Title

鋼筋混凝土開口剪力牆校舍補強之試驗研究

Translated Titles

Experimental Study on Retrofit of School Building by Adding Reinforced Concrete Shear Wall with Opening

DOI

10.6342/NTU.2015.00331

Authors

張庭瑜

Key Words

校舍 ; RC 開口剪力牆 ; 補強 ; school buildings ; RC wall with openings ; retrofit

PublicationName

臺灣大學土木工程學研究所學位論文

Volume or Term/Year and Month of Publication

2015年

Academic Degree Category

碩士

Advisor

鍾立來

Content Language

繁體中文

Chinese Abstract

民國88 年發生的912 地震反應出國中小校舍耐震能力普遍不足之問題,各方學者對此亦提出對應之補強工法,其中,剪力牆補強為一常見的補強方法。惟有鑒於剪力牆補強之後,雖可大幅提升結構耐震性質,但難以滿足既有校舍對於通風及採光之需求,有鑑於此,本研究參考台南市後甲國中德育樓之結構配置,規劃一系列開口剪力牆補強試體進行試驗研究,以探討開門或開窗的剪力牆補強試體之耐震行。 為了能符合目前現有的校舍型式,本次試驗分別以柱間淨跨度300 公分及420公分兩種校舍常見的構架尺度,共規劃了八組試體進行試驗,其中包含兩組空構架試體以及六組開口剪力牆補強試體,於國家地震工程研究中心實驗室進行反覆側推試驗。本試驗所規劃的開口剪力牆補強試體,為考量校舍建築的實際使用情形,以採光通風佳的大面積開口為原則,此外試體開口位置皆為對稱配置,以利未來能建立一套有效且可靠的開口RC 牆補強耐震評估方式及補強施工準則給工程師參考使用。 實驗結果顯示,大開口RC 牆補強試體,可提昇約3.8 倍的側向強度、提昇至少13 倍的勁度;小開口RC 牆補強試體,可提昇約6.8 倍的側向強度、提昇至少34 倍的勁度。且於試體喪失垂直乘載能力之前測試層間變位角均可達2 %,表示開口鋼筋混凝土牆補強可直接應用在校舍等低矮型建築物上。而以校舍手冊三版所建議的評估方法為主軸,再加以修改過後的評估曲線均能保守的評估試驗結果。

English Abstract

Lots of elementary and secondary school buildings were damaged by the devastating 921 Chi-Chi earthquake, so scholars proposed methods for increasing the seismic performance of school buildings. Adding shear wall method is a common method to be used in school buildings retrofit. However, by the use of retrofit of adding shear wall, it is difficult to satisfy the lighting and ventilation requirements for school building. Consequently, National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE) planned a series of specimens retrofitted by RC walls with window and door opening to study the feasibility of the proposed method. The specimens were designed according to existing school buildings. In order to comply with existing schools buildings, two common spans, 300 cm and 420 cm, were considered in the experimental plan. This experiment includes eight specimens, which are two bare-frame specimens and six retrofitted specimens. Considering the lighting and ventilation of school buildings, large opening is main principle. Also, the specimen was designed in symmetric configuration, in order to facilitate and establish an effective and reliable seismic evaluation method of RC walls with openings for engineers in the future. Experimental results show that the large-opening specimens can enhance about 3.8 times of lateral strength, at least 13 times of stiffness; the small-opening specimens can enhance about 6.8 times of lateral strength, at least 34 times of stiffness. Drift ratio of all specimens can be up to 2%, it means that the retrofit by RC wall with opening can be applied directly to the low-rise school buildings. The force-displacement curves of all specimens are predicted base on the third-edition Evaluation and Retrofit Handbook for School Buildings. All prediction results are conservative after modification.

Topic Category 工學院 > 土木工程學研究所
工程學 > 土木與建築工程
Reference
  1. [3] , ,“An Experimental Study on Reinforced Concrete Partially Infilled Frames,” Engineering Structures, Vol. 29, pp. 449-460, 2007.
    連結:
  2. [4] 吳炳昀,「低矮型鋼筋混凝土牆之鋼筋配置暨補強研究」,國立台灣大學結構工程研究所碩士論文,黃世建教授指導,台北,2012年。
    連結:
  3. [6] 李曉盈,「後置式化學錨栓於低強度混凝土中之錨定行為」,國立台灣大學結構工程研究所碩士論文,黃世建教授指導,台北,2013年。
    連結:
  4. [7] 蕭輔沛、鍾立來、葉勇凱、簡文郁、沈文成、邱聰智、周德光、趙宜峰、翁樸文、楊耀昇、禇有倫、涂耀賢、柴駿甫、黃世建,「校舍結構耐震評估與補強技術手冊(第三版)」,國家地震工程研究中心,NCREE-13-023,台北,2013年。
    連結:
  5. [9] 楊季軒,「間接接合型鋼框架斜撐在鋼筋混凝土構架耐震補強之應用」,國立台灣大學結構工程所碩士論文,黃世建教授指導,台北,2014年。
    連結:
  6. [14] ACI Committee 318, “Building Code Requirement for Structural Concrete (318-11) and Commentary (ACI 318-11R),” American Concrete Institute, Farmington Hill, Michigan, 2001.
    連結:
  7. [15] 倍握實貿易有限公司,「Powers技術手冊」,2011年。
    連結:
  8. [16] 許元馨,「不同開口形式加強磚造磚牆面內側向加載試驗」,國立成功大學建築學系研究所碩士論文,杜怡萱教授指導,台南,2015年。
    連結:
  9. [18] 鍾立來、吳賴雲、林琨偉、楊耀昇、連冠華,「以現地試驗檢核校舍結構耐震能力之初步評估」,中國土木水利工程學刊第二十四卷第三期,第299~311頁,2012年。
    連結:
  10. [19] 涂耀賢、周逢霖、邱聰智,「開口RC牆構架載重位移曲線預測研究」,中國土木水利工程學刊第二十七卷第一期,第37~46頁,2015年。
    連結:
  11. [20] Elwood, K.J. and Moehle, J.P., “Axial Capacity Model for Shear-Damaged Columns,” ACI Structural Journal, Vol. 102, No. 4, pp. 578-587, 2005.
    連結:
  12. [21] Elwood, K.J. and Moehle, J.P., “Drift Capacity of Reinforced Concrete Columns with Light Transverse Reinforcement,” Earthquake Spectra, Vol. 21, No. 1, pp. 71-89, 2005.
    連結:
  13. [23] American Society of Civil Engineers (ASCE), “Seismic Rehabilitation of Existing Buildings,” Report No. ASCE/SEI 41-06, Virginia, USA, 2007.
    連結:
  14. [27] 國家地震工程研究中心,「植筋參考圖說」,校舍結構耐震補強工程參考圖說,台北,2011年。
    連結:
  15. [28] 涂耀賢、周逢霖、江文卿,「鋼筋混凝土低型剪力牆幾何性質對剪力強度之影響」,中國土木水利工程學刊第二十二卷第一期,第99~111頁,2010年。
    連結:
  16. [1] 西山拓、小野正行,「開口周比0.4 以上の開口壁に関する実験的研究-(その2)面積膨張、水平耐力」,日本建築学会大会学術講演梗概集C-2, 構造IV, pp.149-150, 1995.
  17. [2] 黃世建、陳力平、陳俊宏,「含開口RC 牆非韌性構架之耐震行為研究」,國家地震工程研究中心,NCREE-03-010,台北,2003年。
  18. [5] 楊欽富,「含邊界柱開口鋼筋混凝土剪力牆之耐震行為」,國立成功大學建築研究所碩士論文,許茂雄教授指導,台南,1991年。
  19. [8] 內政部營建署,「結構混凝土施工規範」,台北,2011年。
  20. [10] 內政部營建署,「建築物基礎構造設計規範」,台北,2011年。
  21. [11] 內政部營建署,「混凝土結構設計規範」,台北,2011年。
  22. [12] 邱聰智、邱建國、葉勇凱、簡文郁、鍾立來、周德光,「典型校舍耐震補強設計與驗證」,國家地震工程研究中心, NCREE-08-038,台北,2008年。
  23. [13] 杜昱石,「低矮鋼筋混凝土街屋典型開口外牆之耐震行為研究」,國立台灣科技大學營建工程所碩士論文,歐昱辰教授指導,台北,2014年。
  24. [17] ACI Committee 374, “ACI 371.1-05:Accptance Criteria for Moment Frames Based on Structural Testing and Commentary,” American Concrete Institute, Farmington Hill, Michigan, 9 pp, 2006.
  25. [22] 涂耀賢,「低矮型RC 牆暨構架之側向載重位移曲線預測研究」,國立台灣科技大學營建工程研究所博士論文,黃世建教授指導,2005年。
  26. [24] Sozen, M. A., Monteiro, P., Moehle, J. P., and Tang, H. T., “Effects of cracking and age on stiffness reinforced concrete walls resisting in-plane shear,” Proc., The Fourth Symposium on Nuclear Power Plant Structures, Equipment, and Piping, North Carolina State Univ., Raleigh, NC, Dec., 3.1-3.13, 1992.
  27. [25] Paulay, T., and Priestley, M. J. N., “Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings,” John Wiley & Sons, Inc., New York, 744 pp, 1992.
  28. [26] 李宏仁、黃世建,「鋼筋混凝土不連續區域之剪力強度評估-軟化壓拉桿模型簡算法之實例應用」,結構工程學會,結構工程第十七卷第四期,第53~70頁,2002年。
Times Cited
  1. 賴濤(2017)。既有中高樓層建築之耐震評估與補強—外置RC構架暨剪力牆複合工法。臺灣大學土木工程學研究所學位論文。2017。1-332。 
  2. 林毅恩(2017)。非對稱開口鋼筋混凝土牆補強之試驗研究與分析。臺灣大學土木工程學研究所學位論文。2017。1-393。 
  3. 賴昱志(2016)。外加RC構架補強之試驗研究及其於公共建物之應用。臺灣大學土木工程學研究所學位論文。2016。1-399。 
  4. 王郁傑(2016)。開口鋼筋混凝土牆補強精進之細部設計試驗及分析模擬研究。臺灣大學土木工程學研究所學位論文。2016。1-382。 
  5. 林育瑄(2016)。RC構架內含偏心開口不同構法磚牆面內側向加載試驗。成功大學建築學系學位論文。2016。1-502。
  6. 董宜婷(2017)。RC構架內含偏心開口填入式磚牆面內側推試驗與補強之驗證。成功大學建築學系學位論文。2017。1-512。
  7. 楊廷文(2017)。RC構架內含偏心門窗開口加強磚造磚牆面內側推試驗。成功大學建築學系學位論文。2017。1-409。