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研究生： 蔡昇芳
Tsai, Sheng-Fang
論文名稱： 翼牆用於RC構架補強之研究
"none"
指導教授： 邱耀正
Chiou, Yaw-Jeng
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 92
中文關鍵詞： 翼牆、RC構架、鋼鈑補強、樹脂砂漿、耐震行為、塑性鉸、半剛性構架模式、JIA日本建築學會
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    • 九二一集集大地震使台灣中部地區受到相當嚴重的震害，尤其原先規劃作為緊急避難兼收容場所之學校及公共建築損壞崩塌最為嚴重，校舍建築崩塌或嚴重損壞主要集中在底層柱走廊方向遭剪斷或彎斷，尤其校舍因通風及採光所需要，在走廊方向的柱底部1/3高度設有窗台，當地震發生時，柱的可動長度減為原先的2/3，柱所受到地震所產的剪力為原先的3.3倍，而在鋼筋混凝土建築結構受水平地震力作用時，柱構材會產生剪力及彎矩，若柱抵抗剪力之能力不足，柱身會遭到剪力破壞並產生斜向裂縫；若柱抵抗彎矩之能力不足，則柱頭及柱腳會產生撓曲裂縫，形成塑性鉸(plast hinge) ，會使整體結構自然振動週期(natural frequency)增長，側向位移增加，塑性鉸數目太多會造成整個結構變成不穩定而崩塌，故在一般 RC建築物柱皆規劃成矩形斷面，主要提高柱構材抗彎能力，且可將矩形斷面柱改為兩側含有翼牆之柱，能夠提昇抵抗撓曲破壞能力，除斷面慣性矩增加外，柱主軸方向受彎時，壓力側混凝土面積增加，並有箍筋來增加翼牆受壓時圍束效果。使翼牆構材撓曲破壞時，壓力側翼牆之混凝土先崩壞，非直接產生於柱主體，如此則使柱主體混凝土延遲崩壞。
    翼牆柱不論是在新建築物之設計規劃上或既有建築物之耐震補牆上均常為建築師及結構技師所採用，翼牆有增加柱剛度及強度，承受剪力及彎矩，防止產生過大的變形量，使一般柱底產生塑性鉸筳後發生。翼牆對柱及整個構架的影響行為明確。
    為探討RC構架使用翼牆補強後，構架的耐震行為，本文規劃六個構架來進行補強作業試，翼牆寛度則規劃37.5cm、50cm，單側補強及雙側補強及鋼鈑補強等。探討過程除實驗觀察翼牆柱在軸力作用下構材從彈性、降伏到破壞側向力─變形 關係，並比較各種補強方式 對構架效益，以及實驗結果、理論分析及現有設計公式間之差異。
    本文獲致之結果如下：
    (1)翼牆柱確實有提升耐震抗剪之功能，增設單側翼牆寛度為柱寬的1.5倍時，則翼牆元件之耐震效能約提為原柱元件耐震能力之2倍。
    (2)增設翼牆之設計，在相同面積條件下，以增加翼牆寬度對柱元件耐震能力之提升效佳。
    (3)設置翼牆時，應盡可能使總面積大於柱斷面積且翼牆寬度大於柱寬度，如此設置下，抗剪能力會明顯提升。
    (4)不同翼牆鋼筋量試驗之比較，顯示鋼筋量增加時，對極限軸力及彎矩之提升，具有明顯之效果，且對構材持續變形能力之提昇，及延遲極限載重到達時機均有助益。
    (5)從試驗行為及分析結果顯示，當翼牆寬度大於柱寛度時，其受力行為與分析模式以剪力牆之抗剪效應為佳；若翼牆寬度小柱寬度時，則與擴大柱斷面之抗剪效分析為佳。
    (6)增設鋼鈑及翼牆補強後，從行為分析中可知，鋼鈑有明顯提升構架受力後的極限位移量，使構架在破壞前有明顯預警效果。
    (7)翼牆柱在耐震設計分析時，以半剛性構架模式處理較為適當，計算剛度時，應考量牆柱間互制之影響，即以分開柱、牆桿件計算剛度後考量牆柱互制，應加入互制係數使翼牆柱之Igm要修定為Igm=Ic+2nIw其中n值以3為宜。

    "none"

    目 錄 摘要..........................................................Ⅰ 誌謝..........................................................Ⅲ 目錄..........................................................Ⅳ 圖目錄........................................................Ⅶ 表目錄........................................................X 第一章緒論....................................................1 1-1研究背景及動機.............................................1 1-2國內外相關文獻回顧.........................................3 1.2.1翼牆柱之研究.............................................3 1.2.2.翼牆柱相關研究文獻......................................4 1.2.3.鋼鈑補強相關研究文獻....................................6 1-3研究目的...................................................7 1-4研究方法與流程.............................................8 1-4-1研究方法.................................................8 1-4-2研究流程.................................................8 1-5適用範圍...................................................9 第二章試驗規劃與試體製作.....................................10 2.1 試驗規劃.................................................10 2.2 試體規劃.................................................11 2.3 試體製作.................................................11 2.3.1鋼鈑補強試體製作........................................12 2.2.2翼牆補強試體製作........................................12 2.4 試驗設備與量測儀器.......................................14 2.4.1試驗裝置................................................14 2.4.2試驗設備................................................14 2.4.3試驗量測系統............................................16 2.4.4 材料性質...............................................16 2.4.5試驗加載方式............................................17 第三章試驗過程與結果討論.....................................18 3.1.1 試驗開始前階段.........................................18 3.1.2 試驗進行中階段.........................................19 3.1.3 試驗結束後階段.........................................19 3.2 RC構架含鋼鈑翼牆補強試驗過程與結果討論...................20 3.3RC構架翼牆補強試驗過程與結果討論..........................24 第四章 柱與翼牆的耐震行為分析................................31 4-1前言 ....................................................31 4-2半剛性構架模式之撓曲行為分析..............................32 4-2-1翼牆柱之受力變形半剛性構架模式......................32 4-2-2 翼牆柱有效高度計.......................................32 4-2-3翼牆柱之撓曲剛度分析....................................34 4-3翼牆柱之抗剪行為分析......................................39 4-3-1翼牆柱剪力強度計算......................................39 4-3-2翼牆柱抗剪剛度之修正....................................40 4-4翼牆半剛性模式預測值與試驗結果比較........................41 4-4 JIA翼牆極限彎矩公式......................................42 第五章 結論與建議............................................44 5-1結論 ....................................................44 5-2建議 ....................................................45 參考文獻.....................................................46 附圖.........................................................45 附表.........................................................73 圖 目 錄 圖1.1學校建築增設翼牆........................................49 圖2.1翼牆試體之配筋細部圖....................................49 圖2.2翼牆增設方式、鋼筋配筋、牆配筋方式......................50 圖2.3柱進行EPOXY樹脂注射.....................................51 圖2.4柱進行EPOXY樹脂砂漿補強.................................51 圖2.5混凝土抗壓驗............................................51 圖2.6RE-500黏結劑............................................51 圖2.7牆筋搭接長度............................................51 圖2.8澆置混凝土..............................................51 圖2.9混凝土抗壓驗............................................52 圖2.10R-MWA2試驗裝置.........................................52 圖2.11基座鋼樑...............................................52 圖2.12千斤頂.................................................52 圖2.13 Load Cell.............................................52 圖2.14手動油壓機.............................................52 圖2.15軸力傳遞鋼蓋...........................................53 圖2.16 鋼棒..................................................53 圖2.17 上滑輪組..............................................53 圖2.18 下滑輪組 ...........................................53 圖2.19槓桿...................................................53 圖2.20 位移計LVDT............................................53 圖2.21資料收集器(data logger)................................54 圖2.22 混凝土曲線............................................54 圖2.23 #3鋼筋曲線............................................54 圖2.24#6鋼筋曲線.............................................54 圖3.1試驗流程圖 ...........................................55 圖3.2R-MWSA1構架試體.........................................56 圖3.3R-MWSA1裂縫發展圖.......................................57 圖3.4R- MWSA1構架裂縫........................................57 圖3.5R-MWSA1載重-位移曲線圖..................................58 圖3.6R-LWSA1構試體...........................................59 圖3.7R-LWSA1裂縫發展圖.......................................60 圖3.8R- LWSA1構架裂縫........................................61 圖3.9R-LWA1載重-位移曲線圖...................................61 圖3.10R-LWA1構架試體.........................................62 圖3.11R-LWA1裂縫發展圖.......................................63 圖3.12R-LWA1構架裂縫圖.......................................63 圖3.13R-LWA1載重-位移曲線圖..................................64 圖3.14R-LWA2構架試體.........................................65 圖3.15R-LWA2裂縫發展圖.......................................66 圖3.16R-LWA2構架裂縫圖.......................................66 圖3.17R-LWA2載重-位移曲線圖..................................67 圖3.18R-LWB1構架試體.........................................68 圖3.19R-LWB1裂縫發展圖.......................................69 圖3.20R-LWB1構架裂縫圖.......................................69 圖3.21R-LWB2載重-位移曲線圖..................................70 圖3.22R-LWB2構架試體.........................................71 圖3.23R-LWB2裂縫發展圖.......................................72 圖3.24R-LWB2構架裂縫圖.......................................73 圖3.25R-LWB2載重-位移曲線圖..................................73 圖3.26中型構架韌性比.........................................74 圖3.27底型構架韌性比.........................................74 圖3.8實驗各試體之曲線........................................75 圖4.6RC構架翼牆補強試體ACI分析與實驗結果.....................75 表目錄 表2.1 試體設計變數及尺寸資料.................................76 表3.1補強試體試驗結果........................................76 表4.1 各試體修正後之剛度Igm與原牆柱一體之剛度Ig比較..........77 表4.2 各試體修正後之開裂剛度Icrm與原牆柱一體之開裂剛度Icr比較77 表4.3 翼牆柱斷面抗剪強度計算值與試驗值比較...................77 表4.3 翼牆試體極限抗彎矩強度與JIA建議公式比較................78

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    下載圖示 校內：2006-07-28公開
    校外：2006-07-28公開
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