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。
全文目錄 | 建研所研究報告與技術資料 | 結構設計與材料
附錄E 技術手冊稿第四章 結構系統補強(1/5);原PDF第301–309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。
- 數值使用:材料強度、鋼筋、植筋、剪力摩擦、錨定、塑性轉角、阻尼、勁度與強度折減等數值必須連同公式、假設、圖說及研究時點閱讀,不能脫離上下文作為通用強制值。
- 附錄E定位:原PDF第248頁明示附錄E,第249頁起題為《鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊》。本站稱為『附錄E技術手冊稿』,避免與後續獨立販售之參考手冊混淆。
頁內索引:第301頁 | 第302頁 | 第303頁 | 第304頁 | 第305頁 | 第306頁 | 第307頁 | 第308頁 | 第309頁
¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第301頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
第四章 結構系統補強
第四章 結構系統補強
4.1 混凝土剪力牆
4.1.1 一般原則
對於側向強度差或是結構構材大都屬於脆性剪力破壞之建築物,可採用
增設RC 剪力牆補強方式來提昇建築物之整體強度,藉著增設剪力牆本身之
抗剪強度及側向勁度,以改善整個結構系統,並減輕梁、柱構件之負擔。其
方式可為空構架中填充新的剪力牆、填充既存RC 牆之開孔、增加現有RC
牆體厚度或於現有磚牆增設平行結合RC 牆等方式來進行補強。採用增設剪
力牆之補強,必須確保填充剪力牆與邊界構架間之應力傳遞機制,一般可採
用設置化學錨栓、植筋、剪力釘、將牆筋錨錠或銲接於邊界構架梁柱之既有
鋼筋上等方法。
因增設之RC 剪力牆強度頗大,設計時應注意與四周梁、柱、版及基礎
間力量傳遞檢討。另RC 剪力牆之破壞機制與強度受施工時混凝土澆置方式
之影響極大,所以於設計及施工階段需要特別注意此事項。
[說明] 剪力牆補強需盡量由底層補強至所需樓層,使垂直力與側向力能傳
遞至基礎,盡量不採跨樓層方式補強。若補強樓層之下層無法進行RC 牆補
強時,則應對側向力傳遞進行詳細之計算並採取其他合適之補強措施。採用
剪力牆補強時,當牆(包括端構材)之彎矩破壞強度或支承基礎強度小於剪力
破壞強度時,需注意此時牆之剪力強度並無法完全發揮;另外由增設剪力牆
後會造成靜載重增加、地震時垂直構材軸力改變及破壞機制改變等效果,此
些效果對基礎與地盤之安全性的影響應於設計階段加以考量。
當建築物具有軟弱底層(soft-first story)或是質心剛心具有較大之偏心量
時,由於剪力牆之勁度相當高,所以應盡量運用剪力牆來改善結構抗側力系
統平立面分佈之均勻性。
4-1¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第302頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
4.1.2 規劃
採用填充RC 剪力牆補強之建築物,一般為側向強度極差或是結構構材
大都屬於脆性剪力破壞之建築物。對於結構構材大都屬於撓曲破壞但強度不
足之建築物,若增設強度為由撓曲強度或基礎旋轉強度控制之剪力牆,利用
其韌性消能之效果,亦為有效之補強方式。
剪力牆之位置應該根據建築物使用上之限制及考慮平面與立面之結構
勁度與強度平衡性等因素,將牆設置於適當之位置,圖4.1 為新設RC 牆之
示意圖。
[說明] 建築物中增設之牆體應盡可能減少其對建物內部空間利用、使用功
能或照明之阻礙。建築物增設剪力牆時基礎本身應有足夠之支持強度,因為
填充牆會引起靜載重的增加,及因為側力抵抗機制之改變所引致之地震中垂
直構材軸力的明顯改變。另需注意的是,若補強後會造成連結於既有RC 構
架大梁之破壞而使剪力牆產生旋轉模態時,則應加以注意連接梁之強度與韌
性是否與補強構架能相匹配。
周邊粱柱粉刷層敲除 粱下螺箍筋補強
粱下螺箍筋補強
周邊粱柱粉刷層敲除
牆周邊粱柱植筋
(深度與搭接詳規定)
水平筋垂直筋, #4@20
圖4.1 RC 構架中填充RC 牆與配筋示意圖
4-2¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第303頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
第四章 結構系統補強
4.1.3 設計程序
(1) 補強設計程序
填充RC 剪力牆的補強程序應該依下列程序:
(a) 評估建築物既有的耐震容量。
(b) 決定以強度補強或以韌性補強之補強策略。
(c) 由補強策略決定補強需求。
(d) 評估牆體的設計應力大小與選取補強材料之強度。
(e) 依據所需要牆的長度需求決定牆體的配置位置與方式。
(f) 計算所有RC 牆之所需鋼筋量並設計錨錠所需的強度。
(g) 計算RC 牆的強度及其韌性容量。
(h) 再評估是否滿足補強需求。
當設計能滿足補強性能需求且不過於保守,則完成補強計算。但若無法
滿足補強需求或是補強設計過於保守,則重新由步驟(e)或(f)重新計算。
(2) RC 剪力牆斷面設計
RC 牆之長度及厚度,設計者應考慮設計需求及施工條件並與業主充分
溝通後決定。RC 牆鋼筋號數建議不宜超過#4。
[說明] RC 牆周邊梁柱植筋數量需由設計者計算,於梁植筋得採用單排鋼
筋或採雙排鋼筋,於柱植筋則宜採用雙排鋼筋,惟植筋之斷面積不得小於
RC 牆鋼筋量。植筋規定應由設計者於相關圖說內加註說明。RC 牆周邊新
舊結構體交界處,若有與雨水接觸者,應考量防水設計。
剪力牆斷面分析應包括邊構材及增設牆體,類似I 型斷面進行分析,假
設反曲點位在牆高1/2 處,因此剪力牆斷面撓曲強度可由式(4.1)計算之
2 M n VbSW = (4.1)
H
其中VbSW 表示剪力牆斷面撓曲強度,H 為牆淨高度,Mn 為牆標稱彎矩強度。
計算時牆垂直鋼筋所提供之強度不得大於拉拔強度。另Mn 不大於牆基礎之
4-3¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第304頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
抗翻轉強度(非底層牆不需考慮)。
剪力牆斷面之剪力極限強度,可求得(國震中心,2014)
Vsu = ( K h + K v − 1)ζ f c' Astr cosθ (4.2)
剪力牆與原梁連接界面之摩擦極限剪力強度 V fu ,可由式(4.3)計算之
V fu = V j + Vcd (4.3)
其中 V j 為梁底所有錨錠材的剪力強度和,可採下式計算
V j = αAv f yv < 0.2 f c' Aw (4.4)
f yv = 錨錠材之降伏強度(但不大於錨錠材之拉拔強度), vA = 垂直錨錠材之
斷面積, Aw = 新設RC 牆之斷面積;α = 界面摩擦剪力之折減係數,若依本
章4.1.4 節規定細節施作時取1.0;其他則取為0.7。
端柱頂部之摩擦剪力強度 Vcd 依下式計算
Vcd = 1.4 As f y < 2.0 f c' Ag (4.5)
yf = 柱縱向鋼筋之降伏強度, sA = 柱縱向鋼筋之斷面積, cf' = 既有結構之
混凝土強度, Ag = 柱之斷面積。
RC 剪力牆上方梁水平剖面之摩擦極限剪力強度 Vbfu,可由式(4.6)計算之
Vbfu = Vcd + 1.4 Avb f yt (4.6)
f yt = 梁箍筋之降伏強度(但不大於錨錠材之拉拔強度), Avb = 梁之所有箍筋
的斷面積和。
填充RC 剪力牆的側向強度為依以上4 項計算所得之最小值,亦即
VSW = min(VbSW , Vsu , V fu , Vbfu ) (4.7)
施作方式
(a) 新設RC 剪力牆補強
此補強方式為於空構架中填充一不小於15 cm 之RC 剪力牆,補強目的
主要在增加建築物的強度。因為填充剪力牆之強度與回復力特性會因為連接
4-4¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第305頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
第四章 結構系統補強
構材之撓曲降伏或基礎旋轉而有所變化,所以於補強設計中需要特別注意的
是補強後建築之整體結構特性,圖4.2(a)與4.3(a)中為新設RC 剪力牆補強示
意圖。
#4@20植筋入核心區 牆中央設置固定筋 植入柱核心區
#4@20水平垂直筋
新設 25cm RC牆
RC牆兩端#3@20cm
搭接長度
圍束箍筋 柱
柱
新增 RC牆平剖面圖
(a)
圖4.2 RC 剪力牆補強平剖面示意圖,(a)新設牆(b)加厚原牆
9-#6筋穿樓板直通
#4@15植筋
#4@15 箍筋 柱
#4@15 繫筋 新增端構材
梁邊
2-#5植筋於梁 #4@20垂直水平筋
牆面 #3@40植筋 柱 2-#5輔助筋
遇梁截斷 #4植筋於梁 既有 15cm牆
新設 20cm RC牆
加厚原 RC牆與增加端構材平剖面圖
(b)
圖4.2 RC 剪力牆補強平剖面示意圖,(a)新設牆(b)加厚原牆
(b) 加厚既存RC 牆補強
採增加既有RC 牆之厚度的補強方式時,可採用新設填充剪力牆的設計
理念來進行補強設計,因為加厚的RC 牆,其結構行為類似於新設填充剪力
牆,但新澆置之混凝土要確保與既有牆、梁及柱有足夠之錨錠結合能力,圖
4.2(b)與4.3(b)中為加厚原RC 牆與增加端構材之補強示意圖。
4-5¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第306頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
粱、版 粱、版
灌漿至距梁底10cm,
" "多餘之混凝土敲除,
#5@12cm鋼筋 #4@20cm鋼筋
再壓力灌漿填滿無收縮砂漿
植入粱核心區 " "多餘之混凝土敲除 植入粱核心區
粱粉刷層敲除
(粗糙度 >6mm) 預鑄無收縮砂漿塊
10
20 #3螺箍筋補強 25 搭接長度詳規定
模板喇叭口( ) 搭接長度詳規定 模板喇叭口( )
牆中央設置固定筋 牆面 #3@40 植筋
牆厚(25cm) 牆厚(20cm)
#4@20水平筋
#4@20水平筋 牆粉刷層敲除 #4@20垂直筋
#4@20垂直筋
新設 RC牆
既有 15 cm RC牆
加厚 RC牆
粱粉刷層敲除
粱粉刷層敲除
新增 RC牆立剖面圖
加厚既有 RC牆立剖面圖
(a) (b)
圖4.3 RC 剪力牆補強立剖面示意圖,(a)新設牆(b)加厚原牆
(c) 填充既存RC 牆開孔的補強
當一具有翼牆、窗台且開孔甚小之RC 牆體,若原RC 牆之厚度大於
(含)15cm 且其既有混凝土強度高於150 kgf/cm2 時,可採用於開孔增設鋼筋
及填充混凝土的方式來補強,補強後之牆體可視為一完整之填充剪力牆。對
於厚度小於15 cm 之既有開孔牆體,則可結合加厚RC 牆之方式來補強。
(d) 現有磚牆增設平行結合RC 牆補強
當一具有填充磚牆之RC 構架,基於施工便利性之考量,在不拆除原磚
牆情況下,可於現有磚牆旁增設與之平行結合之RC 牆,雖然新設之RC 牆
與既有梁柱錨錠結合方式同(a)小項相同,但由於磚牆與RC 牆在破壞機制、
強度、勁度及與既有構架結合處可能有明顯之不同,所以於評估其強度與韌
4-6¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第307頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
第四章 結構系統補強
性時需要有所折減。
4.1.4 結構細節
(a) 與既有結構的連接方式
(i) 使用錨錠的連接法
本連結方法是指新增錨錠鋼材或化學植筋在既有結構中,以傳遞既有結
構與填充RC 牆間的剪力(圖4.4)。
(ii) 其他的連結法
除了上述的以螺箍筋或閉合箍筋方式補強界面外,亦可採下列之連接法
(參見示意圖4.6a 及4.6b)。
1. 混凝土梁切割成具凹凸槽狀的連接法
2. 連貼槽狀高強度混凝土塊的連接法
3. 銲接鋼筋連接或以彎鉤箍筋連接。
(b) 防止劈裂的施作方式
錨定之鋼筋附近需配置足夠之箍筋(螺箍筋)、或以梁切割成凹凸槽狀、
或連貼高強度混凝土塊的連接法來防止混凝土的劈裂。
(c) 其他結構細節
下列是常見連結的結構細節
(i) RC 牆的厚度應大於1/4 的柱寬及15cm,但小於梁之寬度。
(ii) RC 牆的剪力鋼筋比建議應大於0.25%及小於1.2%。
(iii) RC 牆的混凝土強度不能小於既存結構物混凝土的強度。
(iv) RC 牆具有開孔時,需設置足夠之開孔補強筋。
(v) 以增加既有牆之厚度方式進行補強時,新增部份之牆厚應大於12 cm 或
既有牆之厚度,且採用以下之方式施作:
1. 混凝土以壓力灌漿。
4-7¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第308頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
2. 混凝土灌漿至梁底約10-15cm,然後以無收縮水泥砂漿壓力灌漿其他部
份。
粱、版 粱
植入粱核心區
粱粉刷層敲除
(粗糙度 >6mm) 新設 RC牆 新設 RC牆
螺箍筋補強
水平筋
牆中央設置固定筋
垂直筋
圖4.4 填充RC 牆與既有結構以植筋方式連接
[說明] 新增錨錠的細節應遵循以下之規定:
• 既有結構體與牆體連接之表面打毛至粗糙度大於6mm
• 錨錠材植入有效深度自植入孔表面起最少10 d a 以上,且拉拔試驗可達
錨錠材之降伏強度以上。
• 錨錠材之直徑以介於13mm~22mm 間為宜。
• 植入錨錠材之鑽孔孔徑不得大於錨錠材直徑3mm 以上。
• 每一排中各錨錠孔之間距不小於7.0 d a ,及不大於30cm;雙排錨錠孔
之排距,不小於5.0 d a ,交錯型式之雙排錨錠孔,其排距不小於4.0 d a ;
錨錠孔至既有結構之距離不小於5.0 d a ,錨錠孔至新增構材邊緣不小於
2.5 d a (如圖4.5 中所示)。
2. 一般新增的錨錠需同時沿著端柱與牆上下的梁設置,若僅沿著梁設置,
則需考慮強度之折低。
3. 需使用足夠的螺箍筋或閉合箍筋來防止混凝土之劈裂。
4. 若為增加既存牆的厚度方式補強,應將既有牆面打毛至粗糙度大於6mm
4-8¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第309頁
原檔可擷取文字(圖內標註、公式及表格欄位請對照上方原版面)
第四章 結構系統補強
並適當植筋(圖4.2b、4.3b)以連結新增RC 填充牆。
(a)並排形式
(b)交錯排列形式
圖4.5 錨錠位置間距示意圖
粱、版 粱
植入粱核心區
補強筋
粱保護層敲除成槽狀
水平筋
新設 RC牆 垂直筋 補強筋
圖4.6a 填充RC 牆與既有結構以將混凝土切成槽狀連結
4-9上一節:附錄E 技術手冊稿第三章 構材補強(3/3) | 下一節:附錄E 技術手冊稿第四章 結構系統補強(2/5)
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。