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技師報於85年11月18日土木日創刊
新聞局出版事業登記證局版省報字第48號


中華民國一○七年七月二十一日

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文字記者:許素梅

以等值牆墩模擬三面圍束磚牆的耐震詳評

賴濤、鍾立來1,2,3、何彥葳1、賴昱志4、邱聰智2、楊耀昇5、蕭輔沛2、涂耀賢6、李翼安2

1臺大土木系、2國震中心、3成大土木系、4台灣世曦顧問有限公司、5土木技師、6德霖科大土木系

一、前言

目前國內既有低矮建物,普遍具有磚牆,又因此類建物於地震時,磚牆多能提供一定程度的側向強度,故對此類建築結構進行耐震評估時,應將磚牆之貢獻納入考量。目前常見之耐震評估方法,多參考國震中心手冊[1]之建議,採用等值斜撐來模擬磚牆,等值斜撐確實能有效模擬磚牆之行為,使分析結果較合乎實際情形;但對具三面圍束磚牆(即磚牆有一側未鄰接柱)之建物而言,若採等值斜撐模擬,可能因斜撐施於梁上集中載重(1),使得梁產生與結構實際行為不相符之非預期剪力非線性鉸,錯誤的梁剪力破壞,因此低估整體結構的側向強度。

本文旨在說明採用等值斜撐模擬三面圍束磚牆,導致梁產生非預期之剪力非線性鉸,以致分析結果不正確地過於保守的問題,並利用ETABS套裝軟體,引介另一個改以等值牆墩模擬三面圍束磚牆的方法,藉以改善不合理之分析結果,避免嚴重低估結構之側向強度。

二、以等值斜撐模擬三面圍束磚牆

含牆構架受到側向力作用,常以一等值斜撐模擬之;但對三面圍束磚牆而言,側向力會透過該斜撐以軸力之方式傳遞至梁上,使得梁承受一集中力,而此集中力之垂直分量,則可能使得梁之剪力非線性鉸產生,進而改變構架的內力分配。因此側向水平力應以摩擦力的方式作用於梁上,不應以含垂直分量之集中力傳遞至梁。

三、以等值牆墩模擬三面圍束磚牆

因採等值斜撐模擬三面圍束磚牆,可能導致不符合實際情形的梁剪力破壞,導致側推強度趨於不合理地保守,本文建議可採用等值牆墩 [4]來模擬三面圍束磚牆(6),藉以改善此不合理之模擬結果,該法係以ㄧ柱線模擬磚牆(即圖6C3柱線),使磚牆之側向載重並非由斜撐之軸力進行傳遞,而由等值牆墩(柱線)之側向強度提供,於磚牆下方有連續磚牆下,梁較不易因等值斜撐造成之集中力產生非線性鉸,該方法參照手冊三版[1]之建議,計算出之磚牆側向強度及其側力位移曲線,設定於等值牆墩上。

3.1 等值牆墩之勁度設定

3.3 案例分析

四、結語

本文提出採等值牆墩模擬三面圍束磚牆,並提出等值牆墩斷面剛度參數及剪力非線性鉸參數之設定方式,同時以二層樓平面構架案例進行分析,確認該設定可避免採等值斜撐模擬磚牆之缺點,且將側推分析結果與平面構架強度上限值比較,顯示採等值牆墩模擬三面圍束磚牆之結果屬合理,可供作為實際建物耐震評估時使用。

參考文獻

1.        蕭輔沛等(2018)。「校舍結構耐震評估與補強技術手冊(3)」,國家地震工程研究中心,報告編號:NCREE-13-023,台北。

2.        邱耀正等(2008)。「校舍建築RC擴柱補強現地試驗與分析」,國家地震工程研究中心,研究報告NCREE-08-033

3.        鍾立來等(2012)。「國民中小學校舍結構耐震能力之初步評估及其統計分析」,中華民國結構工程學會,結構工程,第37卷,第1期,第61-80頁。

4.        賴濤(2017)。「既有中高樓層建築之耐震評估與補強-外置RC構架暨剪力牆複合工法」,國立臺灣大學土木工程學系,碩士論文。

 

1 等值牆墩剪力非線性鉸參數

 

2  平面構架磚牆等值牆墩之剪力非線性鉸參數

Point Force/SF Disp/SF
A 0 0
B 1 0
C 0.6 1.4
D 0.6 2.3136
E 0 2.3136

 

 
斜撐下方梁受集中之剪力分佈示意圖   平面構架(含三面圍束磚牆)示意圖
     
 

平面構架之柱、梁斷面及配筋圖

 

以等值斜撐模擬磚牆之平面構架的

側力強度點非線性鉸發展

     
 
側推分析容量曲線比較   以等值牆墩模擬磚牆之示意圖
     
 
7  等值牆墩材料參數設定   8  等值牆墩斷面剛度參數設定
     
 
9  磚牆側向載重位移曲線[1]   10  等值牆墩剪力非線性鉸性質
     
 

11  等值牆墩剪力非線性鉸參數設定

 

12  以等值牆墩模擬磚牆之平面構架的

側力強度點非線性鉸發展

 

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