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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○九年二月二十九日

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本期主筆:楊耀昇
執行編撰:李惠華
文字記者:許素梅

忽略RC-容易誤判破壞模式

楊智斌1、江文卿2、黃科銘2、黃立宣2

1翔威顧問結構技師、2土木技師

1. 前言

RC建築物構件數量很多、力量傳遞行為複雜,目前工程師均採用電腦套裝軟體進行分析設計工作,不但節省時間,也提高了計算結果的準確性。由於構件種類多,構件在電腦軟體之模擬方式,會大大影響電腦軟體的分析結果;尤其是構件形狀複雜時,採用合於結構理論之簡化方式模擬,是工程師需具備之能力,不同之簡化模擬方式也對於分析結果有很大的影響。

以建築物普遍存在的RC牆而言,RC牆概可分為結構牆與非結構牆。我國建築物內的RC牆,絕大部分為非結構牆,如隔間牆、隔戶牆及外牆,這些非結構牆共同的特性,是牆厚小於15cm、鋼筋量很少(通常僅滿足RC設計規範之溫度鋼筋需求)。由於建築物內RC牆體數量龐大,若建立電腦軟體模型時,將每一道RC牆列入模擬,其工作量繁複,因此設計階段時,忽略非結構牆的模擬,是現行工程師認可且普遍採用的方法。

身為土木人,對於周遭環境常有職業病上身,我們對於身處的環境,最優先吸引我們的是結構配置優良性、建築物裂縫發展情形、整體建築物的安全性。筆者閒來逛街時,發現了某建築物幾道裂縫,由於裂縫的特殊性,特提出筆者的看法,與各位先進相互探討。

2. 開口RC牆周邊構件破壞實例

照片12,是一棟12層樓住商混合大樓,低樓層為商業用途,柱間跨距較大,且設有較大片窗戶,因而形成開口RC牆,而較高樓層為住家,分割為較多住宅單元,由照片1顯示住宅層較商業層多了圓柱,圓柱設置於梁上形成梁上柱,而且圓柱設置於下一層窗戶的中間。

照片12之梁,出現明顯的剪力裂縫,裂縫走向由圓柱底部向兩側斜向發展,裂縫結束於窗框頂部的終點。裂縫發展形式,顯示出開窗之開口RC牆,發揮了對梁的束制效果,梁的淨跨深比近乎1,造成短梁現象。

照片3,是一棟年代較新的典型校舍建築,由照片顯示柱兩側設置了RC牆,但在外牆處留有窗形式冷氣口,因而形成了開口RC牆,此RC牆對於柱,形成了良好的束制力,因而產生短柱現象,柱的淨高寬比近乎1,地震在此處留下了到此一遊的裂縫記號。

 
照片1  開口RC牆造成短梁剪力破壞   照片2  開口RC牆造成短梁剪力破壞細部照片
     
   
照片開口RC牆造成短柱剪力破壞    

3. 忽略RC 隔間牆作法,誤導了實際結構破壞模式

我國目前鋼筋混凝土設計規範,屬強度設計法,設計著重於要求整棟建築物之強度、及個別桿件之強度,須能抵抗外加力量。然而,一棟建築物中RC牆數量很多,工程師咸認為非結構牆之強度不高,若將其忽略,則會低估建築物之強度,屬於保守的作法,且可以減少很多的分析工作與時間。

如果採用現行工程師忽略RC牆之設計模式,如圖1示意圖所示,梁之支承點位於圖中A點,梁上柱為外力作用點,位於圖中B點,梁從A點到B點顯示為跨深比大的一般梁。但如果將RC牆納入考慮時,如圖2示意圖所示,梁上柱為外力作用點位於圖中B點,而梁之支承點邊界位於圖中C點,梁從C點到B點,顯示為跨深比很小的短梁。

 
1 忽略RC牆之設計模式   2 考慮RC牆之設計模式

一般梁與短梁行為不一樣,圖1與圖2,顯示不同的模擬模型,得出不同的結構行為,其所產生之破壞行為差異很大,此可由圖1~3裂縫形式獲得驗證,故是否考慮RC牆,對於結構破壞主控型態判讀影響很大。

4. 結語

一般梁多為撓曲破壞,而短梁或短柱多為剪力破壞,兩者行為不一樣。我國RC設計規範,對於剪力破壞之安全要求較撓曲破壞高,換句話說,規範不希望剪力為主要之破壞模式。

建議設計時,除檢核忽略RC牆後之一般梁行為外,如果有類似照片13等配置時,亦應增加考慮RC牆產生之短梁或短柱行為之檢核。也就是說,同時檢核圖1及圖2兩種狀況,以獲得較真實之破壞模式與較安全之設計。

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