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研究生:張庭瑜
研究生(外文):Ting-Yu Chang
論文名稱:鋼筋混凝土開口剪力牆校舍補強之試驗研究
論文名稱(外文):Experimental Study on Retrofit of School Building byAdding Reinforced Concrete Shear Wall with Opening
指導教授:鍾立來鍾立來引用關係
口試委員:楊耀昇涂耀賢鄭全桓
口試日期:2015-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:406
中文關鍵詞:校舍RC 開口剪力牆補強
外文關鍵詞:school buildingsRC wall with openingsretrofit
相關次數:
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民國88 年發生的912 地震反應出國中小校舍耐震能力普遍不足之問題,各方學者對此亦提出對應之補強工法,其中,剪力牆補強為一常見的補強方法。惟有鑒於剪力牆補強之後,雖可大幅提升結構耐震性質,但難以滿足既有校舍對於通風及採光之需求,有鑑於此,本研究參考台南市後甲國中德育樓之結構配置,規劃一系列開口剪力牆補強試體進行試驗研究,以探討開門或開窗的剪力牆補強試體之耐震行。

為了能符合目前現有的校舍型式,本次試驗分別以柱間淨跨度300 公分及420公分兩種校舍常見的構架尺度,共規劃了八組試體進行試驗,其中包含兩組空構架試體以及六組開口剪力牆補強試體,於國家地震工程研究中心實驗室進行反覆側推試驗。本試驗所規劃的開口剪力牆補強試體,為考量校舍建築的實際使用情形,以採光通風佳的大面積開口為原則,此外試體開口位置皆為對稱配置,以利未來能建立一套有效且可靠的開口RC 牆補強耐震評估方式及補強施工準則給工程師參考使用。

實驗結果顯示,大開口RC 牆補強試體,可提昇約3.8 倍的側向強度、提昇至少13 倍的勁度;小開口RC 牆補強試體,可提昇約6.8 倍的側向強度、提昇至少34 倍的勁度。且於試體喪失垂直乘載能力之前測試層間變位角均可達2 %,表示開口鋼筋混凝土牆補強可直接應用在校舍等低矮型建築物上。而以校舍手冊三版所建議的評估方法為主軸,再加以修改過後的評估曲線均能保守的評估試驗結果。

Lots of elementary and secondary school buildings were damaged by the devastating 921 Chi-Chi earthquake, so scholars proposed methods for increasing the seismic performance of school buildings. Adding shear wall method is a common method to be used in school buildings retrofit. However, by the use of retrofit of adding shear wall, it is difficult to satisfy the lighting and ventilation requirements for school building. Consequently, National Center for Research on Earthquake Engineering (NCREE) planned a series of specimens retrofitted by RC walls with window and door opening to study the feasibility of the proposed method. The specimens were designed according to existing school buildings.
In order to comply with existing schools buildings, two common spans, 300 cm and 420 cm, were considered in the experimental plan. This experiment includes eight specimens, which are two bare-frame specimens and six retrofitted specimens. Considering the lighting and ventilation of school buildings, large opening is main principle. Also, the specimen was designed in symmetric configuration, in order to facilitate and establish an effective and reliable seismic evaluation method of RC walls with openings for engineers in the future.
Experimental results show that the large-opening specimens can enhance about 3.8 times of lateral strength, at least 13 times of stiffness; the small-opening specimens can enhance about 6.8 times of lateral strength, at least 34 times of stiffness. Drift ratio of all specimens can be up to 2%, it means that the retrofit by RC wall with opening can be applied directly to the low-rise school buildings. The force-displacement curves of all specimens are predicted base on the third-edition Evaluation and Retrofit Handbook for School Buildings. All prediction results are conservative after modification.


口試委員審定書 I
誌謝 II
摘要 IV
ABSTRACT V
目錄 VI
表目錄 XI
圖目錄 XVI
照片目錄 XXVI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2文獻回顧 3
1.3 研究方法與內容 5
第二章 試驗規劃與試體製作 7
2.1 前言 7
2.2 構架之設計 7
2.2.1 基礎 8
2.2.2 柱 8
2.2.3 梁 9
2.3 開口剪力牆補強試體 9
2.3.1 開口尺寸設計 10
2.3.2 植筋設計 11
2.3.3 角隅鋼筋設計 12
2.3.4 水平向拉力鋼筋設計 13
2.4 試體製作 13
2.4.1 鋼筋混凝土構架製作 13
2.4.2 開口剪力牆補強施作 17
第三章 試驗佈置與試驗程序 21
3.1 前言 21
3.2 測試佈置 21
3.2.1 固定系統 21
3.2.2 施力系統 22
3.2.3 測試佈置組裝 23
3.3 量測系統佈置 24
3.3.1 內部量測系統 24
3.3.2 外部量測系統 25
3.4 測試步驟 26
第四章 試驗觀察與討論 28
4.1 前言 28
4.2 短跨試體試驗觀察 29
4.2.1 試體FS 29
4.2.2 試體FSW-19 30
4.2.3 試體FSD-19 32
4.3 長跨試體試驗觀察 35
4.3.1 試體FL 35
4.3.2 試體FLW-31 36
4.3.3 試體FLD-31 39
4.3.4 試體FLW-19 42
4.3.5 試體FLD-11 45
4.4 綜合比較 47
4.4.1 跨度 47
4.4.2 增設水平拉力鋼筋 48
4.4.3 植筋差異 49
4.4.4 開口大小 50
第五章 試驗結果與討論 51
5.1 前言 51
5.2 材料試驗 51
5.2.1 混凝土抗壓試驗 52
5.2.2 鋼筋拉拔試驗 52
5.3 短跨試體試驗討論 53
5.3.1 試體FS 53
5.3.2 試體FSW-19 54
5.3.3 試體FSD-19 56
5.4 長跨試體試驗討論 58
5.4.1 試體FL 58
5.4.2試體FLW-31 59
5.4.3 試體FLD-31 61
5.4.4試體FLW-19 63
5.4.5 試體FLD-11 64
5.5 綜合討論 66
5.5.1 各試體強度比較 67
5.5.2 完美彈塑性比較 68
第六章 試體分析與評估 72
6.1 前言 72
6.2 分析方法 72
6.2.1 手冊三版方法 72
6.2.2 ACI 318-11公式方法 82
6.3 評估曲線 83
6.3.1 空構架評估曲線 83
6.3.2 補強試體評估曲線 84
6.3.3 綜合討論 86
6.4 改良評估曲線 87
6.4.1 改良方法 87
6.4.2 改良評估結果 88
第七章 結論與建議 92
7.1 結論 92
7.1.1 大開口試體 92
7.1.2 小開口試體 93
7.1.3 植筋拉拔試驗 94
7.1.4 評估曲線 94
7.2 建議 95
參考文獻 96
附錄A 植筋拉拔試驗 334
A.1 前言 334
A.2 試驗規劃及測試佈置 334
A.3 植筋拉拔試驗結果 336
A.4 試驗結果討論 337
附錄B 頻道對照表及外部量測結果呈現 355
附錄C 評估曲線計算 398
C-1 空構架FS單柱評估曲線計算 398
C.2 補強試體FSW-19曲線單側元素塊評估曲線計算 400
C.2.1 手冊三版方法計算 400
C.2.2 ACI公式方法計算 406



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[28]涂耀賢、周逢霖、江文卿,「鋼筋混凝土低型剪力牆幾何性質對剪力強度之影響」,中國土木水利工程學刊第二十二卷第一期,第99~111頁,2010年。


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