RC隔間牆，對高樓建築結構耐震能力之影響

交大碩士劉德賢、德霖副教授涂耀賢、國震中心副研究員邱聰智、德霖講師周逢霖、

台大教授鍾立來、交大教授劉俊秀、大漢副教授江文卿

研究動機

目前國內建築物絕大多數為鋼筋混凝土造，而一般建築物中因活動空間以及住戶區隔的需求，在建築物內設置許多隔間牆、隔戶牆與外牆，因此大部分建築物內含有許多RC隔間牆、隔戶牆與外牆，而此類牆體之鋼筋量配置僅達到溫度鋼筋需求，屬於非結構牆。

根據耐震設計規範[1]要求牆體需一併納入結構分析計算，但工程師設計時，普遍僅分析符合規範剪力牆規定之牆體，其餘RC牆體均忽略不計。過去的研究文獻[2-5]也強調須考慮非結構RC牆對結構物的影響，因此忽略非結構牆之RC牆的作法合理性須進一步探討。

國內外RC牆試驗[2-5]試體之邊界柱深對牆板厚度比值很小，歸屬為校舍、街屋等低矮型建築結構之含RC牆構架。對於高樓建築中配置RC隔間牆之試驗極度缺乏，大尺寸柱配置薄的隔間牆構架試驗(即邊界柱深對牆板厚度比值很大之試驗)尚未如街屋、校舍結構之含RC牆構架試驗受到同等關注，故值得進行高樓建築物中含牆構架行為之試驗，以釐清其抗震行為。

試體設計

欲探討忽略RC隔間牆的作法之可理性，設計大尺寸柱空構架與含RC隔間牆構架，了解兩者差異，釐清忽略RC隔間牆之疑慮。

黃科銘等[6] 之研究顯示，我國建築物柱斷面尺寸約與建築物高度成正比，經調查12層樓之柱尺寸約為100cm。故邊界柱選用100cm之方形斷面，另我國RC隔間牆普遍採用厚度12cm，又為了模擬集合住宅式大樓，構架淨高採用300cm、柱心到柱心跨距採用600cm。

考量實驗場施力系統容量與試體最大強度需求，故將原試體縮尺50%，試體斷面尺寸及設計細節如圖1所示。

圖1 試體尺寸與柱鋼筋配置

1.柱

柱淨高為150cm，斷面尺寸為50x50cm，主筋之角隅鋼筋選用4根8號鋼筋配置，其餘主筋選用8根7號鋼筋，配置鋼筋比ρ=2.05%，箍筋選用4號鋼筋間距10 cm，其材料強度如表1、表2所示。

表1 混凝土抗壓試驗表

表2 鋼筋抗拉試驗表

2.牆

牆體採用雙向單排鋼筋配置，以達到非結構牆目的。牆體厚度設計為6公分，選用2號鋼筋間距25 cm配置(圖1)，其垂直向鋼筋比ρ=0.00256、水平向鋼筋比ρ=0.00256，其材料強度如表1、表2所示。

3.空構架(C50)與含RC隔間牆構架(C50W6)

本實驗規劃兩座試體，一座為空構架(代號C50)、另一座為含RC隔間牆構架(代號C50W6) ，其試體尺寸與配筋圖如圖1所示。

試驗結果

試體測試採擬動態推拉試驗，藉由致動器在試體一側進行反覆推拉，試體測試前先於梁頂施加軸力，C50試體施加192tf軸力；C50W6試體施加376tf軸力，測試布置如圖2所示。兩座試體之測試力與位移遲滯迴圈之包絡線如圖3所示，圖中紅色實線表示空構架試體(C50) 力與位移遲滯迴圈之包絡線，藍色虛線表示含牆構架試體(C50W6) 力與位移遲滯迴圈之包絡線。以下摘錄說明兩座試體測試過程中主要階段之觀察，詳細測試資料可詳國家地震工程研究中心報告。

圖2 測試布置		圖3 力與位移遲滯迴圈之包絡線

圖4  C50試驗開始(Drift Ratio=0%)		圖5  C50強度點(Drift Ratio=1.5%)
圖6  C50平台段結束(Drift Ratio=4%)		圖7  C50試驗結束(Drift Ratio=5%)

圖8  C50W6試驗開始(Drift Ratio=0%)		圖9  C50W6強度點(Drift Ratio=0.375%)
圖10  C50W6平台段起點(Drift Ratio=0.75%)		圖11  C50W6平台段結束(Drift Ratio=3%)
圖12  C50W6試驗結束(Drift Ratio=5%)

結論與建議

對比空構架與含RC隔間牆構架兩組試驗結果，兩座試體之力與位移遲滯迴圈之包絡線如圖3所示、試驗結果對比如表3所示，表3中初始勁度數值係依據文獻[7]所述完美彈塑性曲線建議計算。由圖3與表3可得知，在極限強度方面含RC隔間牆構架高於空構架約50%。含RC隔間牆構架之極限強度發生後，進入力與位移曲線的平台段，含RC隔間牆構架平台段的強度與空構架差異不大。在初始勁度方面，含RC隔間牆構架之初始勁度為空構架3.38倍，由此可知牆板明顯影響構架勁度。若以兩座試體強度開始急速下降時之位移為比較基準，含RC隔間牆構架之位移能力較空構架低25%，可知空構架會因加入RC隔間牆板造成變形能力減損。

一般高樓建築(12層樓以上建築物) 中兩柱間 (如柱尺寸為100x100cm)填充12cm厚之RC隔間牆(柱深/ 牆厚比= 8.33)，由試驗結果顯示，牆板損壞後仍可保有空構架之行為。但填充RC隔間牆對強度、勁度方面有明顯提升，且變形能力減低約25%，以整體結果來看，忽視RC隔間牆雖尚可接受，惟建議，仍應考慮結構週期以及地震消能能力的影響。

本文僅探討大柱子配合隔間牆(柱深/ 牆厚比= 8.33)，若柱尺寸愈小或牆板厚度愈大時，其可能造成強度差異與變形能力減損愈大，例如柱尺寸(100x100cm)配15cm厚之RC隔間牆(柱深/ 牆厚比< 8.33)時，有何影響，值得探討。

表3  C50與C50W6試驗結果對比表

參考文獻

[1]         「建築物耐震設計規範及解說」（民國100年）。內政部。

[2]         邱聰智（民國91年）。「碳纖FRP在鋼筋混凝土牆之耐震補強研究」，碩士論文，國立台灣科技大學營建工程系，台北。

[3]         李宏仁、朱瑞祥（民國97年12月）。「建築構架含RC牆之耐震性能研究：非結構牆與槽縫牆行為」，內政部建築研究所，台北。

[4]         高健章、邱昌平、蔡培欽、林明仁著（民國80年8月）。「含RC隔間牆之構架之耐震行為研究」，行政院國家科學委員會防災科技研究報告 77-76號，行政院國家科學委員會，台北。

[5]          許基主（民國90年）。「RC隔間牆對中低樓層抗震能力影響之分析探討」，碩士論文，國立中興大學土木工程研究所，。

[6]          黃科銘、陳建成、蘇子倫、沈伊婷（民國103年）。「以柱斷面尺寸判斷建築物加蓋之可能性」，台灣省土木技師公會技師報，No.898，。

[7]          鍾立來、吳賴雲、林琨偉、楊耀昇、連冠華（101年），「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24卷第3期，第299~311頁，。