低矮鋼筋混凝土沿街店鋪住宅典型開口外牆耐震性能提昇之實驗研究

低矮鋼筋混凝土沿街店鋪住宅典型

開口外牆耐震性能提昇之實驗研究

內政部建築研究所委託研究報告

中華民國 103 年 12 月

PG10301-0475

103301070000G0039

低矮鋼筋混凝土沿街店鋪住宅典型

開口外牆耐震性能提昇之實驗研究

受委託者：國立台灣科技大學營建系

研究主持人：歐昱辰

研究助理：周裕清

研究助理：張艮瑋

研究助理：梁展瑜

內政部建築研究所委託研究報告

中華民國 103 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

目次... 1 表次... III 圖次... V 摘要... XIX ABSTRACT ... XXIII 第一章 緒論 ... 1 第一節 研究緣起與背景... 1 第二節 研究目的... 3 第三節 研究方法... 4 第二章 文獻回顧 ... 9 第一節 文獻資料之蒐集及分析... 9 第三章 實驗計畫 ... 55 第一節 試體設計... 55 第二節 沿街店鋪式住宅之癥結點歸納... 57 第三節 牆體性能提升策略... 60 第四節 試體製作... 70 第四章 試體反覆載重試驗結果 ... 111 第五章 低矮鋼筋混凝土沿街店鋪式住宅耐震評估方法 ... 199 第一節 側推分析塑鉸設定... 200 第二節 實際案例分析... 231 第六章 結論與建議 ... 255

第一節 結論... 255 第二節 建議... 256 附錄一 期初評選會議記錄... 259 附錄二 專家座談會會議記錄與簽到表... 267 附錄三 期中會議審查記錄... 273 附錄四 期末會議審查記錄... 281 參考書目... 281

表次

表 1- 1 預定之研究進度 ... 6 表 3- 1 混凝土圓柱試體澆置取樣 28 天抗壓強度及試驗前抗壓強度 ... 56 表 3- 2 鋼筋取樣拉伸試驗結果 ... 70 表 3- 3 續接器之拉伸試驗結果 ... 73 表 3- 4 混凝土圓柱試體澆置取樣之 28 天抗壓強度及試驗前抗壓強度 ... 77 表 5- 1 梁撓曲塑鉸參數 ... 201 表 5- 2 梁剪力塑鉸參數 ... 202 表 5- 3 鋼筋混凝土牆之撓曲塑鉸 ... 211 表 5- 4 鋼筋混凝土牆剪力塑鉸 ... 216 表 5- 5 撓曲塑鉸 ... 224 表 5- 6 剪力塑鉸 ... 225 表 5- 7 材料性質 ... 233 表 5- 8 載重效應 ... 234 表 5- 9 耐震評估模型之結構性質 ... 235

圖次

圖 1- 1 研究流程圖 ... 5 圖 2- 1 牆體初步強度計算所考慮的力量配置 ... 12 圖 2- 2 特殊邊界構材 ... 13 圖 2- 3 普通邊界構材 ... 13 圖 2- 4 法二決定邊界構材 ... 15 圖 2- 5 牆墩上側與下側水平鋼筋傳遞剪力 ... 16 圖 2- 6 柱圍束箍筋配置例 ... 18 圖 2- 7 對角向鋼筋外圍束規定，(a)立面；(b)斷面 ... 19 圖 2- 8 壓桿型式 ... 22 圖 2- 9 通過壓桿之鋼筋 ... 22 圖 2- 10 對角向鋼筋內圍束規定，(a)立面；(b)斷面 ... 23 圖 2- 11 低矮結構牆剪力破壞模式：(a)與(b)剪拉破壞；(c)與(d)剪壓破壞；(e) 牆底摩擦剪力破壞 ... 24 圖 2- 12 具開口之低矮結構牆壓拉桿模型 ... 25 圖 2- 13 試體設計與加載系統 ... 26 圖 2- 14 最大側力時最大與最小主應力分布 ... 26 圖 2- 15Warashina 等研究之試體設計 ... 27 圖 2- 16 Warashina 等研究測試結果與分析比對 ... 27 圖 2- 17 Sakurai 等研究之試體外觀 ... 28 圖 2- 18 Sakurai 等研究之試體加載方式與測試結果 ... 28 圖 2- 19 Ermine 等研究之試體加載方式、試體設計、試驗結果 ... 28 圖 2- 20 李宏仁研究試體之設計及測試結果: (a)試體 A；(b)試體 B ... 29 圖 2- 21 許茂雄教授研究之分析結果: (a)一樓補強前之 Q-A 曲線(上)及耐震診

斷圖(下)；(b)一樓補強後之 Q-A 曲線(上)及耐震診斷圖(下) ... 30 圖 2- 22 黃世建教授研究試體之設計與測試結果:大面積開一窗 ... 31 圖 2- 23 黃世建教授研究試體之設計與測試結果:開兩窗 ... 32 圖 2- 24 黃世建教授研究試體之設計與測試結果:開一門 ... 33 圖 2- 25 李有豐教授研究之非韌性雙層雙跨含牆 RC 構架之擬動態分析試體設 計及試驗結果：(a)試體未補強前最大加速度為 2.0 時之遲滯迴圈；(b)試體補 強後最大加速度為 2.0 時之遲滯迴圈 ... 34 圖 2- 26 試體之設計: (a)中型牆板試體鋼筋及鋼板配置參數表；(b)低型牆板試 體鋼筋及鋼板配置參數表；(c)扇形配筋設計 ... 36 圖 2- 27 試體之測試結果: (a)試體 MWG1 載重-總位移圖；(b)試體 MWG2 載 重-總位移圖；(c)試體 MWG3 載重-總位移圖；(d)試體 LWG1 載重-總位移 圖；(e)試體 LWG2 載重-總位移圖 ... 37 圖 2- 28 實驗試體之意示圖 ... 38 圖 2- 29 五座雙層雙垮試體之意示圖 ... 39 圖 2- 30(a)試體 NFL-W；(b)試體 NFL-W/rc；(c)試體 NFL-W 之力量位移曲線； (d)試體 NFL-W/rc 之力量位移曲線 ... 39 圖 2- 31 構架補強前(NFL-W)與補強後(NFL-W/rc)之差異 ... 40 圖 2- 32(a)試體 PMRF 配置圖；(b)試體 PMRF 立面圖；(c)試體 WMRF 配置圖； (d)試體 WMRF 立面圖 ... 41 圖 2- 33 PMRF/rc 試體之意示圖 ... 41 圖 2- 34(a)試體 PMRF；(b) 試體 PMRF 之力量-位移曲線；(c)試體 WMRF；(d) 試體 WMRF 位移曲線；(e)試體 PMRF/rc；(f)試體 PMRF/rc 之力量-位移曲線 ... 42 圖 2- 35 試體 PMRF、試體 WMRF、試體 PMRF/rc 之力量-位移比較 ... 43 圖 2- 36 試體之設計(試體 LW1R 為試體 LW1 破壞後直接進行 CEDP 對角補強) ... 44 圖 2- 37 中型邊柱剪力牆以 CFRP 對角線補強意示圖 ... 45 圖 2- 38 低型邊柱剪力牆以 CFRP 對角線補強意示圖 ... 45 圖 2- 39 (a)MW1 試體載重位移曲線；(b)LW1 試體載重位移曲線；(c)LW1R 試

體載重位移曲線；(d)LW1C 試體載重位移曲線；(e)LW1Ca 試體載重位移曲 線；(f)MW1C 試體載重位移曲線；(g)MW1C2 試體載重位移曲線。 ... 47 圖 2- 40 開口牆之尺寸及 a、b 尺寸 ... 48 圖 2- 41 (a) H-3 試體；(b) H-3 試體之頂點載重位移關係比較；(c) H-4 試體；(d) H-4 試體之頂點載重位移關係比較；(e) H-5 試體；(f) H-5 試體之頂點載重位 移關係比較；(g) H-6 試體；(h) H-6 試體之頂點載重位移關係比較；(i) H-7 試體；(j) H-7 試體之頂點載重位移關係比較；(k) H-8 試體；(l) H-8 試體之頂 點載重位移關係比較 ... 50 圖 2- 42 台灣典型之屋後外牆開口配置 ... 52 圖 2- 43 (a)DIANA 模擬模型；(b) DIANA 模擬模型受反覆載重之力學行為 .. 52 圖 2- 44 最佳化開口配置 ... 53 圖 3- 1 試體試驗加載方式示意圖 ... 56 圖 3- 2 反覆載重歷程 ... 56 圖 3- 3 傳統沿街店鋪式住宅屋後外牆開口示意圖 ... 57 圖 3- 4 102 年度實尺寸開口牆體反覆載重試驗結果及側推分析遲滯迴圈 ... 58 圖 3- 5 增設邊界構材 ... 60 圖 3- 6 邊界構材，(a)整體；(b)窗左(閉合箍筋延伸到基礎上緣)；(c)窗右(閉合 箍筋延伸置窗下緣 20 cm，等於一倍構材深度，避免與對角向鋼筋衝突(試體 6)) ... 61 圖 3- 7 試體四至六水平向鋼筋彎鉤錨定進邊界材 ... 61 圖 3- 8 密集配置鋼筋 ... 62 圖 3- 9 密集配置鋼筋及每交點彎鉤繫筋 ... 62 圖 3- 10 配置對角向鋼筋 ... 63 圖 3- 11 對角向壓力鋼筋 ... 63 圖 3- 12 試體 1(a)牆立面圖(配筋圖)；(b)牆斷面圖；(c)柱斷面圖 ... 64 圖 3- 13 試體 2(a)牆立面圖(配筋圖)；(b)牆斷面圖；(c)柱斷面圖 ... 65 圖 3- 14 試體 3(a)牆立面圖(配筋圖)；(b)牆斷面圖；(c)柱斷面圖 ... 66 圖 3- 15 試體 4(a)牆立面圖(配筋圖)；(b)牆斷面圖；(c)邊界構材斷面圖；(d)水

平鋼筋彎鉤錨定進邊界構材斷面圖 ... 67 圖 3- 16 試體 5(a)牆立面圖(配筋圖)；(b)牆斷面圖；(c)邊界構材斷面圖；(d)水 平鋼筋錨定進邊界構材斷面圖 ... 68 圖 3- 17 試體 6(a)牆立面圖(配筋圖)；(b)牆斷面圖；(c)邊界構材斷面圖；(d)水 平鋼筋錨定進邊界構材斷面圖 ... 69 圖 3- 18 鋼筋拉力試驗-台灣科技大學材料實驗室 ... 71 圖 3- 19 架設 NDI 量測受拉鋼筋之伸長率 ... 71 圖 3- 20 力量(萬能試驗機讀數)與位移(NDI 讀數)同步接收數據 ... 72 圖 3- 21 續接器產品試驗報告(符合 SA 級標準) ... 73 圖 3- 22 (a)續接器拉力試驗；(b)破壞在母材 ... 74 圖 3- 23 續接器 ... 74 圖 3- 24 粒料配比表: (a)一般配比；(b)細顆粒配比 ... 76 圖 3- 25 試體 1~6 應變計位置 ... 80 圖 3- 26 邊界構材底部應變計黏貼並由底部順線接附接收器 ... 81 圖 3- 27 對角向鋼筋應變計位置 ... 81 圖 3- 28 對角向鋼筋底緣應變計及由底部順線 ... 82 圖 3- 29 應變計線由牆底部順出待接 ... 82 圖 3- 30 LVDT 架設位置 ... 83 圖 3- 31 角度計架設位置 ... 84

圖 3- 32 OPTOTRAK Certus HD System ... 85

圖 3- 33 未開口牆及開口牆之 Marker(紅外線反射器)佈置位置 ... 86 圖 3- 34 試體六(有對角向鋼筋)之實驗加載方向 ... 88 圖 3- 35 對角向鋼筋上下肢示意圖 ... 89 圖 3- 36 左上-右下斜對角向鋼筋彎鉤錨定進基礎-柱接頭，(a) 斜向鋼筋錨定進 接頭；(b) 彎鉤錨定進接頭，調整發展長度及角度；(c) 待上肢續接 ... 91 圖 3- 37 左下-右上斜對角向鋼筋下肢部分，(a) 彎鉤錨定進基礎；(b)待上肢續 接 ... 92

圖 3- 38 左下-右上斜對角向鋼筋上肢由柱外側插入，微調發展長度及角度 . 93 圖 3- 39 左上-右下斜鋼筋定位，(a)邊界構材之閉合箍筋套入邊界構材主筋及 其中一支對角向鋼筋；(b)邊界構材閉合箍筋配合對角向鋼筋一起固定；(c) 調整角度並固定續接器 ... 94 圖 3- 40 (a)廠商提供續接器之分解構造圖；(b)實物分解構造 ... 95 圖 3- 41 步驟(1)示意圖 ... 95 圖 3- 42 步驟(2)示意圖 ... 96 圖 3- 43 步驟(3)示意圖 ... 97 圖 3- 44 試體放樣及鋼筋進場 ... 97 圖 3- 45 (a)、(b)基礎鋼筋籠組立；(c)、(d)PVC 管埋入基礎；(e)吊勾設置 .... 98 圖 3- 46 柱主筋及閉合箍筋埋入基礎 ... 99 圖 3- 47 牆垂直鋼筋埋入基礎 ... 99 圖 3- 48 對角向鋼筋埋入基礎 ... 100 圖 3- 49 試體一至三基礎封模 ... 100 圖 3- 50 試體一至三基礎灌漿 ... 101 圖 3- 51 試體一至三基礎拆模 ... 101 圖 3- 52 試體基礎拆模後，綁紮其上柱箍筋及牆水平筋 ... 102 圖 3- 53 試體一至四牆體繫筋，模擬典型街屋間距 ... 102 圖 3- 54 試體四至六基礎拆模後，綁紮柱筋、牆筋、邊界構材 ... 104 圖 3- 55 對角向鋼筋組裝步驟 ... 106 圖 3- 56 試體牆、柱封模 ... 107 圖 3- 57 試體牆、柱封完模後，綁紮試體加載頂梁鋼筋 ... 107 圖 3- 58 試體澆置牆、柱及加載頂梁 ... 108 圖 3- 59 試體拆除模板 ... 109 圖 3- 60 試體拆除模板(油漆完成) ... 109 圖 4- 1 試體二在+0.25% drift 下裂縫情況 ... 113

圖 4- 2 裂縫沿壓桿直至基礎上緣承壓面 ... 114 圖 4- 3 試體二在+0.25% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 115 圖 4- 4 試體二在-0.25% drift 下裂縫情況 ... 116 圖 4- 5 試體二在-0.25% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 116 圖 4- 6 試體二在+0.375% drift 下裂縫情況 ... 117 圖 4- 7 試體二在+0.375% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 118 圖 4- 8 試體二在-0.375% drift 下裂縫情況 ... 119 圖 4- 9 試體二在-0.375% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 119 圖 4- 10 試體二在+0.5% drift 下裂縫情況 ... 120 圖 4- 11 多數正向裂縫交會負向裂縫 ... 121 圖 4- 12 試體二在+0.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 121 圖 4- 13 試體二在-0.5% drift 下裂縫情況 ... 122 圖 4- 14 數條直接由接頭貫穿至基礎之裂縫 ... 123 圖 4- 15X 試體二在-0.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 123 圖 4- 16 試體二在+0.75% drift 下裂縫情況 ... 124 圖 4- 17 試體二在+0.75% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 125 圖 4- 18 試體二在-0.75% drift 下裂縫情況 ... 126 圖 4- 19 既有裂縫寬度增加 ... 126 圖 4- 20 試體二在-0.75% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 127 圖 4- 21 試體二在+1.0% drift 下裂縫情況 ... 128 圖 4- 22 既有裂縫寬度增加 ... 128 圖 4- 23 試體二在+1.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 129 圖 4- 24 試體二在-1.0% drift 下裂縫情況 ... 130 圖 4- 25 既有裂縫寬度增加 ... 130 圖 4- 26 試體二在-1.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 131

圖 4- 27 試體三在+0.25% drift 下裂縫情況 ... 132 圖 4- 28 (a)裂縫直接貫穿至窗邊緣；(b)開口四周 45 度斜向裂縫 ... 132 圖 4- 29 試體三在+0.25% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 133 圖 4- 30 試體三在-0.25% drift 下裂縫情況 ... 134 圖 4- 31 試體-0.25% drift 窗裂縫情況 ... 134 圖 4- 32 試體門上方裂縫情況 ... 134 圖 4- 33 試體三在-0.25% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 135 圖 4- 34 試體三在+0.375% drift 下裂縫情況 ... 136 圖 4- 35 試體+0.375% drift 窗裂縫情況 ... 136 圖 4- 36 試體三在+0.375% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 137 圖 4- 37 柱部分裂縫延伸至另一面 ... 137 圖 4- 38 試體三在-0.375% drift 下裂縫情況 ... 138 圖 4- 39 試體三在-0.375% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 139 圖 4- 40 試體三在+0.5% drift 下裂縫情況 ... 140 圖 4- 41 試體三在+0.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 140 圖 4- 42 試體三在-0.5% drift 下裂縫情況 ... 141 圖 4- 43 試體三在-0.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 142 圖 4- 44 試體三在+0.75% drift 下裂縫情況 ... 143 圖 4- 45 試體三在+0.75% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 143 圖 4- 46 試體三在-0.75% drift 下裂縫情況 ... 144 圖 4- 47 試體三在-0.75% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 145 圖 4- 48 試體三在+1.0% drift 下裂縫情況 ... 146 圖 4- 49 試體三在+1.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 146 圖 4- 50 試體三在-1.0% drift 下裂縫情況 ... 147 圖 4- 51 試體三在-1.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 148

圖 4- 52 試體三在+1.5% drift 下裂縫情況 ... 149 圖 4- 53 窗與門間之小柱嚴重剪力破壞 ... 149 圖 4- 54 試體三在+1.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 150 圖 4- 55 試體三在-1.5% drift 下裂縫情況 ... 151 圖 4- 56 牆體正負向壓桿交會區嚴重剝落 ... 151 圖 4- 57 試體三在-1.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 152 圖 4- 58 試體三在+2.0% drift 下裂縫情況 ... 153 圖 4- 59 試體三在+2.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 154 圖 4- 60 試體三在-2.0% drift 下裂縫情況 ... 155 圖 4- 61 試體三在-2.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 155 圖 4- 62 試體三在+3.0% drift 下裂縫情況 ... 156 圖 4- 63 試體三在+3.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 156 圖 4- 64 試體三在-3.0% drift 下裂縫情況 ... 157 圖 4- 65 試體三在-3.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 158 圖 4- 66 試體六在+0.25% drift 下裂縫情況 ... 159 圖 4- 67 關鍵斷面上半部密布之裂縫發展 ... 159 圖 4- 68 關鍵斷面下半部密布之裂縫發展 ... 159 圖 4- 69 試體六在+0.25% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 160 圖 4- 70 試體六在-0.25% drift 下裂縫情況 ... 161 圖 4- 71 牆體密布之細微交叉裂縫 ... 161 圖 4- 72 試體六在+0.25% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 162 圖 4- 73 試體六在+0.375% drift 下裂縫情況 ... 163 圖 4- 74 試體三在+0.375% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 163 圖 4- 75 試體六在-0.375% drift 下裂縫情況 ... 164 圖 4- 76 試體六在-0.375% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 165

圖 4- 77 試體二在+0.5% drift 下裂縫情況 ... 166 圖 4- 78 多數正向裂縫交會負向裂縫，密布於全牆面 ... 166 圖 4- 79 試體六在+0.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 167 圖 4- 80 試體六在-0.5% drift 下裂縫情況 ... 168 圖 4- 81 試體六在-0.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 168 圖 4- 82 試體六在+0.75% drift 下裂縫情況 ... 169 圖 4- 83 牆關鍵斷面正負向裂縫交會 ... 170 圖 4- 84 試體六在+0.75% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 171 圖 4- 85 試體六在-0.75% drift 下裂縫情況 ... 171 圖 4- 86 試體六在-0.75% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 172 圖 4- 87 試體六在+1.0% drift 下裂縫情況 ... 173 圖 4- 88 試體六在+1.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 173 圖 4- 89 試體六在-1.0% drift 下裂縫情況 ... 174 圖 4- 90 窗右上角(壓桿承壓區)保護層剝落 ... 175 圖 4- 91 試體六在-1.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 176 圖 4- 92 試體六在+1.5% drift 下裂縫情況 ... 176 圖 4- 93 負向壓桿承壓區持續剝落，裂縫密布於關鍵斷面區 ... 177 圖 4- 94 試體六在+1.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 177 圖 4- 95 試體六在-1.5% drift 下裂縫情況 ... 178 圖 4- 96 窗右上承壓區持續剝落，且牆體水平向鋼筋挫曲 ... 179 圖 4- 97 試體六在-1.5% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 179 圖 4- 98 試體六在+2.0% drift 下裂縫情況 ... 180 圖 4- 99 正向壓桿承壓區剝落，負向承壓區水平向鋼筋拉緊 ... 180 圖 4- 100 試體六在+2.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 181 圖 4- 101 試體六在-2.0% drift 下裂縫情況 ... 182

圖 4- 102 壓桿承壓區破壞往上擴展 ... 182 圖 4- 103 開口間小柱由剪力破壞轉為撓曲破壞，上緣產生塑鉸 ... 183 圖 4- 104 試體六在-2.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 183 圖 4- 105 試體六在+3.0% drift 下裂縫情況 ... 184 圖 4- 106 試體六在+3.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 185 圖 4- 107 試體六在-3.0% drift 下裂縫情況 ... 186 圖 4- 108 試體六在-3.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 186 圖 4- 109 試體六在+4.0% drift 下裂縫情況 ... 187 圖 4- 110 中間對角向鋼筋斷裂 ... 188 圖 4- 111 關鍵斷面區側視圖 ... 189 圖 4- 112 關鍵斷面區正視圖 ... 189 圖 4- 113 門及窗間之小柱，速鉸區破壞情形 ... 189 圖 4- 114 試體六在+4.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 190 圖 4- 115 試體六在-4.0% drift 下裂縫情況 ... 191 圖 4- 116 關鍵斷面區破壞情形 ... 191 圖 4- 117 第二支對角向鋼筋拉斷 ... 192 圖 4- 118 門及窗間之小柱塑鉸區破壞情形 ... 192 圖 4- 119 試體三在-3.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 193 圖 4- 120 試體六在+5.0% drift 下裂縫情況 ... 194 圖 4- 121 試體六在+5.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 195 圖 4- 122 試體六在-5.0% drift 下裂縫情況 ... 195 圖 4- 123 對角向鋼筋全斷 ... 196 圖 4- 124 試體六在-5.0% drift 下裂縫情況(a)右柱面(b)左柱面 ... 197 圖 5- 1 梁撓曲塑鉸之正規化載重變形圖 ... 200 圖 5- 2 梁剪力規化載重變形圖 ... 202

圖 5- 3 梁塑鉸計算程序 ... 203 圖 5- 4 柱撓曲塑鉸之正規化載重變形曲線 ... 204 圖 5- 5 柱剪力塑鉸之正規化載重變形圖 ... 204 圖 5- 6 柱塑鉸計算程序 ... 206 圖 5- 7 修正因子 k’ ... 208 圖 5- 8 模擬等效寬柱模型示意圖 ... 210 圖 5- 9 在 ETABS 上模擬等效寬柱之模型 ... 211 圖 5- 10 撓曲塑鉸的荷重變形 ... 212 圖 5- 11 剪力牆撓曲塑鉸計算流程 ... 215 圖 5- 12 鋼筋混凝土牆剪力塑鉸力量位移圖 ... 216 圖 5- 13 鋼筋混凝土牆軟化壓拉桿模型 (雙曲率) ... 217 圖 5- 14 牆剪力塑鉸計算流程(剪力殘餘變形sp_{為 max(0.02H,}su_{)，及殘餘剪} 力強度 Vsp 預估為 0.4Vsu) ... 222 圖 5- 15 在 ETABS 模型建置上，將開口牆模擬成 2 個撓曲及 1 個剪力塑鉸之 等校寬柱元素 ... 223 圖 5- 16 開口牆正規化後撓曲塑鉸之載重與變形關係 ... 224 圖 5- 17 開口牆正規化後剪力塑鉸之載重與變形關係 ... 225 圖 5- 18 開窗、開門之鋼筋混凝土牆塑鉸模型 ... 226 圖 5- 19 Ono’s 剪力強度折減係數模型 ... 227 圖 5- 20 AIJ 決定剪力勁度折減係數之模型 ... 229 圖 5- 21 正立面圖(C 線) ... 231 圖 5- 22 後立面圖(A 線) ... 232 圖 5- 23 一樓平面圖 ... 232 圖 5- 24 二、三樓平面圖 ... 233 圖 5- 25 四樓平面圖 ... 233

圖 5- 26 房屋所在區域之設計地震反應譜 ... 236 圖 5- 27 ETABS 軟體分析之 A 房屋模型 ... 237 圖 5- 28 ETABS 軟體分析之 A 房屋一樓平面圖 ... 237 圖 5- 29 ETABS 軟體分析之 A 房屋二、三樓平面圖 ... 238 圖 5- 30 ETABS 軟體分析之 A 房屋四樓平面圖 ... 238 圖 5- 31 ETABS 軟體分析之 A 房屋頂樓平面圖 ... 239 圖 5- 32 A 房屋 A 面立面圖 ... 240 圖 5- 33 房屋 A 之 B 面立面圖 ... 241 圖 5- 34 A 房屋之 C 面立面圖) ... 242 圖 5- 35 ETABS 軟體分析之塑性破壞程度 ... 243 圖 5- 36 房屋 A 之 A 面塑鉸區 ... 243 圖 5- 37 房屋 A 之 B 面塑鉸區 ... 244 圖 5- 38 房屋 A 之 C 面塑鉸區 ... 244 圖 5- 39 房屋 A 之側推分析結果 ... 245 圖 5- 40 ETABS 軟體分析之 B 房屋模型 ... 246 圖 5- 41 ETABS 軟體分析之 B 房屋一樓平面圖 ... 247 圖 5- 42 ETABS 軟體分析之房屋 B 二、三樓平面圖 ... 247 圖 5- 43 ETABS 軟體分析之房屋 B 四樓平面圖 ... 248 圖 5- 44 ETABS 軟體分析之房屋 B 頂樓平面圖 ... 248 圖 5- 45 房屋 B 之 A 面立面圖 ... 249 圖 5- 46 房屋 B 之 B 面立面圖 ... 250 圖 5- 47 B 房屋之 C 面立面圖) ... 251 圖 5- 48 Etab 軟體分析之塑性破壞程度 ... 252 圖 5- 49 房屋 B 之 A 面塑鉸區 ... 253 圖 5- 50 房屋 B 之 B 面塑鉸區 ... 253

圖 5- 51 房屋 B 之 C 面塑 ... 254 圖 5- 52 房屋 B 之側推分析結果 ... 254

摘要

關鍵詞: 鋼筋混凝土、沿街店鋪式住宅、屋後外牆、開口、耐震 一、研究緣起 低矮鋼筋混凝土沿街建築（店鋪或住宅），為台灣相當普遍之建築形式，此 種建築沿街方向牆體由於通風、採光、通道等之需求，常存在相當面積之開口， 削弱牆體耐震能力，921 大地震顯示，此種建築之耐震性能在沿街方向往往令人 擔憂。目前工程界欠缺簡單、有效之方法評估與設計前述牆體之耐震性能。建研 所民國 102 年委託案「低矮鋼筋混凝土街屋具典型開口外牆之耐震行為研究」已 針對屋後外牆開口形式、大小、位置對於牆體耐震行為之影響進行探討，並提出 分析與設計建議；該研究同時指出一樓屋後外牆由於對外開門之需求，總開口面 積顯著大於其他樓層，導致產生類似 921 大地震後常見一樓之軟弱層破壞，因此 有必要針對一樓外牆進行耐震性能提昇之研究。 本研究之目的在於針對低矮鋼筋混凝土沿街建築屋後外牆，在兼顧施工性之 要求下，研擬耐震性能提昇方法；最後透過大尺寸牆體試驗驗證所研擬之牆系統 與配筋細節，並觀察耐震行為，最終提出配筋圖及配套之設計準則，以利工程界 建築師、土木及結構技師參考使用；本研究同時發展能考慮開口牆體之沿街店鋪 住宅側推耐震評估方法，並進行實際案例分析，以探討目前新建住宅之耐震行 為。 二、研究方法及過程 本計畫之研究工作包括:(1)資料蒐集與整理；(2)規範條文適用性評估；(3) 試體設計；(4) 材料(鋼筋與混凝土)基本性質試驗；(5) 含開口牆之剪力行為試驗； (6)舉辦專家座談會，邀請產、官、學各界參與討論，檢視所研擬機制的可行性 及周延性；(7)考慮牆體開口效應之耐震評估方法之發展與實際案例之評估；(8)

相關規範條文之檢討以及報告與期刊論文撰寫等步驟。 三、目前研究發現 本研究所研提之改良式配筋之鋼筋綁匝與施工，已於實尺寸牆試體製作過程 中證實為可行：包括邊界構材較密集箍筋配置、牆體水平鋼筋入邊界構材核心錨 錠、較密集牆體圍束鋼筋之鋼筋綁匝、對角鋼筋施工與續接、以及混凝土澆置施 工。 本研究提出能考慮牆體開口效應之側推耐震評估方法，可有效的協助工程師 進行考慮牆體開口效應之側推分析，適用於鋼筋混凝土沿街店鋪式住宅之耐震評 估。應用本研究所提出之耐震評估方法於兩實際、新建之沿街店鋪式住宅進行沿 街方向耐震評估，評估結果顯示雖結構之最大地表加速度符合規範規定，卻有顯 著之一樓軟弱層效應，其原因除強梁弱柱外，尚因一樓牆體開口量較其上數層為 大所導致。 四、 建議事項 建議一 推廣沿街店鋪式住宅開口牆體改良式配筋細節與設計方法: 立即可行建議 主辦機關：中華民國全國建築師公會、中華民國土木技師公會全國聯合會、中華 民國結構工程技師公會全國聯合會 協辦機關：內政部建築研究所 本研究透過實尺寸結構試驗，研提三種提升牆體耐震性能之改良式配筋：包 括開口旁設置邊界構材、牆體較密集箍筋配置、以及對角鋼筋。試驗結果顯示三 種配筋細節可有效提昇牆體耐震性能，建議可推廣至工程中使用。

建議二 沿街店鋪式住宅耐震評估方法講習會: 立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所、國家地震工程研究中心 協辦機關：中華民國全國建築師公會、中華民國土木技師公會全國聯合會、中華 民國結構工程技師公會全國聯合會 本研究提出能考慮牆體開口效應之側推耐震評估方法，可有效的協助工程師 進行考慮牆體開口效應之側推分析，適用於鋼筋混凝土沿街店鋪式住宅之耐震評 估。由於此方法乃基於國家地震工程研究中心校舍補強案所發展的方法，修改並 加入開口牆體元素而得，因此建議與國家地震工程中心合辦講習會，將此耐震評 估方法推廣到工程界使用。 建議三 針對本研究所建議之開口牆對角鋼筋配置進行專利之申請: 立即可行建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：無 本研究所建議之適用開口牆旁垂直牆段之對角鋼筋配置細節，實驗已證明可 大幅增進開口牆之耐震性能，可針對此種開口牆配筋細節進行專利之申請。

ABSTRACT

Keyword: Reinforced concrete structures, street residential buildings, backside exterior walls, opening, seismic.

Low-rise reinforced concrete street residential buildings are a common building type in Taiwan. Due to the need for ventilation, lighting, and passway, the walls of such buildings along the street direction typically have a significant amount of opening, resulting in a significant reduction in the seismic capacity of the walls. As a result, many of such buildings showed severe damage along the street direction in the 1999 Chi-Chi earthquake. Currently, there is no simple and effective means in the engineering community for the seismic evaluation of the walls of such buildings along the street direction. The 2013 ABRI research project, “Seismic behavior of exterior walls with typical opening of low-rise reinforced concrete street houses,” studied the effects of types, sizes and locations of opening on the seismic behavior of exterior walls in the back side of the buildings. Suggestions on seismic design and evaluation of the exterior walls were proposed. The study also indicated that the amount of opening in the exterior wall of the first story typically contains a higher area of opening than those of the other stories. This caused soft-story failure mechanism typically seen in the 1999 Chi-Chi earthquake. Therefore, it is necessary to conduct research on seismic capacity upgradete for the exterior walls of the first story.

The objective of this study is to develop methods to upgrade the seismic capacity of the exterior walls in the first story of low-rise reinforced concrete street residential buildings through mechanical evaluation and finite element simulation while considering constructability. Furthermore, a seismic evaluation method capable of

considering the effect of opening on wall behavior is developed for seismic evaluation of low-rise reinforced concrete street residential buildings. The construction of full-scale walls has shown that the proposed upgrading methods are feasible. Moreover, casting of the upgraded walls has shown little voids and segregation of concrete. A seismic evaluation method based on pushover is proposed by this study. The proposed method can consider the effect of opening on the wall behavior. Seismic evaluation of an existing, new low-rise reinforced concrete street residential building using the proposed method has shown that even though the building satisfies the code requirement for design peak ground acceleration, the failure mode is associated with a weak, soft first story. The reason for this is due to a strong beam-weak column design and weaker walls in the first story than other stories above it.

第一章

緒論

第一節

研究緣起與背景

一、研究緣起 低矮鋼筋混凝土沿街建築（店鋪或住宅），為台灣相當普遍之建築形式，此 種建築沿街方向牆體由於通風、採光、通道等之需求，常存在相當面積之開口， 削弱牆體耐震能力，921 大地震顯示，此種建築之耐震性能在沿街方向往往令人 擔憂。目前工程界欠缺簡單、有效之方法評估與設計前述牆體之耐震性能。建研 所民國 102 年委託案「低矮鋼筋混凝土街屋具典型開口外牆之耐震行為研究」已 針對屋後外牆開口形式、大小、位置對於牆體耐震行為之影響進行探討，並提出 分析與設計建議；該研究同時指出一樓屋後外牆由於對外開門之需求，總開口面 積顯著大於其他樓層，導致產生類似 921 大地震後常見一樓之軟弱層破壞，因此 有必要針對一樓外牆進行耐震性能提昇之研究。 本研究之目的在於針對低矮鋼筋混凝土沿街建築屋後外牆，透過力學分析或 有限元素模擬，在兼顧施工性之要求下，研擬耐震性能提昇方法，避免一樓軟弱 層破壞；最後透過大尺寸牆體試驗驗證所研擬之牆系統與配筋細節，並觀察耐震 行為，最終提出配筋圖及配套之設計準則，以利工程界建築師、土木及結構技師 參考使用。

二、研究背景 低矮鋼筋混凝土沿街建築（店鋪或住宅），為台灣相當普遍之建築形式，尤 其風行於台灣中南部地區。此種建築沿街方向牆體由於通風、採光、通道等之需 求，常存在相當面積之開口，削弱牆體耐震能力。921 大地震房屋損壞之經驗顯 示，此種建築之耐震性能在沿街方向往往令人擔憂，其主因為二，一為沿街方向 牆體因開口導致耐震容量之下降，另一為目前工程界欠缺簡單、有效之方法評估 與設計前述牆體之耐震性能。 建研所民國 102 年委託案「低矮鋼筋混凝土街屋具典型開口外牆之耐震行為 研究」已針對屋後外牆開口形式、大小、位置對於牆體耐震行為之影響進行探討， 並提出分析與設計建議。該研究同時指出，由於技師或建築師不瞭解開口牆體之 強度計算方法，因此一般不將其視為結構構材，惟 102 年度實尺寸開口牆體反覆 載重試驗結果顯示，如，開口牆體仍具有顯著側向強度，忽略而不計算其強度， 將導致無法適當分配各樓層側向強度，易造成不預期之破壞機制。舉例而言，一 樓屋後外牆因開門之需求，其開口量一般大於其他樓層外牆之開口量，導致一樓 屋後外牆側向強度顯著低於其他樓層之外牆，造成 921 大地震常見之一樓軟弱層 破壞狀況。 前述實驗結果亦顯示，一樓屋後外牆因視為非結構牆，因此牆體配筋一般僅 配置溫度與乾縮鋼筋，某些設計者會進一步於開口四周配置補強筋，在此種配筋 方式下，牆體之破壞模式為開口旁牆段之過早剪力破壞，其成因為牆段之對角壓 桿因配筋量不足，過早產生壓碎剝落所導致。因此後續性能提昇之研究，亦應著 墨於此牆段的對角抗壓能力之提昇（強度）與維持（韌性）。

第二節 研究目的

本研究之目的在於針對低矮鋼筋混凝土沿街建築屋後外牆，透過力學分析或 有限元素模擬，在兼顧施工性之要求下，研擬耐震性能提昇方法，除強化牆體耐 震性能外，亦避免 921 大地震常見之一樓軟弱層破壞；最後透過大尺寸牆體反覆 載重試驗，驗證所研擬之牆系統與配筋細節，並觀察耐震行為，最終提出配筋圖 及配套之設計準則，以利工程界建築師、土木及結構技師參考使用。 由於低矮鋼筋混凝土連棟街屋為台灣相當普遍的結構型式，然而 921 大地震 的經驗顯示，此種結構物於沿街道方向常產生嚴重損壞，並根據 102 年「低矮鋼 筋混凝土街屋具典型開口外牆之耐震行為研究」的研究成果，已經瞭解沿街店鋪 式住宅開口屋後外牆的耐震能力有缺陷，其中可分為強度不足、韌性不佳及消散 能量能力不足三大方向，因此其癥結點的改善以及設計將成為本研究案之重要課 題。本研究對於屋後外牆進行研究，藉由大尺寸結構牆試驗，本研究預計可提出 屋後外牆之耐震性能提升方案及設計細節，將有效改善沿街店鋪式住宅屋後開口 外牆的缺陷，確保國內眾多低矮沿街連棟店鋪式住宅有足夠之抗震機制以及性能， 大幅提升人民生命財產之安全。

第三節 研究方法

本計畫之研究方法包括:(1)資料蒐集與整理；(2)規範條文適用性評估；(3) 試體設計；(4) 材料(鋼筋與混凝土)基本性質試驗；(5) 含開口牆之剪力行為試驗； (6)舉辦專家座談會，邀請產、官、學各界參與討論，檢視所研擬機制的可行性 及周延性；(7)考慮開口牆耐震評估方法之發展與驗證；(8)相關規範條文之檢討 以及報告與期刊論文撰寫等步驟。本研究預定之研究進度表如表 1- 1 所示，流程 如圖 1- 1 所示，採用之研究方法及進度說明敘述如後。

文獻回顧 消散能量能力差 韌性不足 強度不足、一樓軟弱層 性能提升方法整理 開口最佳化配置 改良式 X 型配筋、鋼 筋間距變小並利用 彎鉤繫筋 增加整體壁厚、局部 壁厚、擴大柱尺寸 針對破壞區澆置 鋼纖維混凝土 分析 專家座談 大尺寸牆體反覆載重試驗 規範條文與現行慣例之檢討 試體設計 歸納沿街店鋪住宅問題 實驗分析、分析模型發展與驗證 歸納外牆破壞之特徵 圖 1- 1 研 究 流 程 圖 資 料 來 源 :本 研 究 繪 製

表 1- 1 預 定 之 研 究 進 度 月次 工作項目 第 1 月 第 2 月 第 3 月 第 4 月 第 5 月 第 6 月 第 7 月 第 8 月 第 9 月 第 10 月 第 11 月 備 註 資資料蒐 集整理 試體設計 期中報告 試體製作 執行測試 數據分析 期末報告 預定進度 (累積數) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 資料來源:本研究繪製 一、文獻收集與整理歸納 廣泛蒐集與整理與本計畫相關的國內外文獻、規範條文，以及參考建研所 102 年委託案「低矮鋼筋混凝土街屋具典型開口外牆之耐震行為研究」開口剪力 強之測試結果，作為試體設計、試驗規劃、分析模型建置、評估方法建立之參考， 另外也避免本研究之內容與現有成果重複。既有沿街店鋪式住宅一樓屋後外牆耐 震性能之問題點以及可能之耐震性能提昇方法將詳述如後。

二、混凝土及鋼筋基本材料試驗 求取材料之基本應力-應變關係曲線，用於建立材料分析模型。基本材料包 括各種強度之混凝土及各種號數之鋼筋，混凝土量測受壓情況之應力-應變曲線， 鋼筋則量測受拉情況之應力-應變曲線。 三、開口牆試體之反覆載重試驗 本研究係以沿街店鋪式住宅屋後開口外牆受地震力下之行為為主，將測試六 座開口牆構架試體，其中包括有牆無開口構架及具典型開口牆構架試體，開口牆 試體預計採用最具台灣典型代表性之開口型式、傳統配筋以及改良式配筋。沿街 店鋪式住宅開口型式與傳統配筋細節，將由本研究所蒐集之現有沿街店鋪式住宅 設計圖說、文獻以及街屋資料庫決定之。改良式配筋細節將依據美國 ACI 最新 規範配筋細節，並參考國內外相關文獻之改良式配筋細節決定，改良目標在於改 善沿街店鋪式住宅之癥結點，如 102 年建研所委託案「低矮鋼筋混凝土街屋具典 型開口外牆之耐震行為研究」之測試結果:一樓軟弱層(一樓強度不足)、韌性及消 能能力不佳之缺點。試體加載方式預計利用兩支 200tf 油壓致動器以"位移控制" 方式加載。 試體加載方式為於試體側向利用油壓致動器加以反覆載重，採位移控制，預 計施壓之位移比為 0.25%、0.375%、0.5%、0.75%、1%、1.5%、2%、3%、4%、 5%、6%，每個位移比重複加載三次，測試觀察重點包括初始勁度、降伏位移與 側力、最大載重、極限位移與側力、消能、韌性、破壞模式等。 四、考慮開口牆體沿街店鋪式住宅耐震評估方法 基於國家地震中心之側推耐震評估方法，加入開口牆體單元，與 ETABS 結 合，完成考慮開口牆體之耐震評估方法，詳見第四章沿街店鋪式住宅具開口屋後 外牆耐震評估。

五、舉辦專家座談會 本研究案規劃一次專家座談會，邀請產、官、學各界參與討論，檢視所研擬 機制的可行性及周延性。為發揮座談會之效果，專家座談會安排在試體設計階段 舉辦，討論試驗規劃及試體設計細節之可行性。 六、報告及期刊論文之撰寫 本研究包含兩次報告之撰寫，第一次為期中報告，在執行本研究的第五個月 說明本案之執行進度，已經完成期中報告及期中審查，第二次為期末報告，在執 行本研究的第 11 個月時完成本案之研究報告。

9

第二章

文獻回顧

本研究之目的在於針對低矮鋼筋混凝土沿街建築屋後外牆，透過力學模型分 析，在兼顧施工性之要求下，研擬耐震性能提昇方法，除強化牆體耐震性能外， 亦避免 921 大地震常見之一樓軟弱層破壞；最後透過大尺寸牆體反覆載重試驗， 驗證所研擬之牆系統與配筋細節，並觀察耐震行為，最終提出配筋圖及配套之設 計準則，以利工程界建築師、土木及結構技師參考使用。

第一節 文獻資料之蒐集及分析

由於低矮鋼筋混凝土連棟街屋為台灣相當普遍的結構型式，然而 921 大地震 的經驗顯示，此種結構物於沿街道方向常產生嚴重損壞，並根據 102 年「低矮鋼 筋混凝土街屋具典型開口外牆之耐震行為研究」的研究成果，已經瞭解沿街店鋪 式住宅開口屋後外牆的耐震能力有缺陷，其中可分為強度不足、韌性不佳及消散 能量能力不足三大方向，因此其癥結點的改善以及設計將成為本研究案之重要課 題。本研究對於屋後外牆進行研究，藉由大尺寸結構牆試驗，本研究預計可提出 屋後外牆之耐震性能提升方案及設計細節，將有效改善沿街店鋪式住宅屋後開口 外牆的缺陷，確保國內眾多低矮沿街連棟店鋪式住宅有足夠之抗震機制以及性能， 大幅提升人民生命財產之安全。 一、牆體行為與相關設計規範 結構牆之行為一定程度上取決於牆高寬比（ℎ_𝑤⁄ ）𝑙_𝑤 。細長牆 (ℎ_𝑤⁄𝑙_𝑤 ≥ 3) 的 行為，會與懸臂梁受撓曲時的行為非常類似。與之相反的低矮牆 (hw/lw ≤ 2.0) 其行為將由剪力所主控。

一般結構牆設計要求 結構牆之設計通常先從剪力強度設計開始，接著檢核牆底摩擦剪力，確保在 牆體和地基之間的有足夠的抗滑動力，最後則是檢核撓曲和軸向力的聯合作用 [28]。 (a)剪力設計[1] 結構牆計算剪力強度為: ) ' ( _{c c t y} v n A f f V     (lb in) (2.1) 其中: cv A =平行剪力方向之斷面長度乘以腹板厚所得之混凝土總斷面積 5 . 1 , 0 . 3   _{w w} c h l  ；_c 2.0,h_w l_w 2.0(介於兩者之間由線性內差計算) w h =全牆總高或所考慮牆段之高度 w l =剪力方向全牆或所考慮牆段之長度 =常重混凝土1，砂質輕值混凝土0.8，輕質混凝土0.75 t  =橫向水平鋼筋比，為橫向鋼筋斷面積與垂直於該鋼筋之混凝土總斷面積之比 (b)剪力摩擦[1] 結構牆之計算摩擦剪力強度為:  ) ( vf y u n A f N V   (lb in) (2.2) 其中: 𝑉_𝑛=剪力摩擦強度

11 𝐴𝑣𝑓=剪力摩擦鋼筋段面積 𝑓𝑦=鋼筋標稱降伏強度 𝑁𝑢=垂直於滑動平面之常壓力 𝜇=摩擦係數 (c)撓曲和軸向力[28] 彎曲和軸向力的設計包括初步牆體尺寸與配筋之決定，邊界構材鋼筋配置， 軸力彎矩互制分析，以及考慮邊界構材、牆體縱向和橫向鋼筋、牆體斷面強度下 利用迭代法優化其配置。 初步牆體尺寸與配筋之決定 對於非耦合矩形牆截面，可利用如圖 2- 1 所示之方式初估牆體所需之垂直向 鋼筋用量，其中包括均佈全牆的垂直向鋼筋和邊界構件的垂直向鋼筋，取 C 點 合力矩，如下式所示。 w s w s p u cs n Px T jl T j l M ,   1 1  2 2 (lb in) (2.3) 其中𝑃_𝑢之大小由靜載重 (包含構件自重) 與載重組合定之；已知𝑃_𝑢之位置，力臂 大小𝑥𝑝可近似得之，均佈全牆的垂直向鋼筋力之力臂可近似於𝑗1𝑙𝑤 = 0.4𝑙𝑤，邊 界構件的垂直向鋼筋力之力臂可近似於𝑗₂𝑙_𝑤 = 0.8𝑙_𝑤。

圖 2- 1 牆 體 初 步 強 度 計 算 所 考 慮 的 力 量 配 置 資 料 來 源 :參 考 書 目 [1]

邊界構材

所謂邊界構材乃是指結構牆中沿結構牆垂直向邊緣或沿開口垂直向邊緣之 部分，其需特別以垂直向鋼筋及橫向箍筋加強之。邊界構材分為特殊邊界構材 (special boundary element)（圖 2- 2）與普通邊界構材 (ordinary boundary element) （圖 2- 3）兩種。前者與後者最大區別在於前者需滿足嚴格之箍筋用量規定（類 似於柱之塑鉸區），且牆體非邊界構材部分之水平向鋼筋需錨錠於邊界構材核心 混凝土區。ACI 318[1]提供了以下兩種方法來判定是否需要特殊邊界構件。

13 圖 2- 2 特殊邊界構材 圖 2- 3 普通邊界構材 資料來源:參考書目[1] 邊界構才需求檢核-方法一 在受軸力𝑃𝑢下，對應之彎矩壓力區深度 c，若滿足下式，則須設計特殊邊界

構材(special boundary element)。此方法假設當結構牆水平變位至設計位移時 （𝛿_𝑢 為設計位移，且𝛿𝑢⁄ℎ𝑤之值不得小於 0.007），如牆體邊緣之混凝土壓應變超過某

當按下式決定需要特殊邊界構材時，其配置範圍需由臨界斷面延伸一長度不小於 𝑙_𝑤 （塑性長度之範圍）或 Mu,cs/4Vu,cs（設計彎矩降至小於混凝土剝落彎矩）。 其中𝑙_𝑤為沿剪力方向全牆長或所考慮牆段之長度，在此範圍內混凝土保護層是可 能剝落的。 c 600( / ) w u w l h   (lb in) (2.4) 其中: c:中性軸深度 ℎ𝑤:牆體從臨界斷面至牆頂的高度 𝑙𝑤:牆體長度 𝛿𝑢: 牆頂位移 邊界構才需求檢核-方法二 法二為基於各種載重組合下，在如牆之邊緣或開孔周邊等應力較大處，在含 地震效應的設計力作用下，其產生之最大混凝土壓應力超過 0.2𝑓_𝑐′_{，則須配置特}

殊邊界構材 (special boundary element)，如圖 2- 4 所示。邊界構件可在混凝土壓 應力小於 0.15𝑓_𝑐′_{之斷面處終止[28]。}

15 圖 2- 4 法二決定邊界構材 資料來源:參考書目[28] 特殊邊界構材之圍束箍筋用量採下式決定之 yt c c sh b f f A 0.09 '/ (lb in) (2.5) 其中: 𝐴_𝑠ℎ=在 s 間距內垂直於𝑏_𝑐方向之橫向箍筋 (包括繫筋) 總斷面積 s=橫向鋼筋間距 𝑏_𝑐=計算𝐴_𝑠ℎ時之柱心尺寸，即外緣圍束鋼筋心至心之間距 𝑓_𝑐′:混凝土抗壓強度 𝑓_𝑦𝑡:橫向箍筋降伏強度 在不需要特殊邊界構材之區域，若邊界構材之 As,be/Ag,be>400/fy,，則需配置 普通邊界構材，其中 As,be為邊界構材之總縱向鋼筋面積；Ag,be為邊界構材之總 斷面積。

牆墩

ℎ𝑤⁄𝑏𝑤 ≥ 2，斷面長寬比𝑙𝑤⁄𝑏𝑤 ≤ 6；ℎ𝑤為構材淨高、𝑙𝑤為牆水平長、𝑏𝑤為牆腹 之寬度。其設計基本上遵循一般牆體設計條款，且必須滿足韌性抗彎矩構架柱關 於鋼筋續接、圍束鋼筋與剪力強度的規定。對於高寬比大於或等於 2.5 之牆墩， 規範提供另外設計方法[1]。對於位於牆體外側之牆墩，規範要求於牆墩上及下 側配置水平鋼筋，以傳遞牆墩之剪力至主牆體中，如圖 2- 5。 圖 2- 5 牆墩上側與下側水平鋼筋傳遞剪力 資料來源:參考書目[1] 對角向鋼筋 對角向鋼筋之配置主要分為內圍束及外圍束規定，如圖 2- 10 與圖 2- 7。連接梁 配置對跨度中點對稱之兩組對角向鋼筋，應滿足下列(1)、(2)、(3)或(4)條件: (1) 計算剪力強度依下式計算： cw c y vd n 2A f sin 265 f A V   .  (kgf cm) (2.6) 其中 Vn =斷面之剪力計算強度。 Avd =連接梁配置對角向鋼筋時，每一對角方向所配置之鋼筋總斷面積。  =定義鋼筋方向的角度。

17 Acw =單一牆墩、水平牆段或連接梁抵抗剪力之混凝土斷面積。 (2) 任一組對角向鋼筋至少應具有四根鋼筋；對角向鋼筋入結構牆之深度，應以 受拉鋼筋伸展長度計算之。 (3) 外圍束規定，以下規定分為(a)、(b)、(c)、(d)及(e)，如圖 2- 7: (a). 橫向鋼筋應按下列規定配置: 螺箍或圓形閉合箍筋之體積比_{s 不得小於下式之值。} yt c s 0.12f/ f  (kgf cm) (2.7) yt c ch g s f f 1 A A 45 0    . ( )  (kgf cm) (2.8) 矩形閉合箍筋及繫筋之總斷面積A 不得小於下式之值。 _sh ( ) . 1 A A f f b s 3 0 A ch g yt c c sh    (kgf cm) (2.9) yt c c sh f f b s 09 0 A  .  (kgf cm) (2.10) 其中: Ag =鋼筋混凝土總斷面積。空心斷面時，Ag 不含空心部份面積。 Ach =螺箍筋或橫向鋼筋外緣以內之構材斷面積。 s =縱向鋼筋、橫向鋼筋、預力鋼腱、鋼線或錨栓之中心距。 (b). 若圍束橫向鋼筋外之混凝土厚度超過 10 cm，必須配置第二道橫向鋼筋， 其間距不得超過 30 cm。第二道橫向鋼筋外之混凝土厚度不得超過 10 。

(c). 在構材橫斷面上，繫筋或閉合箍筋相鄰各肢之中心距 hx不得超過 35 cm， 如下圖 2- 6。 6db 7.5 cm 6db延伸 相鄰繫筋之 90 彎鉤應置於對邊 x₅ x₄ x₁ x₂ x₃ xi：不得超過 35 cm h_x =Max{ x_i } 圖 2- 6 柱 圍 束 箍 筋 配 置 例 資料來源:參考書目[1] (d). 配置對角向鋼筋之連接梁其橫向鋼筋間距不得超過 15 cm 或 6db，如下 圖 2- 7(a)立面。其中 db=對角向鋼筋直徑。 (e). 配置對角向鋼筋斷面閉合箍、繫筋間距不得超過 20cm，如下圖 2- 7(b) 斷面。

19

(a)

(b)，

圖 2- 7 對 角 向 鋼 筋 外 圍 束 規 定 ， (a)立 面 ； (b)斷 面 資料來源:參考書目[1]

(4) 內圍束規定，以下規定分為(a)、(b)及(c)，如圖 2- 10: (a). 任一組對角向鋼筋，應配置滿足以下 1~4 所規定之橫向鋼筋。為計算A_g， 假設其外具有符合規範要求的最小保護層厚度；。 1. 橫向鋼筋除必須滿足上述(3)外圍束規定之(a)、(b)、(c)。 2. 橫向鋼筋可採用單個或重疊閉合箍筋。與閉合箍筋相同大小與間距之繫 筋應可使用。繫筋之兩端均須圍繞於縱向鋼筋，並間隔換端。 3. 構材核心之設計強度若能滿足包含地震效應之載重組合，則可不必符合 上式(2.9)及式(2.10)之規定。 4. 橫向鋼筋之間距不得超過： 4.1 6 倍主筋直徑。 4.2 (式 2.11)定義之s ₀ ) ( 3 h 35 10 s x 0    (cm) (2.11) 0 s 之值不得超過 15 cm，亦不必小於 10 cm。 h_x =沿柱各邊相鄰箍筋或繫筋間最大水平距離。 (b). 任一對角向鋼筋，其由橫向鋼筋外緣算起之寬度不得少於b_w /2，而橫 向鋼筋外緣算起之深度不得少於bw/5。 其中: bw =梁腹寬度或圓形斷面之直徑。 (c). 配置對角向鋼筋之連接梁其平行於連接梁之縱向與橫向鋼筋，其配置應 滿足以下規定:

21 1. _{水平剪力鋼筋面積 Avh 不得小於 0.0015 bw s}2，s2不得大於 d /5 或 30cm。 2. 若使用瓶狀壓桿(圖 2- 8)之_s值為 0.75時，須配置以下鋼筋穿過壓桿軸 線，其鋼筋量應足以扺抗壓桿中因壓力傳遞所衍生之橫向拉力。壓桿中 壓力傳遞之斜率可採取軸向對橫向為 2:1 之比值。 若 f_c未超過420kgf/cm2時，穿過壓桿軸線之鋼筋(圖 2- 9)需達到: 003 0 sin s b A i i s si .    (cm) (2.12) 其中: si A 為穿過壓桿第 i 層之鋼筋斷面積，其間距為s 且與壓桿軸線呈_i _i角 度。 bs =壓拉桿之有效厚度。 _{s =壓桿混凝土有效抗壓強度受開裂暨圍束鋼筋影響之修正因數}  =混凝土單位重之修正因數 Avh =深梁中，平行於受撓拉力鋼筋之剪力鋼筋於 s2 距離內之斷面積。 bw =梁腹寬度或圓形斷面之直徑。 s2 =縱向剪力鋼筋或扭力鋼筋之中心距。 d =構材最外受壓纖維至縱向受拉鋼筋斷面重心之距離。

壓桿 裂縫 壓桿 (a) 梁腹版傾斜裂縫間之壓桿－第A.4.2節 壓桿 _開裂 (b) 被斜交裂縫穿過之壓桿－第A.4.4節 壓桿邊界 壓桿軸線 壓桿 1  2  1 s A 2 s A 2 s 1 s 圖 2- 8 壓 桿 型 式 圖 2- 9 通 過 壓 桿 之 鋼 筋 資 料 來 源 :參 考 書 目 [32] 資 料 來 源 :參 考 書 目 [32]

23

(a)

(b)

圖 2- 10 對 角 向 鋼 筋 內 圍 束 規 定 ， (a)立 面 ； (b)斷 面 資 料 來 源 :參 考 書 目 [1]

低矮結構牆行為 低高寬比（或稱低矮）牆體，其彎矩強度相對於剪力強度來說，通常較高， 例如高寬比小於 1 的牆體就難以使其發展為撓曲控制破壞。此外，細長牆其力學 行為與通過對角斜撐壓桿機制傳遞剪力的低矮牆有很大不同，為撓曲行為主控。 基於這些原因，低矮牆的設計方法和所需注重的細節將大大不同於細長牆。圖 2- 11 顯示低矮結構牆常見之破壞模式[21]：剪拉破壞、剪壓破壞以及摩擦剪力破 壞。 圖 2- 11 低 矮 結 構 牆 剪 力 破 壞 模 式 ： (a)與 (b)剪 拉 破 壞 ； (c)與 (d)剪 壓 破 壞 ； (e)牆 底 摩 擦 剪 力 破 壞 資 料 來 源 :參 考 書 目 [21]

25 有開口之低矮結構牆 許多小高寬比的低層建築的牆壁可能包含門和窗戶的開口。具有顯著的開口 的牆的抗震設計，可利用如圖 2- 12 所示之「拉壓桿結構模型」來進行設計，建 立傳遞樓層水平地震力至基礎的傳遞路徑。 圖 2- 12 具 開 口 之 低 矮 結 構 牆 壓 拉 桿 模 型 資 料 來 源 :參 考 書 目 [32] 二、近年國外相關文獻回顧 Doi 等[29]研究具偏心開口之多層樓 RC 構架牆體之極限剪力韌性，提出了 一個交錯開口結構牆的二維模擬模型，並利用單側偏心開口牆試體之實驗數據對 該模型進行校正，並用校正後之模型預測交錯開口試體之行為。隨著開口部位越 接近跨度中央，結構牆之抵抗機制會因為越來越難以形成壓桿，而導致剪力容量 的降低。如果是交錯排列的開口部，開口部周圍的損壞將會抑制可能的拉壓桿機 制形成，導致牆體承載橫向荷重之能力退化。試體的配筋、加載系統和其測試結 果如圖 2- 13 所示。圖 2- 14 分別顯示試體設計與最大側力時最大與最小主應力 分布。

圖 2- 13 試 體 設 計 與 加 載 系 統 資 料 來 源 :參 考 書 目 [29] 圖 2- 14 最 大 側 力 時 最 大 與 最 小 主 應 力 分 布 資 料 來 源 :參 考 書 目 [29] Warashina 等[17]研究具偏心開口之多層 RC 結構牆之剪力行為，對四組縮尺 40%具有偏心開口的多層 RC 結構牆進行側向靜力加載試驗，評估結構牆之剪力 傳遞機制，實驗的變量是開口部的大小及位置。實驗與分析結果比對顯示，開口 結構牆之剪力強度可以無開口之剪力強度乘上一折減係數（Ono 折減係數）良好 預估之。該方法可有效應用至開口率小於 0.46 之結構牆。試體的配筋、加載系 統和其測試結果如下圖 2- 15、圖 2- 16 所示。

27 圖 2- 15Warashina 等 研 究 之 試 體 設 計 資 料 來 源 :參 考 書 目 [17] 圖 2- 16 Warashina 等 研 究 測 試 結 果 與 分 析 比 對 資 料 來 源 :參 考 書 目 [17] Sakurai 等[30]研究多開口 RC 剪力牆之抗震性能，利用多開口 RC 剪力牆之 載重試驗，對不同的開口數和佈局進行探討。所有試體具有相同之等效周長比 0.4。測試結果顯示了多開口之 RC 結構剪力牆之剪力強度、破壞形式和變形，會 因開口數量和其分部形式有顯著的不同。該研究亦透過有限元素法模擬多開口剪 力牆之遲滯迴圈及其破壞歷程，獲得在實驗數據與分析值之間之良好結果。其鋼 筋配置、加載系統之設計及實驗結果如下圖 2- 17 和圖 2- 18 所示。

圖 2- 17 Sakurai 等 研 究 之 試 體 外 觀 資 料 來 源 :參 考 書 目 [30] 圖 2- 18 Sakurai 等 研 究 之 試 體 加 載 方 式 與 測 試 結 果 資 料 來 源 :參 考 書 目 [30] Ermine 與 Altin[31]調查非韌性 RC 構架透過部分牆主筋內嵌至構架內之補強 方式在反覆側推下之行為，該研究測試七座單跨兩層樓原試體大小三分之一之試 體，測試構架設計成具有土耳其地區常見之結構缺陷之 RC 構架，實驗之參數為 牆體之高寬比及內嵌鋼筋之配置位置，測試結果顯示補強前後構架有明顯之韌性 差異，填充牆的高寬比增加，側向強度及側向勁度有明顯之增加。其鋼筋配置、 加載系統和實驗結果如下圖 2- 19 所示。 圖 2- 19 Ermine 等 研 究 之 試 體 加 載 方 式 、 試 體 設 計 、 試 驗 結 果 資 料 來 源 :參 考 書 目 [31]

29 三、近年國外相關文獻回顧 雲科大李宏仁教授[32]研究梯間牆對低層 RC 造沿街連棟建築物耐震性能之 影響，測試兩座填滿 1/2 (試體 B)及 3/4(試體 A) 跨度的構架牆體，測試結果指 出模型構架內含填滿 1/2 (試體 B)或 3/4(試體 A) 跨度的隔間牆，對於抵抗側力 強度、勁度及韌性確有明顯的差異。試體 A 強度較高但在屋頂位移 0.75%之後 強度開始衰減，屬於典型剪力主控行為，側力衰減維持至屋頂位移 1.5%因極短 梁水平牆段剪力破壞後迅速向下。試體 B 在屋頂位移 0.75%試體降伏後仍維持側 力承載能力，至屋頂位移 1.5%時才達最大強度，屬於典型撓曲降伏主控行為。 屋頂位移 1.5%時，試體 A 的一樓層間變位約 1.6%，但試體 B 的一樓層間變位已 經逼近 2.0%。圖 2- 20 顯示試體設計與測試結果。 (a) (b) 圖 2- 20 李 宏 仁 研 究 試 體 之 設 計 及 測 試 結 果 : (a)試 體 A； (b)試 體 B 資 料 來 源 :參 考 書 目 [32]

成大許茂雄教授[33]研究既有 RC 沿街店鋪住宅滿足功能要求之耐震補強， 測試自行設計的不同樓層、不同結構系統、具代表性的沿街店鋪住宅案例，利用 靜態推跨曲線法 (Static Pushover Method) 分析，找出有效的震前、震後補強方 法與補強量，並且根據受害建築物耐震能力降低係數與永久變形，探討結構物經 RC 牆與鋼骨斜撐補強後承受多次地震的結構行為，提出在適當的地方增設平行 街道方向 RC 牆，改善整體結構的耐震機制，是較佳的對策。災區後受損的沿街 店鋪住宅，建議可以對整體結構系統補強的手段使其達到功能設計的標準，不用 拆除 (補強利用 RC 牆或鋼骨斜撐)。在平行街道方向增設 RC 牆能有效提升耐震 能力而對使用機能的妨礙最小。圖 2- 21 顯示分析的結果。 (a) (b) 圖 2- 21 許 茂 雄 教 授 研 究 之 分 析 結 果 : (a)一 樓 補 強 前 之 Q-A 曲 線 (上 )及 耐 震 診 斷 圖 (下 )； (b)一 樓 補 強 後 之 Q-A 曲 線 (上 )及 耐 震 診 斷 圖 (下 ) 資 料 來 源 :參 考 書 目 [33]

31 台大黃世建教授[34]研究含開口牆非韌性構架之耐震行為，測試六片含對稱 開口 RC 牆之非韌性構架，提出非韌性空構架最大強度的層間變位是 1.5%左右， 完整牆構架是 0.75%左右，牆含開口構架是 0.5%左右，牆有開口會降低構架之 層間變形能力。翼牆的配置對結構強度的提昇十分有效。圖 2- 22、圖 2- 23、圖 2- 24 示試體的設計及測試結果。 圖 2- 22 黃 世 建 教 授 研 究 試 體 之 設 計 與 測 試 結 果 :大 面 積 開 一 窗 資 料 來 源 :參 考 書 目 [34]

圖 2- 23 黃 世 建 教 授 研 究 試 體 之 設 計 與 測 試 結 果 :開 兩 窗 資 料 來 源 :參 考 書 目 [34]

33 圖 2- 24 黃 世 建 教 授 研 究 試 體 之 設 計 與 測 試 結 果 :開 一 門 資 料 來 源 :參 考 書 目 [34] 北科大李有豐教授[35]研究非韌性雙層雙跨含牆 RC 構架之擬動態試驗與結 構反應之 HHT（Hilbert-Huang Transform）分析，測試一座非韌性雙層雙跨含牆 RC 構架，依據軟弱層剪力破壞與搭接破壞之既有 RC 建築物設計，即一樓為顯 著軟弱層，提出於梁柱接頭處纏繞鋼纜線圍束的混凝土確實可以增加 RC 構件之 抗震能力。由修復前後實驗構架的結果，發現修復補強可以增加試體的韌性行為， 增加消能結果以抵抗較大的地震。經試體修復前後勁度折減情形，可有效減低試 體勁度軟化時間。圖 2- 25 顯示非韌性雙層雙跨含牆 RC 構架之擬動態分析試體

設計及試驗結果。 (a) (b) 圖 2- 25 李 有 豐 教 授 研 究 之 非 韌 性 雙 層 雙 跨 含 牆 RC 構 架 之 擬 動 態 分 析 試 體 設 計 及 試 驗 結 果：(a)試 體 未 補 強 前 最 大 加 速 度 為 2.0 時 之 遲 滯 迴 圈 ； (b)試 體 補 強 後 最 大 加 速 度 為 2.0 時 之 遲 滯 迴 圈 資 料 來 源 :參 考 書 目 [35] 成大邱耀正教授[36]研究大尺寸扇形配筋預鑄 RC 剪力牆實驗與分析，測試 五座大尺寸扇形配筋預鑄 RC 剪力牆，指出藉由觀察破壞模式，發現扇形配筋試 體較無嚴重的混凝土壓碎情形發生，破壞模式接近撓剪破壞及剪力破壞。經試驗 結果及裂縫發展圖發現改良式傳統配筋和扇形放射狀配筋的實驗結果相差無幾，

35

所以考慮大量施工的便捷性，改良式傳統配筋會是比較好的選擇。圖 2- 26 顯示 試體之設計，圖 2- 27 顯示試體之測試結果。

(a)

(c)

圖 2- 26 試 體 之 設 計 : (a)中 型 牆 板 試 體 鋼 筋 及 鋼 板 配 置 參 數 表 ； (b) 低 型 牆 板 試 體 鋼 筋 及 鋼 板 配 置 參 數 表 ； (c)扇 形 配 筋 設 計 資 料 來 源 :參 考 書 目 [36]

37 (a) (b) (c) (d) (e) 圖 2- 27 試 體 之 測 試 結 果 : (a)試 體 MWG1 載 重 -總 位 移 圖 ； (b)試 體 MWG2 載 重 -總 位 移 圖 ； (c)試 體 MWG3 載 重 -總 位 移 圖 ； (d)試 體 LWG1 載 重 -總 位 移 圖 ； (e)試 體 LWG2 載 重 -總 位 移 圖 資 料 來 源 :參 考 書 目 [36]

台大黃世建教授[37]研究含 RC 翼牆非韌性構架耐震評估與補強，測試五座 二層樓含牆之雙層雙跨試體(第一座為原始構架，第二座為針對第一座實驗後做 軟弱層翼牆補強，第三座為先對軟弱層補強後再進行實驗，第四座為非韌性配筋 構架，第五座梁為韌性配筋構架)，先測試再做補強動作，依據結構破壞模式， 研擬出提升結構物強度的補強，提出於一樓軟弱層增設 RC 翼牆做為補強確實能 將構架的勁度提升，不過對於改善軟弱層與結構物本身韌性上沒有顯著的功效， 補強亦可有效控制柱握裹劈裂破壞之產生及梁柱接頭之損壞，避免脆性破壞，圖 2- 28、圖 2- 29 和圖 2- 30 顯示試體之設計及試驗結果，圖 2- 31 顯示有無翼牆之 比較。 圖 2- 28 實 驗 試 體 之 意 示 圖 資 料 來 源 :參 考 書 目 [37]

39 圖 2- 29 五 座 雙 層 雙 垮 試 體 之 意 示 圖 資 料 來 源 :參 考 書 目 [37] (a) (b) (c) (d) 圖 2- 30(a)試 體 NFL-W；(b)試 體 NFL-W/rc；(c)試 體 NFL-W 之 力 量 位 移 曲 線 ； (d)試 體 NFL-W/rc 之 力 量 位 移 曲 線 資 料 來 源 :參 考 書 目 [37]

圖 2- 31 構 架 補 強 前 (NFL-W)與 補 強 後 (NFL-W/rc)之 差 異 資 料 來 源 :參 考 書 目 [37] 台大黃世建教授[38]接續上述之研究「含 RC 翼牆非韌性構架耐震評估與補 強」做進一步測試，研究含 RC 翼牆構架之耐震補強研究，因試體 NFL-W 及試 體 NFL-W/rc 接為靜力側推分析，為更進一步實地模擬建物在地震中的確實反應， 進行兩座大尺寸之試體(PMRF 純構架、WRMF 含牆構架)於振動台上測試之試體， 提出構架 PMRF 之破壞模式為柱底產生塑鉸，柱頂擠出壓碎的現象，構架 WMRF 之破壞模式主要為牆體頂端產生擠碎破壞，下方較無破壞，構架 PMRF/rc 為針 對 PMRF 實驗後做翼牆補強之構架，破壞模式為翼牆與柱明顯脫離，翼牆下有 非預期擠碎現象。建議結構物確實可以以翼牆補強方式滿足耐震規範對於結構物 之要求，但於補強過程中需要注意很多細節，例如蜂窩、補強之鋼筋錨定問題等 等。圖 2- 32、圖 2- 33、圖 2- 34 為試體之設計及試驗結果，圖 2- 35 為試體之比 較。

41 (a) (b) (c) (d) 圖 2- 32(a)試 體 PMRF 配 置 圖；(b)試 體 PMRF 立 面 圖；(c)試 體 WMRF 配 置 圖 ； (d)試 體 WMRF 立 面 圖 資 料 來 源 :參 考 書 目 [38] 圖 2- 33 PMRF/rc 試 體 之 意 示 圖 資 料 來 源 :參 考 書 目 [38]

(a) (b) (c) (d) (e) (f) 圖 2- 34(a)試 體 PMRF； (b) 試 體 PMRF 之 力 量 -位 移 曲 線 ； (c)試 體 WMRF； (d) 試 體 WMRF 之 力 量 -位 移 曲 線 ； (e)試 體 PMRF/rc； (f) 試 體 PMRF/rc 之 力 量 -位 移 曲 線 資 料 來 源 :參 考 書 目 [38]

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圖 2- 35 試 體 PMRF、 試 體 WMRF、 試 體 PMRF/rc 之 力 量 -位 移 比 較

成大邱耀正教授[39]研究以 CFRP 條狀貼片強化補強鋼筋混凝土含牆構架， 測試六座大尺寸邊柱剪力牆試體，分別為三座低型、三座中型試體，提出試體若 把角鋼緊貼於邊柱將導致極限位移與韌性比降低，但若把角鋼與邊柱分開則剪力 強度將無法增加，不過這兩種 CFRP 配置均對於能量的消散有幫助，低型試體以 CFRP 進行對角線貼覆，剪力強度增加了 31%，得到不錯的成效，但對於中型試 體因為邊柱有混凝土壓碎等情況發生導致強度遭折減，縱使以 CFRP 進行對角線 貼覆對於強度的效用還是不大，以破壞之試體運用 CFRP 進行對角線貼覆補強無 法發揮效果，因為裂縫過多無法傳遞力量；另外，在分析上也有研究，提出數值 流行分析法能有效的處理 CFRP 覆蓋疊層的問題，能發揮對於以 CFRP 強化之試 體做準確之預測，且分析出在補強夾角方面，以介於 80 度至 100 度之間為最佳 角度。圖 2- 36、圖 2- 37、圖 2- 38，為試體之意示圖，圖 2- 39 為分析結果、試 驗結果。 圖 2- 36 試 體 之 設 計 (試 體 LW1R 為 試 體 LW1 破 壞 後 直 接 進 行 CEDP 對 角 補 強 ) 資 料 來 源 :參 考 書 目 [39]

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圖 2- 37 中 型 邊 柱 剪 力 牆 以 CFRP 對 角 線 補 強 意 示 圖 資 料 來 源 :參 考 書 目 [39]

圖 2- 38 低 型 邊 柱 剪 力 牆 以 CFRP 對 角 線 補 強 意 示 圖 資 料 來 源 :參 考 書 目 [39]

(a) (b)

(c) (d)

47 (g) 圖 2- 39 (a)MW1 試 體 載 重 位 移 曲 線 ； (b)LW1 試 體 載 重 位 移 曲 線 ； (c)LW1R 試 體 載 重 位 移 曲 線 ； (d)LW1C 試 體 載 重 位 移 曲 線 ； (e)LW1Ca 試 體 載 重 位 移 曲 線 ； (f)MW1C 試 體 載 重 位 移 曲 線 ； (g)MW1C2 試 體 載 重 位 移 曲 線 。 資 料 來 源 :參 考 書 目 [39] 台大邱昌平教授[40]研究含開口 RC 隔間牆之構架之耐震行為研究，建立含 RC 薄牆構架之非線性分析模式，，考慮開裂情形及勁度折減等效應，推導出含 開孔牆體之應力-應變關係預估模式，另外針對種種含開孔牆構架之實例做分析、 比對，利用逐漸加載的方式來分析含開孔牆構架之實例的非線性行為。提出對於 類似 Benjamin 實驗的試體(圖 2- 40 顯示牆尺寸，圖 2- 41 顯示試體試驗結果)， 屬於 RC 薄牆且牆筋均勻分布，本非線性分析模式較能有效的模擬其行為，對於 開口邊緣布置斜向的加勁鋼筋，分析所得之極限載重與裂縫生成型式街與實驗結 果類似。

Benjamin 研究單層含開孔牆構架之實驗

圖 2- 40 開 口 牆 之 尺 寸 及 a、 b 尺 寸 資 料 來 源 :參 考 書 目 [40]

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(a) (b)

(c) (d)

(g) (h) (i) (j) (k) (l) 圖 2- 41 (a) H-3 試 體；(b) H-3 試 體 之 頂 點 載 重 位 移 關 係 比 較；(c) H-4 試 體；(d) H-4 試 體 之 頂 點 載 重 位 移 關 係 比 較；(e) H-5 試 體；(f) H-5 試 體 之 頂 點 載 重 位 移 關 係 比 較 ； (g) H-6 試 體 ； (h) H-6 試 體 之 頂 點 載 重 位 移 關 係 比 較；(i) H-7 試 體；(j) H-7 試 體 之 頂 點 載 重 位 移 關 係 比 較 ； (k) H-8 試 體 ； (l) H-8 試 體 之 頂 點 載 重 位 移 關 係 比 較 資 料 來 源 :參 考 書 目 [40]