臺北科技大學土木與防災研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
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剪力牆於鋼筋混凝土結構系統中，可提供足夠的側向勁度，亦充分被應用於 當今結構補強工程中。因影響RC 剪力牆受力行為主要因素有；鋼筋比、高寬比與 牆體厚度等，但由於前人文獻中並無大量的針對剪力牆改變不同配置，對剪力牆 受力後之行為所造成影響進行探討。故本研究以ANSYS 有限元素軟體，針對前人 文獻之RC 剪力牆試體進行非線性側推分析，其中試體包含高、中、矮型RC 剪力 牆三座，與矮型開口剪力牆、開門雙邊翼牆各一座，分析結果與實驗結果比較後， 將高型剪力牆改變其鋼筋比、高寬比、牆體厚度，開口剪力牆則改變牆體厚度進 行分析。經分析結果與前人文獻結果比較後，發現其分析之側力值雖比實驗高， 但其降伏位移與牆體整體之力-位移曲線趨勢皆與實驗結果相似，牆體裂縫分布範 圍亦與實驗相似。高型RC 剪力牆於增加鋼筋比可提高牆體強度，裂縫分布範圍亦 擴大，增加牆體厚度強度亦提升，但提升效果並不明顯，牆體增厚之裂縫分布範 圍則相對減少，增加牆體高寬比，則造成牆體強度降低，但產生降伏強度之位移 延後發生，裂縫分布則有往牆底集中之趨勢。矮型開口剪力牆與開門雙邊翼牆增 加牆體厚度強度提升些許，對裂縫分布範圍則無太大影響。
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鑒於台灣板塊運動頻繁且劇烈，造成山多平原少，對於交通的拓展十分不便，迫於無奈，經常需要將道路建於邊坡上或貫穿邊坡，而當中很容易遭遇順向坡，因此在施工中，順向坡坡腳遭破壞，邊坡就失去原本穩定性，如果新建物無法負荷原本坡腳之載重，往往會發生重大災害。民國九十九年四月二十五日，國道三號3.1公里處發生地滑事件，造成四人罹難。對於地滑地點在設計規畫階段皆符合規範設計，但仍發生重大的公安災害令人十分震驚。 本研究運用數值地形模型(DTM)具有詳細三維座標的特點，並結合顆粒流離散元素分析軟體PFC^3D，基於其特性足以模擬大變形進行模擬，並分析地滑的行為及機制。首先，本研究利用災前、災後的航空照片分別建置成數值地形模型(DTM) ，由於本例不同以往之處為地滑塊體與滑動面並未分離，導致滑動面難以取得，因此，本研究利用上部露出之岩層滑動面進行內差，進而取得完整滑動面。之後，利用災前DTM與有完整滑動面之災後DTM來分離出滑動塊體，經計算後，地滑塊體約為十五萬立方公尺之土石。在PFC^3D建置地滑塊體方面，首先，生成由顆粒所匯集而成之矩形塊體，等向應力及孔隙率皆於此步驟先行設置完成，並配合本團隊所研發之程式，將災前、災後DTM所夾空間完全涵蓋矩形塊體，並由程式進行排除即得地滑塊體之顆粒。此外，程式可將矩形塊體任意縮放比例，達到套疊任一崩塌區之快速建模目的。滑動模型由災前DTM所轉換之地形面與顆粒所代表之地滑區塊所組成。 本研究進一步由地質圖判斷，將地滑塊體分為因含水弱化的砂頁岩互層及上部較完整的砂岩兩部分區塊，並在前端另設置一區顆粒來模擬地錨作用。考慮以上因素後，將參數一併輸入，完成模型準備。在模型變數上，本研究選擇滑動面弱化之摩擦角由10度弱化至2度，地錨剩餘效率70%、50%以及30%，將滑動面弱化程度及地錨折減率，以組合之方式設置於地滑模型來模擬真實情況下滑動面弱化情況，模擬結果為當滑動面弱化至4度、地錨剩餘效率為30%時與真實情況最為符合現地堆積狀況。山崩歷時約17秒，到達國道三號邊緣時間為4.36秒，掩埋南下路段時間為6.96秒，掩埋北上路段時間為10.39秒，崩落過程所產生之最高速度為15.34m/s，最遠水平滑動距離為102.84 m，最大落距為29.43 m。 使用數值地形模型(DTM)搭配顆粒流離散元素分析軟體PFC^3D其優點為將真實地形面完整呈現於模型上，以更符合災害發生實際狀況，並可模擬地滑發生之完整動態歷程。相較於一般常用之有限元素分析軟體，僅可求得破壞當時應力應變得知穩定性外，本方法還可將破壞後塊體持續發生之大變形行為，如運動軌跡、速度變化、滑動距離，以及停止運動後堆積型態，進一步掌握災害發生之影響範圍。
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台灣屬於複合型災害頻率高的國家，且位置正好座落於颱風易生成區域的附近，每年夏季必然遭受颱風豪雨侵襲。因降雨時間、強度及空間分布不均，大雨成災與無雨缺水交替的情況愈趨明顯。另一方面，臺灣有超過75%以上是山坡地，各類型的坡地災害亦經常發生。 本研究區域位於臺北市文山區猴山岳步道附近，於2008年到2009年之間，因為連續颱風所夾帶的豪大雨，造成研究區域約10公頃的邊坡滑動，研究利用前人所訂定的臺北市崩塌警戒標準(Lin et al., 2003)，進行雨量指標計算的程式開發。雨量指標程式計算結果顯示在2008年因辛樂克颱風影響下，木柵雨量測站之歷史雨量資料所計算出來的雨量指標是明顯超過崩塌警戒基準的。 研究中也參考萬用土壤流失公式(Universal Soil Loss Equation)進行猴山岳崩塌區域的沖蝕量推估，沖蝕量計算結果顯示在發生大規模崩塌之前每年約有53公噸的土壤沖蝕量(2007)。2008年為崩塌過後，研究區域地表植生遭到嚴重破壞，裸露地占總計算面積的31%，土壤沖蝕量每年高達2958公噸。2009年由於地表植生的自然恢復，許多原本為裸露地的區域長出了芒草，土壤沖蝕量從每年的2958公噸降至690公噸。 由於USLE公式的誤差範圍甚大，且上述結果明顯高估，為了評估沖蝕量計算的準確性，研究中使用地面雷射掃描儀進行各獨立邊坡掃描，得到不同時期之數值地形模型，進而計算真實土方量差異，本文中利用單一獨立邊坡的掃描資料進行土壤沖蝕量的準確性評估，結果顯示USLE推估的土壤沖蝕減去真實土方差所得到的誤差值，約為真實土方差的-12%至45%。
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型態管理(Configuration Management, CM)乃指應用技術與行政的指導及監督方式，建立一套有效率的制度來管理型態項目及相關文件，其主要的工作包括：型態辨識、變更管制、現況描述與型態稽核。在國內外重大工程如國防武器發展、核能發電廠、大眾捷運系統及高速鐵路等龐大且複雜化系統的研發過程中皆已應用型態管理模式。這些系統發展過程中潛藏著許多不確定性因素，如設計及施工變更、技術要求、顧客需求及供應商能力等都可能在發展過程中隨著時間與情況而改變。以捷運工程為例，系統承商應進行型態管理以保證最終產品之品質符合業主需求之規定，並將興建發展過程所建立的型態管理延續至營運期繼續使用，直至捷運系統生命周期結束。本研究應用型態管理導入國內捷運機電系統實務管理，在設計階段藉由型態管理方法進行變更追蹤管理，探討型態管理實務輔助工程專案管理之適用性、效益、限制及實務遭遇困難，最後提出結論與建議供後續實務應用之參考。
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國內多年來之水污染防治，主要集中於點源污染之立法及相關管制工作，隨著點源污染逐步被控制後，非點源污染對水體的影響逐漸顯現。相關研究顯示，近年來台灣非點源污染為造成河川、水庫承受水體惡化之主要原因之一。台灣對於點源污染管理推行多年且法令制度較為完善；反觀非點源污染管理，管理制度較不健全，且仍有改進之空間。 綜觀國外對於暴雨逕流管理已行之多年，管理制度亦較為完善且多元。本研究以美國、英國、德國、澳洲與日本為探討案例，他山之石可以攻玉，自國外之立法經驗及相關管理制度中得到值得學習的經驗，並對美國、英國、德國、澳洲、日本與我國之管理政策進行比較後，嘗試修訂適合我國的水污染防治之相關規範，並提出相關之暴雨逕流管理建議。
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在營建工程施工作業的每個環節中，現場監工人員乃為工程施工品質掌握最直接的執行者，因此監造品質的好壞即會影響工程品質。由於營建工程的施工現場人員繁雜，隨時有不同的事務等待處理，舉凡施工日誌、作業介面溝通、即時決策等皆屬經常需要執行之工作；而傳統上現場監工人員每日經常發生須花費時間往返工務所與工地各個區塊，耗費了許多時間，而這些時間的消耗亦會影響到監工人員進行現場管理的品質。 近年來智慧型手持裝置或是行動化設備，無論在傳輸速度跟使用介面上的更新與進步，相較於早期都有非常重大的發展；因此，本研究乃構思，若能妥善利用智慧型手持設備的特性，以結合工程管理實務上的需求，開發一套智慧型手持裝置之監工管理應用程式，進而協助監工人員之施工管理作業，則應能有助於提升施工管理品質。本研究所建構之管理系統係先經由專家訪談與問卷分析以了解監工人員日常作業困難與需求，再以此作為系統設計之根據，並選擇Android為應用程式開發平台，且以裝載Andriod SDK之Eclipse IDE為開發環境，配合Java SE6為主要JAVA語言版本來進行系統之開發；最後經由實際現場測試及回饋與驗證，證實本雛型系統可有效協助監工人員日常施工管理之業務執行績效。
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土木營建業為工業之基礎，向來素有「火車頭工業」之美名，而土木營建工程之基礎材料便是鋼筋混凝土，縱使到了材料科學與工法技術突飛猛進的二十一世紀，構成土木營建工程的主體結構仍是以鋼筋混凝土為大宗；而混凝土在成型的固化過程中所不可或缺的配合事項之一便是模板作業（Formwork activity），若模板之組立有瑕疵則可能在混凝土澆灌過程中造成爆模的意外產生，輕者造成財務損失、重者導致人員傷亡；由此可見模板材料在土木營建工程中屬於重要的工程材料之一。 傳統的模板主要係以木材做為原料，故在經過幾次的重複使用後，木材的品質與強度自然會產生一定程度的衰退；因此一般約在反覆使用四到六次的翻模後，便會將模板報廢丟棄，但由於廢棄模板上所殘餘的鐵釘與為強化木材性質而使用的化學藥劑均使得其後續處理極為不易；此種情況在現今日益講究節能與環境保育的趨勢下，更明顯不符合環保的訴求。此外，為了持續工業與民生的進步，各種土木營建工程的興建並不會隨著地球的暖化而停止，但主要做為模板原料的木材被砍伐的速度卻是遠遠趕不上造林的速度，在此種惡性循環下，木材原料終有被砍伐殆盡的一天；因此，若能有理想的木製模板替代材料，將是一項值得深入研究的課題。 本研究所探討之主題，是分析塑膠模板(Plastic formwork)與木製模板(Wooden formwork)兩者做為模板材料的機能與成本間的價值情況；在研究方法中，由於塑膠模板與木製模板之生命週期並不一樣，故本研究乃導入生命成本(Life Cost)之觀念，分別針對塑膠模板與木製模板在施工性、經濟性、完成面平整性與環保性四大層面之實際成果做比較；研究成果顯示，不論在施工性、經濟性、完成面平整度與環保性，塑膠模板均優於木製模板，其中塑膠模板之生命成本為$27.78/M2、木製清水模板為$59.26/M2、木製模板則為$51.85/M2；由此可知，塑膠模板是一種非常值得開發的模板替代材料。
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近年來世界各地所發生的地震災害此起彼落，帶給人們的衝擊除了財物上的損失外更是傷痛的開始，有鑑於此，在921地震之後，對於現有的建築物的耐震能力評估須加以訂定。本研究特別針對5座構架實驗室試驗、4棟實際校舍現地實驗、921地震南投校舍震損資料庫的35棟校舍及花蓮地震與甲仙地震震損校舍10棟，以業界常用ETABS分析軟體做非線性側推分析方法分析(Pushover Analysis)。由於各學者對於非線性塑鉸的定義不同，本研究選用業界上常用的兩套耐震能力評估方法，分別為：國家地震中心所開發的NCREE評估方法以及由蔡益超教授及宋裕祺教授團隊所開發的SERCB評估方法，加以分析。針對兩種不同的評估方法，將該分析結果的破壞模式與實驗結果的破壞模式進行比對判斷是否一致，該分析結果亦可用來比較評估方法對於耐震能力評估的差異性。研究結果顯示，該兩套評估方法皆可得到剪力、撓曲及撓剪三種破壞模式，並得到基底剪力和屋頂位移關係曲線圖，加以探討及分析，可做為日後規範修正的參考依據。
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臺北市政府為提供平整安全的道路，並建立健全之道路維護管理機制，針對道路路基改善、路面銑鋪更新、人手孔蓋調整、維生管線挖掘管制等要項，收集國內外相關道路鋪築工法及養護管理方法，以專案管理模式推動道路改善的「路平專案」，並就推動過程彙整並探討相關執行策略，期能作為日後各道路主管機關對於轄管市區道路提供有效的路面更新技術與管理手法參循使用，以提升市區道路服務品質。 平坦度指標係用來量化描述鋪面的績效和品質，其中國際糙度指標（IRI）為道路平坦度的國際通用的指標。本研究係針對臺北市政府「路平專案」於98~99年度已完工道路作為研究範圍，並以IRI實地檢測驗證法及運用統計分析法分析比較，其結果顯示路平前IRI值主要分佈於3m/㎞至9m/㎞，平均5.91m/㎞，路平後IRI值主要分佈於2m/㎞至5m/㎞，平均3.84m/㎞，表示受測路段IRI值呈現下降趨勢，顯示實施「路平專案」後對於提升道路平坦度有顯著之成效；另外輔以統計分析路面人手孔蓋減量齊平成果、路面養護情形、國賠案件成案等資料，作為推動路平專案相關實際成果之展現。最後並提供路平專案後續管理精進策略建議作為，期能延續鋪面品質改善成效，以提升道路使用年限及行車舒適性。
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建設生產過程中，基於建設公司的利益，建築物工程品質及設計規劃常因利益需求而被犧牲，建築師與使用者無法主導設計，建築師也因建設公司要求將利益極大化而導致大規模的「二次施工」的現象。即是建設公司在取得核發使用執照後，為增加使用面積所作的第二次施工，如法定空地增建、室內增建夾層、露臺增建、天井封閉、陽臺外推、屋頂平臺增建、防火間隔增建、騎樓及無遮簷人行道增建等，造成建築物出現和當初核准使用執照上面用途不符的情形，易言之，就構成「違章建築」的事實。 本研究藉由專家訪談法與統計方法分析「二次施工」的相關性，其決策金三角為建設公司、建築師事務所及廣告代銷公司所組成。加上現行容積獎勵太過浮濫，背離容積管制的精神。從二次施工統計得知，從違章建築樣態進行分析，主要為法定空地、陽臺外推及雨遮；從違規使用樣態進行分析研究，主要為違規開窗、陽臺加窗及外牆變更，結論即是發生違章建築及違規使用的位置主要就是獎勵容積的供公眾使用的開放空間及免計容積的部分。另研究可知二次施工的對象，主要以一些首購族、單、總價比較低及坪數比較小的推案為主，故日後法令設計防治應以建設公司為主，提供建築物設計規範及健全建築管理的參考與借鏡。