使用前先看:本頁保留105年研究與附錄E手冊稿原文;公式、材料數值、CNS/ACI/FEMA、分析方法與審查程序均須另查今日有效版本。
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研究報告第六章 醫院結構補強設計示範例(2/7);原PDF第122–126頁。
本節閱讀與適用提醒
- 文件性質:本件是內政部建築研究所民國105年12月協同研究報告及其所附耐震補強技術手冊稿,不是法規命令、部頒設計規範、施工綱要規範或現行強制手冊。
- 版本時點:CNS、混凝土設計、耐震設計、錨栓、鋼構、FRP、消能元件、分析模型及軟體均是105年前後研究背景;現行工程須另查今日有效法規、標準與主管機關程序。
- 示範例性質:醫院及住商混合大樓之模型、補強方案、分析結果與圖說是研究示範例,不是可直接套用至其他建築的標準圖或核定設計。
- 附錄圖說:附錄C、D是個案示範圖說,含特定建築配置、構件、錨定與基礎細節;實案仍須由專業技師依現況調查、評估、契約與審查程序設計。
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¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第122頁
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
增加韌性對本建築物整體耐震能力之提昇有限,而應以強度補強或消能補強為主。
圖6.3a: X 向於性能點下之塑鉸圖
【資料來源:本研究製作】
圖6.3b: Y 向於性能點下之塑鉸圖
【資料來源:本研究製作】
6-6¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第123頁
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第六章 補強設計例:醫院結構
第三節 耐震補強方案
一、 補強方案一:增設外部構架與位移型消能斜撐
【規劃概要說明】
X 方向補強
1. 本方案主要目標是採系統補強、提升結構元件強度方法,為不影響整體醫院之運
作及使用單位之內部動線,研擬於X 向外部增設四個單跨RC 構架及加設位移型消
能斜撐(挫屈束制斜撐,BRB)以提升整體耐震能力,消能斜撐採用倒V 型設計,補強
元件均從一樓施作至屋頂層,1F 之BRB 的標稱降伏強度為175 tf,2F 及3F-4F 之
BRB 的標稱降伏強度則分別為150 tf 與100tf,整體補強位置規劃如附錄C 圖A2, S2
及A7 所示,BRB 的立面配置型式如圖6.4 所示,相關尺寸表與斷面圖如如附錄C
圖S9 所示。
RF RF
4F 4F
3F 3F
2F 2F
1F 1F
X向BRB立面配置型式圖 Y向 BRB立面配置型式圖
圖6.4 BRB 的立面配置型式 【資料來源:本研究製作】
2. 配合現有結構尺寸及消能斜撐錨錠需求,外部增設四個RC 單跨構架之柱尺寸同
其旁邊原有柱尺寸為60x60 cm,因增設倒V 型消能斜撐會增加梁之軸力,考量此
軸力增加因素、錨錠鋼構件施工性及原梁深為60cm,故梁尺寸亦採用60x60 cm。
消能斜撐與增設構架之錨錠,外部增設構架之尺寸配筋圖及與既有結構連接方式如
附錄C 圖S-5 所示。
6-7¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第124頁
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
3. 補強後結構經側推分析後所得容量曲線與原結構比較圖如圖6.5 中所示(圖6.4 為
塑鉸圖),由圖中知補強後結構之最大基底剪力為5049 tf,原結構最大基底剪力則
為3812 tf,故兩者之差值為1237 tf,此增加之基底剪力來自於外部增設RC 構架及
挫屈束制斜撐;因為新增設之韌性構架及挫屈束制斜撐皆具有較飽滿之遲滯迴圈,
將其阻尼修正係數k 取為0.67,再以基底剪力為加權,計算補強後結構整體之阻尼
修正係數k 為:
1237 × 0.67 + 3812 × 0.33
κ= = 0.41
5049
在經計算後補強後結構耐震能力於X 向可達0.326g,性能點下最大層間變位角為
0.94%,亦滿足位移性能準則。
圖6.5a 補強後結構X 向之塑鉸圖 【資料來源:本研究製作】
6x10 6
retrofitted by BRB
4x10 6 w.o. retrofit (kgf)
shear
2x10 6 Base
0
0 4 8 12
Roof displacement (cm)
圖6.5b 補強前後結構X 向之容量曲線 【資料來源:本研究製作】
6-8¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第125頁
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第六章 補強設計例:醫院結構
4. 梁柱下角隅板之錨錠設計
根據第四章計算式可列出隅板與梁柱接面之四組分力關係如下(圖6.6)
Pmaxec sinϕ Huc =
eb +0.5Lv
⎡ eb ⎡⎣( eb + 0.5Lv ) cosφ− ec sinϕ⎤⎦ ⎤ Vub = Pmax ⎢ ⎥
⎢⎣ 0.5L h (eb + 0.5Lv ) ⎥⎦
Hub = Pmaxcosϕ−Huc
Hub =Pmaxsinϕ−Vub
dc
Pmax
ec
Vuc
Huc
Vub
Hub eb
db
圖6.6: 隅板與梁柱接面之分力圖 【資料來源:本研究製作】
TYP. tg
TYP.
tw
8-#6預埋錨錠筋 tg
27
8-#6預埋錨錠筋
16-19φX105mm 剪力釘
圖6.7: 下角隅板與預埋構件錨錠圖 【資料來源:本研究製作】
6-9¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第126頁
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬
Vuc 與 Huc 分別為柱邊隅板垂直力與水平力,Vub 與 Hub 為梁邊隅板垂直力與水
平力。經計算後其值為Huc=90.9 tf、Vuc=72.2 tf、Hub=89.4 tf、Vub=95.6 tf。保守假
設梁邊隅板垂直力Vub 完全由圖6.7 中錨錠之鋼筋承擔、而水平力Hub 則完全由埋入
混凝土之連接板上的剪力釘(shear stud)承擔。故需求之垂直錨錠鋼筋斷面積需求為
Vub 95.6 2
As = = = 22.76 cm
f y 4.2
故使用8#6 垂直錨錠鋼筋,提供斷面積為22.8 cm2。以上之計算Vub 為當BRB 達
Pmax (=1.65Py)時之反力,而於側推分析中使用BRB之Py為降伏強度及性能點下BRB
之軸力僅約1.25Py,此力量僅為Pmax 之75%,故於此進行錨錠設計時並不考慮強度
折減因數。
另使用直徑19 mm 長度為105 mm 之剪力釘,每支剪力釘提供之剪力根據4.11
與4.12 式計算得每支剪力釘提供之水平力為6.05 tf,故需要Hub/6.05= 15 支,故於
埋入混凝土連接板上兩側各設置8 支剪力釘(2x8=16 支),每側8 支剪力釘則如圖6.7
中以4 支x2 排形式排列,最外側剪力釘中心與板端距離取為5 cm,則剪力釘之水
平間距為(55.5 cm -10 cm)/3=15.2 cm < 6d0=6x1.9= 11.4 cm。上下排之剪力釘取與混
凝土內鋼板上下緣端之距離分別為10 cm 與5 cm,故埋入混凝土內連接板之深度,
實際設計上則取27cm 需求為10+ 6d0+5 =26.4 cm,實際設計上則取27cm。
5. 梁跨中央隅板之錨錠設計
同樣根據第四章計算式可列出中間接合板與梁接面之正向壓力(Vb,mid)、剪力 (Hb,mid)、
彎矩(Mb,mid)如下(圖6.8)
⎛ 1 ⎞
Vbmid, = Pmax ⎜1− ⎟sinϕ ⎝ β⎠
⎛ 1 ⎞
Hbmid, = Pmax ⎜1+ ⎟ cosϕ ⎝ β⎠
⎛ 1 ⎞
Mbmid, = Pmaxeb ⎜1+ ⎟ ⎝ β⎠
經計算後其值為Vb,mid =22 tf、Hb,mid =337 tf、Mb,mid =100.2 tf-m。梁跨中央隅板之寬
度為143 cm,取105 cm 為垂直錨錠鋼筋之力臂,則中心線每側需求之錨錠鋼筋面
積為
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來源:內政部建築研究所《鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術與示範例之研擬》,民國105年12月。依建研所網站資料開放宣告註明出處;本站分章呈現並另加歷史與適用註記,不代表發布機關認可。查核日期:2026年8月30日。