B8(40×175). 樑側鋼鈑補強側視圖. 樑鋼板補強施工步驟:. 1B8樑側鋼鈑補強剖面圖. 1.將穿樑之管線暫時改管,並將粉刷層敲至R.C結構體 2.樑裂縫先行以環氧樹脂(EPOXY)灌注補強 3.RC結構體起砂處及崩裂去除後,先以環氧樹脂(EPOXY) 界面接著劑塗刷,再以環氧樹脂(EPOXY)輕質膠膏修齊補 4.A-36-6mmTH鋼鈑噴砂防銹,一底漆一中塗漆防銹處理 5.鋼板貼付與化學錨栓固定,錨栓水平中心距@301±2.5公分, 邊距@15±2.5公分 6.鋼鈑四周環氧樹脂(EPOXY)封塞劑封塞以防高壓灌注爆裂 漏漿,並於高處預留排氣孔 7.以環氧樹脂(EPOXY)接著劑由底部高壓灌注至鋼鈑內,至由 排氣孔溢出為止 8.隔日檢查鋼鈑內環氧樹脂灌注程度,再予以補足灌滿 9.最後塗一面漆防銹(顏色配合現場為準) 註:1.化學錨栓鑽孔時應避開樑主筋 2.樑裂縫寬度大於等於0.3mm均須灌注EPOXY. 119.

(36) (三)樑單側鋼鈑補強工法案例 2 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/8F) 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,補強鋼鈑貼付於原樑構件兩端斜剪裂縫較 顯著處,且僅施作於單側,故研判設計原意應僅單獨針對防止 樑構件剪力裂縫延伸及惡化。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 補強鋼鈑另以化學錨栓植入原樑構件,若鋼鈑與原樑構件間環 氧樹脂膠結作用良好,則應可防止裂縫延伸及惡化。 (c)建議改善方式: 考量貼付單側鋼鈑亦可能增加樑構件自重,及改變原樑構件均 質與對稱性,故若單純針對防止樑裂縫延伸與惡化,建議可考 量以裂縫灌注環氧樹脂方式,應能達成原設計目的。 (d)對建築物服務性之影響: 因僅部分樑表面施作貼覆鋼鈑,故其整體外觀變化並不明顯。 4.施工可行性探討 (a)化學錨栓施作時,需謹慎避免破壞原構件鋼筋或水電管線。 (b)另補強鋼鈑之化學螺栓孔可考慮視實際鑽孔位置後,再於現場 點銲或切割開孔。. 120.

(37) 5.參考單價分析表 單位:元 編號 1-2 工程項目 梁鋼板PL6 補強(內灌EPOXY) 單位 工. 料. 項. 目. 說明 單位. 數量. 單價. 複價. 鋼板 fy=2500kg/cm2. kg. 47.10. 灌注環氧樹脂. kg. 12.00. 鋼板噴砂處理. m2. 1.00. 800.0. 800.0. 一底二度防鏽漆. m2. 1.00. 100.0. 100.0. 安裝組立工資. 式. 1.00. 零星工料(含垃圾清運). 式. 1.00. 793.5. 793.5. 粉刷層敲除. 工. 0.40. 2,000.0. 800.0. 每. m2. 單. 價. 121. 計. 15.0. m. 2. 備註. 706.5 6mm 厚. 250.0 3,000.0 (不含裂縫灌注). 2,600.0 2,600.0 化學錨栓另計. 8,800.0.

(38) 裂縫位置大小示意圖. 樑側鋼鈑補強側視圖. 樑鋼鈑補強施工步驟: 1.將穿樑之管線暫時改管,並將粉刷層敲除至RC結構體。 2.樑裂縫先行以環氧樹脂(EPOXY)灌注補強。 3.RC結構體起砂處及崩裂部份去除後,先以環氧樹脂(EPOXY) 界面接著劑塗刷,再以環氧樹脂(EPOXY)輕質膠膏修補齊。 4.A36-6mmTH 鋼鈑噴砂防銹,一底漆一中塗漆防銹處理。 5.鋼鈑貼付與化學錨栓固定,錨栓水平中心距@30±2.5公分,邊 距@15±2.5公分。 6.鋼鈑四周環氧樹脂(EPOXY)封塞劑封塞以防高壓灌注爆裂漏漿 ,並於高處育流排氣孔。 7.以環氧樹脂(EPOXY)接著劑由底部高壓灌注至鋼鈑內,至由排 氣孔溢出為止。 8.隔日檢查鋼鈑內環氧樹脂灌注程度,再予以補足灌滿。 9.最後塗一面漆防銹(顏色配合現場為準). 封邊並預留排氣孔 M12化學錨栓. 鋼板與RC之間(3~5mm) 灌滿EPOXY接著劑. A36-6mmTH鋼鈑 RC結構體(去除粉刷層). 1B3樑兩側鋼鈑補強剖面圖. 註:1.化學錨栓鑽孔時應避開樑主筋。 2.樑裂縫寬度大於等於0.3mm 均須灌注EPOXY。 3.穿樑管線暫時改管之施作方式,得由承包商於施作 前七天提交監造單位審查核可方得施作,其前提為 不得影響管線之原有功能且復原之材質及規格與原 有相同。. 化學錨栓承載力.混凝土強度.錨栓尺寸等設計值表如下: 承. 破壞 拉力. 施工標準 (mm). Zsw安全拉力(kg). Qsw安全剪力(kg). fc'= 4000psi. fc'= 3000psi. fc'= 4000psi. fc'= 3000psi. fc'= 4000psi. 孔徑. 孔深. M12. 4424. 996. 1165. 858. 903. 14. 110. M16. 7370. 1941. 1941. 1516. 1594. 18. 125. 載 錨 栓. 力. 註:未特別註明單位之尺寸,其單位均為公分. 122.

(39) (四)樑兩側鋼鈑補強工法案例 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/12F) 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 原設計補強鋼鈑僅施做於樑兩端 L/4 處,且近柱端未見有錨錠 或加勁鋼鈑設計,故初步推估應屬樑構件剪力強度不足之鋼鈑 補強設計。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 原設計補強鋼鈑於近柱端留有約 5cm 間距,可避免鋼鈑因變形 而損及柱面,或因密接擠壓而間接造成鋼鈑出現局部膠結剝離 現象,故其設計應屬可靠。另化學錨栓與補強鋼鈑因無法完全 達成封閉型式,而充分發揮類似箍筋作用,故其整體圍束效應 可靠度有待進一步確認。 (c)建議改善方式: 建議可改採以貫穿螺栓取代化學錨栓之方式,以使補強鋼鈑後 能形成有效封閉型式,充分發揮近似箍筋圍束作用,並提高原 樑構件剪力補強效應之可靠度。 (d)對建築物服務性之影響: 因僅部分樑兩側表面施作貼覆鋼鈑,故其整體外觀變化並不明 顯。 4.施工可行性探討 (a)樑兩側貼付鋼鈑補強方式,可視為對原建物使用空間影響較小 之補強方式之一。. 123.

(40) (b)化學錨栓施作時,需謹慎避免破壞原構件鋼筋或水電管線。 (c)另補強鋼鈑之化學螺栓孔可考慮視實際鑽孔位置後,再於現場 點銲或切割開孔。 5.參考單價分析表 單位:元 項次. 3. 工程項目. 工料項目. 梁兩側包覆鋼板 說明 單位 數量. 2. 單價. m. 複價. 備註. 鋼板fy=2500kg/cm 加工. kg. 47.00. 15.0. 705.0. 裂縫灌注環氧樹脂. m. 0.45. 985.0. 443.25. 灌注環氧樹脂. kg. 10.00. 鋼板噴砂處理. m. 2. 1.00. 200.0. 200.0. 表面塗刷EPOXY. m. 2. 1.00. 220.0. 220.0. 鋼絲網粉刷. m. 2. 1.00. 400.0. 400.0. 安裝組立工資. 式. 打除原有立面裝修表層(粉刷層). m. 2. 220.0 2,200.0. 1.00 1,200.0 1,200.0 1.00. 110.0. 110.0. 表面研磨. 小工. 工. 0.05 1,400.0. 70.0. 表面清潔整理. 小工. 工. 0.02 1,400.0. 28.0. 0.05. 42.5. 廢方處裡及運棄. m. 3. 2. 每 m. 124. 850.0. 2. 單位. 單價計 5,680.0. 裂縫灌注 EPOXY另計.

(41) 125.

(42) M16化學錨栓@200mm. 樑腰部貼覆側面鋼板補強立面示意圖. 封邊並預留排氣孔 M16化學錨栓@200mm 鋼板與RC之間(3 5mm) 灌滿EPOXY接著劑 A36-10mmTH鋼板 RC結構體(去除粉刷層). 樑兩側鋼板補強剖面圖 樑鋼板補強施工步驟: 鋼鈑補強施工應注意事項:. 1.將粉刷層敲除至RC結構體 2.樑柱裂縫先行以灌注環氧樹脂(EPOXY)補強 3.RC結構體起砂處及崩裂去除後,先以環氧樹脂(EPOXY) 界面接著劑塗刷,再以環氧樹脂(EPOXY)輕質膠膏修齊補 4.以鋼筋探測器標示主筋及箍筋位置及錨栓鑽孔位置 5.鋼板四周以環氧樹脂(EPOXY)封塞劑封塞以防高壓灌注爆 裂漏漿,並於高處預留排氣孔 6.以環氧樹指(EPOXY)接著劑由底部高壓灌注至鋼板內,至由 排氣孔溢出為止 7.隔日檢查鋼板內環氧樹脂灌注程度(因EPOXY會滲入內部 蜂窩及洞內),再予以補足灌滿 8.鋼板表面塗刷一道EPOXY 9.1:3水泥砂漿(加鐵絲網) 10.表面水泥漆或貼磁磚. 1.水電閥關插先行移走與重新裝配 2.用高壓水刀或打磨機打除現有磁磚及粉刷層 3.若混凝土有裂縫,應將裂縫灌注環氧樹脂後再安裝鋼鈑 4.混凝土表面先用樹脂砂漿噴平 5.鋼鈑應依現場尺寸在工廠裁製,內面不可有油污染 外側防銹處理後先假固定,而假固定位置不得作為化學錨釘位置 6.鋼鈑與結構體間交接處以環氧樹脂封塞處理,並預留注入口及透氣孔 7.鋼鈑與混凝土面之空隙,須在5m/m左右,並以環氧樹脂灌滿,不可有空隙 8.鋼鈑外露部份須砂漿處理,以粉刷1:3水泥砂漿 9.裝修表層(貼磁磚或粉刷水泥漆)應依設計圖之規處理,若無特別指定, 則依原裝修表層回復 10.完工須附責任施工證明書及原廠供料證明 11.鋼鈑接著劑,封塞劑物理性質 比重. 抗壓強度 (kg/cm 2 ). 抗彎強度 (kg/cm 2 ). 抗拉強度 (kg/cm 2 ). 抗張,剪斷接著強度 (kg/cm 2 ). 鋼板接著劑. 1.0±0.1. 500. 400. 300. 90. 封塞劑. 1.4+0.1. 500. 150. 100. 90. 126.

(43) (五)樑兩側鋼鈑補強工法案例 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/13F) 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,補強鋼鈑施做於樑兩側長 L 範圍,近柱端 未見有錨錠或加勁鋼鈑設計,故初步推估應為提昇樑構件剪力 強度不足之補強設計。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 原設計補強鋼鈑於近柱端密接而未留有適當間距,鋼鈑可能因 變形而損及柱面,或因密接擠壓而間接造成鋼鈑出現局部膠結 剝離現象,故其設計應屬不可靠。另因補強鋼鈑及化學錨栓無 法完全達成封閉型式,而充分發揮類似箍筋作用,故其整體圍 束效應可靠度亦有待進一步確認。 (c)建議改善方式: 建議可改採以貫穿螺栓取代化學錨栓之方式,以使補強鋼鈑後 能形成有效封閉型式。另樑兩側補強鋼鈑近柱端部分建議可保 留約 5cm 間距,以使補強鋼鈑有足夠變形空間。 (d)對建築物服務性之影響: 樑兩側表面施作貼覆鋼鈑,除施工完成後原樑構件斷面將略微 增加外,因鋼鈑表面另施作化學錨栓,故其外觀上亦有局部變 化,如新增之化學錨栓接頭。 4.施工可行性探討 (a)樑兩側貼付鋼鈑補強方式,可視為對原建物使用空間影響較小. 127.

(44) 之補強方式之一。 (b)化學錨栓施作時,需謹慎避免破壞原構件鋼筋或水電管線。 (c)另補強鋼鈑之化學螺栓孔可考慮視實際鑽孔位置後,再於現場 點銲或切割開孔。 5.參考單價分析表 單位:元 項次. 01. 工程項目. 工料項目. 結構柱梁鋼板補強 說明 單位 數量. 單價. 單位. M2. 複價. 備註. 管線拆除. 式. 1.00. 150.0. 150.0. 粉飾面層打除. M2. 1.00. 300.0. 300.0. M2. 1.00. 4,500.0 4,500.0 (6mm 厚). 式. 1.00. 2,500.0 2,500.0. 式. 1.00. M2. 1.00. M2. 1.00. 600.0. 600.0. 式. 1.00. 150.0. 150.0. 結構用鋼鈑貼覆及安裝焊接 工料 化學錨栓 封塞鋼鈑及錨栓週邊. M16. 500.0. 500.0. 鋼鈑及 RC 界面灌注 3,100.0 3,100.0. EPOXY 接著劑 點焊鋼絲網及1:3 水泥砂漿 粉刷 廢棄物運棄. 128.

(45) 零星工料. 式 M2. 每. 129. 1.00. 100.0. 100.0. 單 價 計 11,900.0.

(46) A36鋼鈑. 梁鋼鈑補強立面示意圖 SCALE:N.T.S UNIT:CM. 封邊並預留排氣孔. 鋼鈑與RC間灌滿EPOXY接著劑 結構用鋼鈑(SS41-6mm厚) M16化學螺栓(埋入深度>13cm) 點焊鋼絲網及1:3水泥砂漿粉刷. SEC Q-Q SCALE:N.T.S UNIT:CM. RC鋼鈑補強施工步驟: 1.水電開關先行移走與重新裝配 2.水泥粉刷層去除至RC結構體 3.裂縫處先以注射裂縫工法灌注EPOXY補強 4.RC結構體起砂處及崩裂處去除後,先以EPOXY均勻塗佈, 再以輕質環氧樹脂砂漿修補平齊 5.鋼鈑貼附並以化學錨栓固定,化學錨栓間距如圖示 6.鋼鈑與混凝土面之空隙,須在5m/m左右,並以環氧樹脂灌 滿,不可有空隙 7.鋼鈑及錨栓四周以EPOXY封塞劑封邊處理,以防高壓力灌注 爆裂漏漿,並須於高處預留排氣孔 8.鋼鈑與現有RC梁間由底部高壓灌注EPOXY鋼鈑接著劑,直至 排氣孔溢出 9.隔日檢核鋼鈑內EPOXY鋼鈑接著劑灌注程度,若有不足者, 則須再補足至灌滿程度 10.鋼鈑外露部分須先"點焊鋼絲網",再粉刷1:3水泥砂漿 11.裝修表層(貼磁磚或粉刷水泥漆)則依原裝修表層回復 12.完工須附責任施工證明書及原廠供料證明. 130.

(47) (六)RC 樑兩側 U 型帶狀鋼鈑補強工法案例 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/15F) 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,本工法係採 U 型帶狀鋼鈑補強設計,且樑 兩端補強鋼鈑與柱面留有 3 公分間距,故初步推估應為提昇樑 構件剪力強度不足之補強設計。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 原設計除採 U 型帶狀補強鋼鈑設計外,其樑構件兩側間補強鋼 鈑並以貫穿螺栓方式錨錠,依據 4-3 節內容所述,補強鋼鈑與 貫穿螺栓設計可形成有效封閉形式,故其圍束作用及提昇原樑 構件剪力強度之效用應屬可靠。 (c)建議改善方式:無。 (d)對建築物服務性之影響: 樑構件表面因施作貼覆 U 型帶狀鋼鈑,除施工完成後原樑構件 斷面將略微增加外,由於鋼鈑表面另施作貫穿螺栓,故其外觀 上亦有局部變化,如新增之貫穿螺栓接頭。 4.施工可行性探討 (a)樑兩側貼付 U 型鋼鈑補強方式,可視為對原建物使用空間影響 較小之補強方式之一;惟實際施做過程中,於鋼鈑與原 RC 樑 表面間灌注環氧樹脂膠結層時,需注意帶狀鋼鈑間封邊是否確 實,以避免出現環氧樹脂滲出或灌注不實等施工缺失現象發 生。. 131.

(48) (b)貫穿螺栓施作時,需謹慎避免破壞原構件鋼筋或水電管線。 (c)另補強鋼鈑之貫穿螺栓孔可考慮視實際鑽孔位置後,再於現場 點銲或切割開孔。 5.參考單價分析表 單位:元 項次 A-1.3 工程項目 工. 料. 名. 稱. RC 梁 U 型帶狀鋼鈑補強 單位 數量 單價. 複 價. 單位: m 備. 註. 1.鋼鈑(尺寸詳圖). Kg. 63.6. 2.M13 貫穿螺栓. 支. 6.00 180.0 1,080.0 含鑽孔. 3.環氧樹脂灌注. Kg. 4.05 332.0 1,344.6. 4.敲除粉刷層. m2. 1.50 150.0. 225.0 含清潔表面. 5.防銹油(噴)漆. 式. 1.00 100.0. 100.0 顏色配合週邊環境. 1.00 877.2. 含鋼鈑表面施做鋼絲 877.2 網及水泥砂漿修飾、週 邊損壞復原等. 6.零星工料 每. 式 m. 單. 價. 132. 26.0 1,653.2 含安裝組立. 計 5,280.0.

(49) 詳圖A. 3. 30. 貫穿螺栓二支(TYP.). 立面圖. 螺栓 3. 30 3 30 3 6 18 6 6 18 6. 註:補強鋼鈑表面須以熱浸鍍鋅 處理,再塗佈面漆,顏色則 以配合鄰近環境為原則。. t=6mm 鋼版. 詳圖A. 13o 貫穿螺栓,螺栓孔內應以環. 13o 貫穿螺栓,螺栓孔內應以. 氧樹脂灌滿. 界面灌滿環氧樹脂. t=6mm 鋼版. 環氧樹脂灌滿. 界面灌滿環氧樹脂. t=6mm鋼版. 註:梁包覆鋼鈑以前,將粉刷 層敲除並將 裂縫處以環氧樹脂予以修 復。. 先將原有保護層敲除,鋼 筋除銹以後,再以樹脂砂 漿復原RC梁斷面。最後再 安裝U型帶狀鋼板。. A-A剖面 (保護層未鬆動之情形). A-A剖面 (保護層已鬆動之情形). 施工步驟: 1.原有RC梁裂縫部分灌注環氧樹脂,將梁粉刷層敲除、 鑽孔並清理表面至無粉塵為止,若保護層混凝土有鬆 動之情形時,則應將鬆動部分敲除。 2.鬆動部分混凝土以樹脂砂漿修復後,組立安裝鋼鈑及 螺栓鎖緊固定。 3.鋼鈑與RC梁介面以環氧樹脂灌注填滿。 4.表面採外包夾版復原。. 補強工法三 RC梁U型帶狀鋼鈑補強 133.

(50) (七)格子樑正彎矩 CFRP 補強工法案例 1.案例出處:台北市某高中校舍修復與結構補強工程。 2.建物類別:校舍。 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,主要補強纖維係施做於樑底,故推估原設 計目的主要以提昇樑正彎矩強度不足之複合纖維貼片彎矩補強 工法。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 本工法設計貼付纖維材料可分為 U 型固定纖維及主要補強纖 維,其中前者作為輔助固定作用,故於兩向格子樑交會處並未 連貫(參考原設計圖 A-A SECTION) ;另主要補強纖維則施作 於樑底下方,且於兩向格子樑相交處仍採連續施作方式,故推 估達到初步樑正彎矩強度提昇作用之可靠度較高。惟原設計主 要補強纖維兩端截斷處採每隔 10cm 切斷一片之漸層方式處 理,可否充分發揮其端部錨錠作用以提昇樑正彎矩強度,則有 待進一步確認。 (c)建議改善方式: 原設計可於樑底主要補強纖維兩端加設 U 型錨碇纖維,經研究 證實此纖維的補強可以鋼筋混凝土撓曲理論,視纖維為外加鋼 筋加以計算【2】 。 (d)對建築物服務性之影響: 樑構件表面施作複合纖維貼覆,因其增加之厚度或體積有限, 故對整體建物服務性之影響較不顯著。惟若樑構件表面有特殊 飾材時,應一併考量其復原規劃。 134.

(51) 4.施工可行性探討 (a)樑中央底部貼付纖維複合材料補強方式,可視為對原建物使用 空間影響較小之補強方式之一。 (b)纖維複合材料的貼片補強,對原鋼筋混凝土樑之表面光滑度及 折角圓滑度相當敏感,故事前的準備工作應特別注意處理。 (c)纖維貼片的鋪設過程中以橡皮刮刀將氣泡確實去除,以確保複 合材料補強效果。 5.參考單價分析表 單位:元 項次 工. 4 工程項目 料. 名. 稱. RC 柱碳纖維包覆補強 單位 數量. 單價. 複價. 1.敲除鬆動混凝土. 式. 1.00. 200.0. 200.0. 2.裂縫壓力灌注環氧脂. 式. 1.00. 700.0. 700.0. 3.樹脂砂漿修補(工、材). 式. 1.00. 700.0. 700.0. 4.表面研磨高壓空氣吹淨. m. 2. 1.00. 200.0. 200.0. 5.碳纖維包裹. 式. 1.00 5000.0 5000.0. 6.零星損耗. 式. 1.00. 每. m. 2. 單. 135. 200.0 價. 200.0. 計 7,000.0. 2. 單位: m 備. 註. (含所需材料檢驗費用 及週邊損壞復原等).

(52) U型輔助固定纖維 單層FAW300貼片 t=0.0165cm. JO(25x100). JO(25x100) 主要補強纖維五層FAW250貼片 t=0.01375x5=0.06875cm b=21cm. 正彎矩CFRP貼片補強示意圖 SCALE : N.T.S. U型輔助固定纖維 單層FAW250貼片 t=0.01375cm. 主要補強纖維 四層FAW250貼片 t=0.01375x5=0.06875cm b=21cm. A-A SECTION SCALE : N.T.S. 材料規格: 1.CFRP貼片補強用貼片採用碳纖維, 張力強度FP>35500kg/c㎡, 張力模數EP=2366665kg/c㎡, 貼片厚度0.01375cm, 單位面積重量250g/c㎡. 輔助固定纖維 梁. 貼片如需疊接應注意 避免同時疊接. U型固定纖維 FAW250貼片 t=0.01375cm. 第一層貼片 第二層貼片 第三層貼片. 主要補強纖維 FAW250貼片5層 t=0.01375x5=0.06875cm. 第四層貼片 第五層貼片. 貼片續接示意圖. B-B SECTION. SCALE : N.T.S. SCALE : N.T.S. 施工步驟: (a)事前整修部份: 1.敲除混凝土表面粉刷層及劣質部份 2.以樹脂砂漿將混凝土表面補平 3.以砂輪機將表面磨平光滑 4.若補強構件有折角,凸角須作圓滑去角處理,使成圓滑(r=2cm), 若為凹角則須以樹脂砂漿作填角處理,使成圓滑(r=3cm) (b)黏貼纖維材料: 1.以丙酮清洗以處理過之混凝土表面 2.塗刷底膠(底劑) 3.依設計方向鋪設纖維布及塗刷環氧樹脂 4.重覆2.、1.至符於設計層數及方向 注意事項: 1.纖維貼片的鋪設過程中,應確實將纖維浸透樹脂,且須於鋪設過程中 以橡皮刮刀將氣泡確實去除,以確保複合材料補強效果 2.纖維複合材料的貼片補強,對原鋼筋混凝土樑之表面光滑度及折角圓 滑度相當敏感,故事前的準備工作應特別注意處理. 136.

(53) (八)格子樑負彎矩 CFRP 補強工法案例 1.案例出處:台北市某高中校舍修復與結構補強工程。 2.建物類別:校舍。 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,主要補強纖維係施做於樑頂,故推估原設 計目的主要以提昇樑負彎矩強度不足之複合纖維貼片彎矩補強 工法。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 纖維復合材料的補強與鋼鈑相同,在適當的地方需有錨碇措 施,其補強貼片方能有效的發揮效用。至於本設計中樑頂主要 補強纖維兩端截斷處,係採每隔 10cm 切斷一片之漸層方式處 理,惟其延伸長度是否足夠及可否充分發揮端部錨錠作用,進 而實質有效提昇樑負彎矩強度,則應作進一步計算或確認。 (c)建議改善方式: 由於本工法無法採前述於樑頂主要補強纖維兩端加設 U 型錨碇 纖維方式(因為樓版阻隔) ,亦無法如鋼鈑端部施作錨碇螺栓固 定方式(因可能破壞纖維) ,故原設計採延伸長度與漸層截斷設 計方式應為目前可適用方式之一。 (d)對建築物服務性之影響: 樑構件表面施作複合纖維貼覆,因其增加之厚度或體積有限, 故對整體建物服務性之影響較不顯著。惟若樑構件表面有特殊 飾材時,應一併考量其復原規劃。 4.施工可行性探討. 137.

(54) (a)樑中央底部貼付纖維複合材料補強方式,可視為對原建物使用 空間影響較小之補強方式之一。 (b)纖維複合材料的貼片補強,對原鋼筋混凝土樑之表面光滑度及 折角圓滑度相當敏感,故事前的準備工作應特別注意處理。 (c)纖維貼片的鋪設過程中以橡皮刮刀將氣泡確實去除,以確保複 合材料補強效果。 5.參考單價分析表 單位:元 項次 工. 4 工程項目 料. 名. 稱. RC 柱碳纖維包覆補強 單位 數量. 單價. 複價. 1.敲除鬆動混凝土. 式. 1.00. 200.0. 200.0. 2.裂縫壓力灌注環氧脂. 式. 1.00. 700.0. 700.0. 3.樹脂砂漿修補(工、材). 式. 1.00. 700.0. 700.0. 4.表面研磨高壓空氣吹淨. m. 2. 1.00. 200.0. 200.0. 5.碳纖維包裹. 式. 1.00 5000.0. 5000.0. 6.零星損耗 每. 式 m. 2. 1.00. 單. 價. 138. 200.0. 2. 單位: m 備. 註. (含所需材料檢驗 200.0 費用及週邊損壞復 原等). 計 7,000.0.

(55) 主要補強纖維,FAW250貼片5層 t=0.01375x5=0.06875cm,b=40cm. JO(25x100). 正彎矩補強區域. U型一層,水平向一層,FAW250貼片 t=0.01375x2 cm. JO(25x100). 正彎矩多層貼片之段截斷處,需採漸層方式 處理以每隔10 切斷1片為原則. 補強方式詳正彎矩補強圖說. 詳圖一 CFRP端部補強詳圖 SCALE : N T S. 輔助固定纖維,FAW250貼片 t=0.01375,b=60cm. 主要補強纖維,FAW250貼片5層 t=0.01375x5=0.06875cm,b=40cm. 多層貼片之裁斷處,需採漸層方式 處理以每10cm切斷一片為原則. A-A SECTION SCALE : N.T.S. 補強方式詳正彎矩補強圖說. 現有RC牆. 以樹脂砂漿作填角 填角半徑r=3cm. B-B SECTION SCALE : N.T.S. 施工步驟: (a)事前整修部份: 1.敲除混凝土表面粉刷層及劣質部份 2.以樹脂砂漿將混凝土表面補平 3.以砂輪機將表面磨平光滑 4.若補強構件有折角,凸角須作圓滑去角處理,使成圓滑(r=2cm), 若為凹角則須以樹脂砂漿作填角處理,使成圓滑(r=3cm) (b)黏貼纖維材料: 1.以丙酮清洗以處理過之混凝土表面 2.塗刷底膠(底劑) 3.依設計方向鋪設纖維布及塗刷環氧樹脂 4.重覆2.、1.至符於設計層數及方向. 主要補強纖維,FAW250貼片 t=0.01375x5=0.06875cm,b=40cm 輔助固定纖維,FAW250貼片 t=0.01375,b=60cm. 主要補強纖維,FAW250貼片 t=0.01375x5=0.06875cm,b=40cm 輔助固定纖維,FAW250貼片 t=0.01375,b=60cm. 水平垂直各一層, FAW250貼片 t=0.01375x2cm. 注意事項: 1.纖維貼片的鋪設過程中,應確實將纖維浸透樹脂,且須於鋪設過程中 以橡皮刮刀將氣泡確實去除,以確保複合材料補強效果 2.纖維複合材料的貼片補強,對原鋼筋混凝土樑之表面光滑度及折角圓 滑度相當敏感,故事前的準備工作應特別注意處理. U型一層,水平向一層, FAW250貼片 t=0.01375x2cm. C-C SECTION. D-D SECTION SCALE : N.T.S. 139. SCALE : N.T.S.

(56) (九)樑擴大斷面補強工法案例 1 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/11F) 。 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,原樑斷面採新增主筋及箍筋方式擴大斷 面,並於最後完成面包覆 PL6mm U 型鋼鈑(封模用) ,故推估原 設計主要為提昇原樑不足之彎矩及剪力強度。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 原設計新增樑主筋端部採錨錠於擴大柱斷面內方式,若其主筋 錨錠細節符於 RC 相關規範要求(原設計未說明施工細節) ,則 其提昇原樑構件彎矩強度之功效應屬可靠。又新增樑箍筋係採 植筋於原樑或版內 10cm∼25cm,未能連貫與形成封閉型式,故 其提昇原樑構件剪力強度及圍束作用之成效應屬不可靠。 (c)建議改善方式: 新增樑箍筋施作方式建議宜以完整封閉型式為考量,如包覆樑 面及樓版穿孔方式;另新增 U 型鋼鈑若僅作為新增混凝土澆置 時封模用,建議可改採木模以減輕結構體重量,若 U 型鋼鈑視 為結構補強的一部份,則鋼鈑之黏結細節應再詳細設計。 (d)對建築物服務性之影響: 若僅部分樑加大斷面,在外觀上將甚為明顯。此外,因建築物 之樑下淨高減少,對整體使用空間亦將有顯著影響。 4.施工可行性探討 (a)原設計新增雙 L 型箍筋搭接及細部施做方式未明確說明。. 140.

(57) (b)施工步驟第 4、5 項未於原設計圖中明確標示及說明,實際施 做時恐引致施工廠商與監造人員疑慮或爭議,建議可於設計圖 中加註標示或說明。 (c)新增樑底主筋其端部錨錠於柱內部分,原設計圖並未提供相關 細部設計圖,建議應詳加檢核及加註說明施工細節或步驟,以 提供承包商施工依據。 (d)U 型鋼鈑應配合現場化學錨栓實際植入位置後,再選擇適當開 孔位置。另澆置混凝土時,U 型鋼鈑僅靠化學錨栓固定於原樑 構件,其支撐力量是否足夠、及右側較長化學錨栓是否隨混凝 土澆置重量增加,而導致封模鋼鈑變位或有其他施工安全疑慮 等,施工時應特別注意。 5.參考單價分析表 單位:元 項次 工. 13 料. 工程項目 名. 稱. 樑擴大斷面補強 單位 數量. 2. 單價. 單位: m 複價. 備. 註. 1.210Kg/cm 混土. m. 3. 0.46. 2,100.0. 966.0 含澆置搗實. 2.鋼筋. Kg. 63.98. 16.0. 1,023.7 含彎紮組立. 3.PL6mm 鋼鈑. m. 2. 2.70. 1,200.0. 4.M-20 化學錨栓料工. 支. 20.00. 250.0. 5,000.0. 5.植筋(#5). 支. 18.00. 200.0. 3,600.0 含鑽孔及藥劑. 6.混凝土保護層敲除. m. 3. 0.05. 5,000.0. 8.披土、打磨及刷水泥漆. m. 2. 1.70. 110.0. 187.0 或用原裝修材復原. 9.零星工料. 式. 1.00. 333.3. 333.3. 每. m. 單. 141. 價. 計. 3,240.0 含組立. 250.0. 14,600.0. 含清潔表面及清除 運棄.

(58) 編號 3 補強方式:梁擴大斷面與柱寬(70cm),梁深加深(30cm). 施工步驟: 1.欲將擴大梁之粉刷層敲除且打毛保護層,並於相鄰柱端樓板上 開口,以供灌注混凝土。 2.以鋼筋探測機測出梁主、箍筋位置。 3.避開梁之主、箍筋位置,每隔10cm植入一排M20化學錨栓,供 鋼鈑封模支撐固定用。 4.同化學錨栓植入方式,於梁之適當位置植入2-#4@20cm,供新舊 梁面剪力連結用。 5.同化學錨栓植入方式,於版或梁之適當位置植入箍筋1-#4@15cm ~25cm。 6.按圖面配置主筋,並將主筋錨定入相鄰擴大柱內之遠端。 7.以PL6mm鋼鈑封模,並於上方樓版開口處注入280kg/c㎡混凝土(最 大粒徑Dmax3/8")。 8.PL6mm鋼鈑與原混凝土面間若縫隙大於4mm以上,可先以無收縮水 泥砂漿填充孔隙後再以EPOXY灌注填縫。若縫隙小於4mm,則直接 以EPOXY填縫。 9.於鋼鈑面上點焊鋼絲網(網目不得大於2.5cmx2.5cm) 10.以1:3水泥砂漿粉刷後,恢復原外觀。 11.本工程施工接縫處若無法平整時,容許10mm以下之誤差。. 2FL. 二層 梁G1,G7 擴大施工示意圖 SCALE : N.T.S. 箍筋B : 1-#5@12 (型式詳圖D) 植入段. M20化學錨栓. 植入段. 原 RC 梁. 圖C 箍筋A : 1-#5@12 2-#5@12 箍筋A : 1-#5@12 (型式詳圖C). 圖D. U型PL6mm鋼鈑. 箍筋B : 1-#5@12. 6-#10. A-A SECTION(中央區). 植入段. M20化學錨栓. 植入段. 箍筋B : 1-#5@12 (型式詳圖D). 原 RC 梁. 圖C 箍筋A : 1-#5@12 2-#5@12 箍筋A : 1-#5@12 (型式詳圖C). 圖D. U型PL6mm鋼鈑. 箍筋B : 1-#5@12. 3-#10. B-B SECTION(端部區). 142.

(59) (十)樑擴大斷面補強工法案例 2 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/11F) 。 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,原樑構件兩側採新增主筋及箍筋,再以澆 置新增混凝土方式擴大原樑斷面,初步推估應為樑剪力及彎矩 強度補強設計。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 新增樑主筋(#8)兩端分別採植入原柱構件方式,依據 4-1-2 節及 4-2 節內容所述,其可否視為標準主筋配置細節、及完整 發揮應有樑主筋強度與行為之可靠度有待進一步確認。另原設 計新增樑箍筋部份未明確交代施工細節或施工大樣圖,故其可 否擔負如一般樑封閉式箍筋行為之可靠度亦有待釐清。 (c)建議改善方式: 新增樑主筋建議可配合兩端柱構件已擴大斷面設計,直接延伸 及彎勾錨入新增柱擴大斷面內,同時藉由新增柱橫向箍筋或繫 筋圍束作用,應可提昇樑構件主筋標準彎勾配置之可靠度。另 新增樑箍筋部份,建議可貫穿原樑構件並形成封閉型配置,以 提高圍束作用之可靠度。 (d)對建築物服務性之影響: 由於原樑構件已加大斷面,故在外觀上將甚為明顯。此外,因 建築物之樑下淨高減少,對整體使用空間亦將有顯著影響。 4.施工可行性探討. 143.

(60) (a)原設計圖說中施工步驟僅述及幾項概念性施工觀念,並未詳細 說明施工流程或應注意事項。 (b)由於新增樑斷面空間有限,新混凝土澆置時將較一般新建工程 困難度高,故實際施工過程中需特別注意澆置位置、順序及搗 實動作。 (c)本工法鋼筋植筋根數眾多,實際施工過程中應需注意避免破壞 舊有樑構件鋼筋配置或管線。 (d)本工法屬傳統混凝土修復補強工法之一,施工過程中對現有構 件周邊配置及裝修材可能造成程度不一損壞,故應一併考量其 復原規劃與設計。另新增混凝土澆置完成後,因構材斷面明顯 增加,對建物使用空間與機能之影響亦應審慎評估。 5.參考單價分析表 單位:元 項次 4 工程項目 工 料 名 稱 單位 3 1.210Kg/cm2 混土 m 2.鋼筋 Kg 2 3.清水模板 m 4.植筋(#3) 支 3 5.混凝土保護層敲除 m 6.梁腹鑽孔 處 2 7.披土、打磨及刷水泥漆 m 8.零星工料 式 每 m. 擴大梁補強 數量 單價 0.25 2100.0 63.98 16.0 500.0 850.0 15.0 150.0 0.05 5000.0 10.0 150.0 1.70 110.0 1.00 324.5 單 價 計. 144. 單位: m 備 註. 複價 525.0 含澆置搗實 1023.7 含彎紮組立 850.0 含組立及拆模 2250.0 含鑽孔及藥劑 240.0 含清潔表面及清除運棄 1500.0 供樑主筋貫穿 187.0 或用原裝修材復原 324.5 6900.0.

(61) 柱擴大斷面 植筋(#8). 新打混凝土. 新增主筋. 原RC梁. 柱. 柱. 植筋#3@20cm. 平面圖 植筋#3@20cm. 新增上層主筋(#8). 梁. 梁. 植筋#3@20cm. 新增下層主筋(#8). 新增箍筋(#3@10). 立面圖. 原RC梁. 施工步驟: 1.敲除鋼筋混凝土柱粉刷層及鬆動混凝土 2.增設主筋植筋 3.配置補強主筋及橫箍 4.封模澆灌3000psi混凝土 5.拆模養護 6.1:3水泥砂漿粉刷後復原. 植筋#3@20cm. A-A剖面圖. 註:地下層擴梁位置詳圖S-4(B1-B7). 擴梁補強工法示意圖. 145.

(62) (十一)樑擴大斷面補強工法案例 3 1.案例出處:築巢專案-協助受損集合式住宅擬定修繕補強計畫。 2.建物類別:集合式住宅(B1/12F) 。 3.基本力學初步分析 (a)設計原意探討: 依原設計圖說內容,原樑構件兩側採新增主筋及箍筋,再以澆 置新增混凝土方式擴大原樑斷面,初步推估應為樑剪力及彎矩 強度補強設計。 (b)對應 RC 基本力學之說明與可能疑義: 新增樑主筋(#10)兩端分別延伸與錨錠至原柱構件擴大斷面 內,依 4-1-2 節內容所述,對新增主筋能有效發揮應力及行為 方面應屬可靠度。 (c)建議改善方式:無。 (d)對建築物服務性之影響: 原樑構件因斷面明顯增加,故對使用空間及外觀將有顯著影 響。此外,建築物之樑下淨高亦將減少。 4.施工可行性探討 (a)本工法施工細節較一般新建工程繁複,尤應需注意新增主筋、 箍筋之搭接、錨錠及彎勾細節。 (b)另由於新增樑斷面空間有限,新混凝土澆置時將較一般新建工 程困難度高,故實際施工過程中需特別注意澆置位置、順序及 搗實動作。 (c)又因本工法屬傳統混凝土修復補強工法之一,施工過程中對現 有構件周邊配置及裝修材可能造成程度不一損壞,故應一併考. 146.

(63) 量其復原規劃與設計。另新增混凝土澆置完成後,因構材斷面 明顯增加,對建物使用空間與機能之影響亦應審慎評估。 5.參考單價分析表 單位:元 項次 工. 17 工程項目 擴大RC 樑斷面補強(110cm×80cm) 料. 名. 稱. 單位 3. 數量. 單價. 0.66 1850.0. 複價. 單位: m 備. 1221.0 含澆置搗實. 1.210Kg/cm2 混凝土. m. 2.鋼筋. Kg. 178.05. 15.0. 3.模板. m. 2. 2.70. 450.0. 1215.0 含組立及拆模. 4.植筋(#4). 支. 10.00. 140.0. 1400.0 含鑽孔及藥劑. 5.混凝土粉刷層敲除. m. 6.梁腹鑽孔. 處. 0.00. 100.0. 0.0 供樑主筋貫穿. 7.樓板鑽孔. 處. 13.33. 70.0. 933.3 供樑箍筋貫穿. 8.表面飾材復原. m. 2. 2.70. 400.0. 9.零星工料. 式. 1.00. 947.8. 每. m. 單. 3. 價. 0.07 2000.0. 計. 147. 註. 2670.8 含彎紮組立. 132.0 含清潔表面及清除運棄. 1080.0. 需配合現況採原飾材修復 方式(如磁磚或水泥漆). 947.8 含週邊損壞復原 9,600.0.

數據

圖 4-6 新增剪力牆設計之植筋 剪力摩擦面補強工程 全部新建工程 新建工程與補強工程之配筋較為類似摩擦剪力筋行為剪力摩擦面類似植筋
圖 4-7 樑 U 型貼片剪力補強  如圖 4-8 所示之樑 U 型貼片彎矩補強工法,鋼板貼片並未延伸至樑 柱接頭內,在學理上與鋼筋混凝土正彎矩主筋設計並未完全相符。  圖 4-8  樑 U 型貼片彎矩補強  如圖 4-9 所示之既有 RC 牆貼片補強工法。依據實驗證實,RC 牆貼 片確實可增加抗橫力強度,然而,貼片本身並未延伸至與樑或柱交接之 剪力摩擦面內,在學理上與鋼筋混凝土牆之主筋設計並不完全相符,地 震橫力是否會傳達到牆內仍有疑慮。  建議封閉型貼片非封閉型貼片僅補強單側效果應屬不佳單側補強,補強非
圖 4-9  既有 RC 牆貼片補強  如圖 4-10 所示之 RC 柱貼片補強工法。不論其為鋼板或複合纖維貼 片,其圍束之效果確已經實驗證實。然上下層之連續性則為最大之疑 慮,在學理上與鋼筋混凝土柱之主筋連續設計並不完全相符,其彎矩之 補強效果尚有待確認。  圖 4-10 RC 柱貼片補強  既有RC牆A貼片補強強效果有待再確剪力摩擦面,補貼片無法延伸至認。貼片補強圍束增加,韌性應屬尚可,惟上下層無法連續,補強效果有待確認。 鋼鈑貼片補強,其上下層部分藉此化學螺栓錨錠,是否真能達成類似柱主筋上下層連續之效

參考文獻

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