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研究生: 黃聖傑
Huang, Sheng-Chieh
論文名稱: 應用開口直交集成板(CLT)進行非韌性RC建築物耐震補強及新建工程之可行性研究
Application of Cross-Laminated Timber (CLT) with Openings for New Construction RC Buildings and Seismic Retrofit of Existing Non-ductile RC Buildings
指導教授: 劉光晏
Liu, Kuang-Yen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系碩士在職專班
Department of Civil Engineering (on the job class)
論文出版年: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 140
中文關鍵詞: 耐震評估補強新建工法直交集成板剪力牆
外文關鍵詞: Seismic assessment and reinforcement, New Construction, Cross-Laminated Timber shear walls, shear walls
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  • 本研究旨在評估國內生產的柳杉製成的直交集成板(Cross laminated timber, CLT)開口剪力牆在耐震補強和新建工程中的應用潛力。考慮到台灣許多現存建築物採用非韌性結構,面對地震時常出現結構損壞。傳統耐震補強方法可提升建築安全,但常對居民日常生活造成干擾。本研究以CLT為基礎的剪力牆系統,特別是設計了具有開口的剪力牆以適應建築物內部空間需求和美觀要求。
    本研究係延續先前國產之直交集成板(CLT)進行非韌性RC建築物耐震補強可行性之研究,針對開口CLT剪力牆進行耐震補強及新建工程,檢討結構耐震能力。實驗試體包括四組,分別為中央開口CLT補強試體(編號MR)、柱邊開口CLT補強試體(編號SR)、中央開口CLT新建試體(編號MN)及柱邊開口CLT新建試體(編號SN)。實驗結果顯示,MR試體最大水平剪力為627.55 kN,最大層間位移角為6%,SR試體最大水平剪力為806.56 kN,最大層間位移角為6%,MN試體最大水平剪力為744.20 kN,最大層間位移角為6%,SN試體最大水平剪力為821.45 kN,最大層間位移角為4%,皆滿足含牆結構2%變形要求,雖相較於無開口CLT剪力牆減少了20%-30%水平剪力強度。但仍提供4%-6%層間變位角,有效提供既有建物及新建工程之耐震性能。

    This study aims to evaluate the potential application of cross-laminated timber (CLT) shear walls with openings, made from domestically produced larch, in seismic retrofitting and new construction projects. Considering that many existing buildings in Taiwan are non-ductile structures, they often suffer structural damage during earthquakes. Traditional seismic retrofitting methods can enhance building safety but often disrupt residents' daily lives. This study focuses on CLT-based shear wall systems, particularly designing shear walls with openings to accommodate the internal spatial and aesthetic requirements of buildings.
    Building upon previous experiments with domestically produced CLT, this research examines the seismic retrofitting and new construction of CLT shear walls with openings. The seismic capacity of the structures was evaluated through experiments on four groups of specimens: centrally opened CLT reinforced specimen (MR), edge-column opened CLT reinforced specimen (SR), centrally opened CLT new construction specimen (MN), and edge-column opened CLT new construction specimen (SN). The experimental results showed that the MR specimen had a maximum horizontal shear force of 627.55 kN and a maximum interstory drift angle of 6%. The SR specimen had a maximum horizontal shear force of 806.56 kN and a maximum interstory drift angle of 6%. The MN specimen had a maximum horizontal shear force of 744.20 kN and a maximum interstory drift angle of 6%. The SN specimen had a maximum horizontal shear force of 821.45 kN and a maximum interstory drift angle of 4%. All specimens met the 2% deformation requirement for wall structures, despite a 20%-30% reduction in horizontal shear strength compared to CLT shear walls without openings. However, they still provided 4%-6% interstory drift angles, effectively enhancing the seismic performance of both existing and new buildings.

    摘要 I 表目錄 IX 圖目錄 XII 第1章緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究背景 2 1-3 研究內容 2 第2章文獻回顧 3 2-1 開口鋼筋混凝土牆研究 3 2-1-1 鍾立來等人(2017)探討非對稱開口鋼筋混凝土補強試驗研究與分析 3 2-1-2 鍾立來等人(2016)探討鋼筋混凝土開口剪力牆補強試體耐震行為 4 2-1-3 歐昱辰等人(2013)探討低矮鋼筋混凝土街屋具典型開口外牆之耐震行為 5 2-2 CLT剪力牆研究 5 2-2-1 S.Pei等人(2016) 介紹CLT作為側向抗力系統的研究發展和具有韌性的建築系統的需求 5 2-2-2 Gabriele Tamagnone等人(2020)探討雙面CLT板搖擺行為 6 2-2-3 葉民權等人(2019)探討自攻螺絲對於金屬連結件應用於CLT接合剪斷抵抗性能之影響 7 2-2-4 Angelo Aloisio等人(2022)分析CLT橫向彈性變形的分析公式 7 2-2-5 E. Ruggeri等人(2022)研究垂直牆對CLT剪力牆橫向性能的影響 8 2-2-6 Jianyang Xue等人(2021) 研究夾層膠合木(GLC)構架填充直交集成板(CLT)剪力牆的側向性能 8 2-2-7 董憲宏等人(2023)研究CLT、CLTB進行非韌性RC建築物耐震補強可行性 10 2-3 混合結構系統研究-陳興隆等人(2023) 研究國際木構造建築物設計技術發展與設計施工規範檢討更新 11 第3章試體實驗規劃 12 3-1 雙軸向試驗系統(BATS) 12 3-2 倒塌模擬測試平台 13 3-3 中央開口CLT補強試體(MR)、柱邊開口CLT補強試體(SR)設計 14 3-3-1 混凝土基礎構架設計 14 3-3-2 中央開口CLT補強試體(MR)、柱邊開口CLT補強試體(SR)剪力牆設計 16 3-4 中央開口CLT新建試體(MN)、柱邊開口CLT新建試體(SN)設計 20 3-5 補強試體製作與施工步驟 22 3-5-1 CLT製作 22 3-5-2 混凝土基礎構架製作 25 3-5-3 CLT構件安裝於混凝土基礎構架 28 3-6 新建試體製作與施工步驟 30 3-7 測試步驟 32 第4章實驗結果與分析比較 34 4-1 試體側向力-變位發展過程 35 4-1-1 中央開口CLT補強試體(MR)試驗過程 35 4-1-2 柱邊開口CLT補強試體(SR)試驗過程 37 4-1-3 中央開口CLT新建試體(MN)試驗過程 38 4-1-4 柱邊開口CLT新建試體(SN)試驗過程 40 4-2 韌性容量R 41 4-2-1 中央開口CLT補強試體(MR)韌性容量R 41 4-2-2 柱邊開口CLT補強試體(SR)韌性容量R 43 4-2-3 中央開口CLT新建試體(MN)韌性容量R 44 4-2-4 柱邊開口CLT新建試體(SN)韌性容量R 45 4-3 裂縫發展與破壞模式 47 4-3-1 中央開口CLT補強試體(MR) 47 4-3-2 柱邊開口CLT補強試體(SR) 49 4-3-3 中央開口CLT新建試體(MN) 51 4-3-4 柱邊開口CLT新建試體(SN) 52 4-4 變形量測 105 4-5 綜合比較 110 4-5-1 新建試體及補強試體差異 110 4-5-2 CLT開口影響 111 4-5-3 勁度及韌性容量R比較 112 4-5-4 試驗過程狀態 113 4-6 CLT實務應用可行性檢討 115 4-6-1 經濟性 115 4-6-2 施工性 116 4-6-3 美觀性 117 第5章結論 118 參考文獻 120 附錄 122

    [ 1 ]“111年第40週內政統計通報(111年第2季底我國住宅總量突破900萬宅,10年增加100萬宅),” (moi.gov.tw.)
    [ 2 ]“ACI 374.1-05”, Acceptance criteria for moment frames based on structural testing and commentary, 2005.
    [ 3 ]Angelo Aloisio, Francesco Boggian, Hakon Ostraat Savareid, Johan Bjorkedal, Roberto Tomasi, “Analysis and enhancement of the new Eurocode 5 formulations for the lateralelastiCdeformation of LTF and CLT walls,” 2022.
    [ 4 ]E. Ruggeri, G. D’Arenzo, M. Fossetti, W. Seim, “Investigating the effect of perpendicular walls on the lateral behaviour of Cross-Laminated Timber shear walls,” 2022.
    [ 5 ]“FEMA356”, Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings, 2000.
    [ 6 ]G. Tamagnone, G. Rinaldin, M. Fragiacomo, "A novel method for non-linear design of CLT wall systems," 2020.
    [ 7 ]Jianyang Xue, Guoqi Ren, Liangjie Qi, Chenwei Wu, Zhen Yuan, “Experimental study on lateral performance of glued-laminated timber frame infilled with cross-laminated timber shear walls,” 2021.
    [ 8 ]S. Pei, J. W. van de Lindt, M. Popovski, J. W. Berman, J. D. Dolan, J. Ricles, R. Sause, H. Blomgren, D. R. Rammer, “Cross-Laminated Timber for Seismic Regions: Progress and Challenges for Research and Implementation,” 2016.
    [ 9 ]中華民國內政部,“建築物耐震設計規範及解說,”,2024.
    [ 10 ]林毅恩,鍾立來,“非對稱開口鋼筋混凝土牆補強之試驗研究與分析,”碩士論文, 2017.
    [ 11 ]陳興隆,蔡孟廷,陳啟仁、黃國倫、李台光、周楷峻,楊正裕、徐宇亮, “國際木構造建築物設計技術發展與設計施工規範檢討更新之研究,” 內政部建築研究所協同研究成果報告, 2023.
    [ 12 ]喜得利公司, “喜得利植筋設計應用手冊,” 2022.
    [ 13 ]幅亮太,北守顯久,森拓郎,福原武史,栗原嵩明,五十田博, “CLT パネルを接着挿入したRC フレームの耐震補強効果に関する実験,” 日本建築学会構造系論文集,第81巻第726号,1299-1308, 2016.
    [ 14 ]葉民權, “直交集成板金屬連結件接合之剪斷抵抗性能探討,” 台灣林業科學研究報告34(4),235-262, 2019.
    [ 15 ]董憲宏、劉光晏, “應用直交集成板(CLT)與竹木複合板(CLTB)進行非韌性RC建築物耐震補強研究,” 碩士論文, 2023.
    [ 16 ]歐昱辰,陳正誠,李宏仁,杜昱石, “低矮鋼筋混凝土街屋具典型開口外牆之耐震行為研究,” 內政部建築研究所委託研究報告, 2013.
    [ 17 ]鍾立來,張庭瑜,曾建創, “鋼筋混凝土開口剪力牆校舍補強之試驗,” 國家地震工程研究中心(報告編號:NCREE-16-005), 2016.

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