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研究生: 黃漢翔
Huang, Han-Hsiang
論文名稱: 具開口部磚造歷史建築牆體在水平面內力加載下之實驗研究
Experimental Study of URM Wall with Opening under In-plane Horizontal Loading
指導教授: 張嘉祥
Chang, Ja-Shian
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 131
中文關鍵詞: 砌造體磚牆面內力歷史建築開口部
外文關鍵詞: Masonry, Brick wall, In-plane Loading, Historic building, Opening
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  • 目前對於磚造歷史建築之耐震評估,主要將磚牆視為一承重剪力牆,假設牆體在面內力作用下主要為剪力破壞。但相關地震後災損顯示,對於具有開口部之磚牆,由於牆體之邊界條件、開口形式等影響,其破壞模式與無開口牆體並不相同。本研究針對具開口部牆體,規劃十道面內加載試體,探討不同邊界圍束條件、不同開口形式、不同軸壓大小、以及反覆加載之結構行為。依據本研究之實驗觀察可以發現:
    1. 邊界圍束不佳之具開口部牆體,受到面內力產生之彎矩與垂直向拉應力作用時,牆體易產生彎矩破壞,其加載強度僅為邊界圍束良好牆體之30%~50%。
    2. 當開口部邊緣與側邊圍束牆體間之寬度過小時,牆體角隅斜向裂縫為沿砌法產生階梯狀破壞,並非由開口部角隅產生開裂。
    3. 開口部之窗間柱因高寬比過大,其破壞模式主要為開口上、下緣高度處之彎矩水平裂縫,其對整體強度貢獻有限。
    4. 邊界圍束良好之牆體,在牆體角隅之主要斜向裂縫產生後,由於牆體剛度改變,地震力重新分配至斜向裂縫下方未裂損牆體,可維持抵抗水平面內力。
    5. 依據實驗之觀察,本研究進一步提出具開口部磚砌牆體面內水平耐力估算式。估算過程以牆體對角線角隅採剪力破壞計算,窗間壁體則取其撓曲強度。本研究估算結果較其他方式更接近實驗值,對於具開口部磚牆其估算與實驗差值比介於0.3%~18%,可提供磚砌古蹟歷史建築耐震評估參考。

    In Taiwan, there are many historic buildings which are masonry construction. For assessing the seismic capacity of these masonry buildings, it of ten assumes that the damage mode of the masonry wall is shear crack, and focuses on calculating the shear strength of the brick walls. But according to the damage investigation of masonry historical buildings after earthquake , it can be found that the damage mode of the URM wall with opening was much different to those without opening. In this study , the structural performance or URM walls with opening is investigated to study the influence of boundary condition , type of loading , the type of opening , the vertical loading. There were ten brick specimens were manufactured and tested under in-plane loading. From the test , followings are observed:
    1. For the wall with poor boundary constrain , under the bending and tensile stress caused by in-plane load , it will easily occur bending damage and the strength will be less then 50% of the wall with good boundary constrain.
    2. If the width between the opening edge and the boundary wall is too small , the shear crack on the diagonal corner area of the wall will relative to the bond of the wall and not crack from the corner of the opening.
    3. The damage mode of the pier between two opening is the horizontal bending crack on the top and bottom of the pier. It provided less strength to resist the loading.
    4. For the wall with good boundary constrain , it can maintain good performance after the shear crack on the corner area of the wall occurred because the wall below the crack can help to resist the loading.
    According to the failure mode observed from the experiment, a procedure for evaluating the ultimate strength of URM walls with opening is developed is this study. The ultimate strength is assumed from the contributing of the bending strength of the pier and the shear strength of the diagonal corner are of the wall. The calculating strength obtain good agreement with the test results. Comparing to the method of the reference, this method also obtain more reasonable wall strength evaluation for brick wall with opening and can be used to assess the resistant capacity of the masonry historic building.

    目錄......................................................................................................... v 圖目錄 ................................................................................................... vii 表目錄 ..................................................................................................... x 照片目錄 ............................................................................................... xii 第一章 緒論 ........................................................................................... 1 1-1研究動機與目的 ........................................................................ 1 1-2研究範圍 ................................................................................... 2 1-3文獻回顧 ................................................................................... 3 1-4論文架構 ................................................................................... 8 第二章 試體及實驗規劃 ...................................................................... 11 2-1 試體及實驗規劃 ..................................................................... 12 2-2 實驗裝置規劃 ......................................................................... 17 2-3 千斤頂加載規劃 ..................................................................... 21 2-4 測量裝置規劃 ......................................................................... 22 2-5 試體製作與上架 ..................................................................... 23 第三章 材料基本試驗 .......................................................................... 26 3-1 材料性質基本試驗 ................................................................. 26 3-2 紅磚與砂漿介面強度試驗 ..................................................... 32 3-3 磚墩彈性模數E值試驗 ........................................................... 36 3-4 白灰配比試驗 ......................................................................... 37 3-5 小結 ........................................................................................ 41 第四章 試體加載過程與實驗結果 ...................................................... 42 4-1不同邊界束制條件之試體 ...................................................... 43 4-2不同開口形式之試體 .............................................................. 51 4-3反覆加載之試體 ...................................................................... 57 第五章 實驗結果比較與討論 .............................................................. 66 5-1不同邊界束制條件之試體 ...................................................... 66 5-2不同開口形式之試體 .............................................................. 70 5-3反覆加載之試體 ...................................................................... 74 5-4軸壓對面內行為之影響 .......................................................... 79 5-5小結 ......................................................................................... 82 第六章具開口部磚牆水平耐力估算 .................................................... 83 6-1破壞路徑及相關假設 .............................................................. 83 6-2水平耐力Pu之估算 .................................................................. 84 6-3實驗估算 ................................................................................. 90 6-4 與文獻水平耐力估算比較 ..................................................... 98 第七章 實例評估-以國定古蹟原台南地方法院第一法庭為例 ....... 104 7-1 建築物現況資料 ................................................................... 104 7-2 樓層剪力係數法概述 ........................................................... 110 7-3 耐震評估結果 ....................................................................... 115 第八章 結論 ....................................................................................... 127 8-1 實驗結論 ............................................................................... 127 8-2 後續研究 ............................................................................... 128 參考文獻 ............................................................................................. 130

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    【18】 ASTM,《ASTM C952-02 Standard Test Method for Bond Strength of Mortar to Masonry Units》

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