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(2/5);原PDF第310–316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310頁 | 第311頁 | 第312頁 | 第313頁 | 第314頁 | 第315頁 | 第316頁
¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第310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
粉刷層打除打毛,
以Epoxy黏貼
高強度混凝土塊
植入粱核心區
粱粉刷層敲除
新設 RC牆 新設 RC牆
黏貼高強度
混凝土塊
牆中央設置固定筋
圖4.6b 填充RC 牆與既有結構以槽狀混凝土塊連接方式
結構細節對剪力強補強來說明相當要,照片4.1a 所示為非韌性構架以
RC 剪力牆補強試驗之破壞照片,為依據一般建議之喇叭口灌混凝土後打除
方式施工,其破壞順序為(1)牆頂部與梁底因摩擦剪力不足而先產生滑動,(2)
使牆頂無法傳力而使力量集中牆頂角落而壓碎混凝土,(3)牆頂兩角落破壞
後造成短柱而形成柱剪力破壞。此非預期之短柱剪力破壞使補強後結構之變
形僅達如圖所示之0.5%變位角即產生強度突然下降而無法達預期目標(一般
模擬分析可達1%變位)。此情況之實際案例為311 地震受損之安和國小,該
國小於921 地震中因震害造成穿堂磚造隔間牆損壞,後改以RC 牆補強,但
因為RC 牆與梁之錨定不確實,所以於311 地震中又造成牆與梁柱交接處產
生脫離破壞及形成兩端極短柱破壞行為(照片4.1b)。
照片4.1a 剪力牆補強破壞照片與變形容量圖
4-10¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第311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
照片4.1b 安和國小補強之剪力牆於311 地震中破壞照片
4.1.5 RC 開口剪力牆
RC 開口剪力牆補強類似RC 填充牆補強,但補強工法若為滿足既有建築
之通風採光需求之同時,又期望補強構件能達到其補強效果,可規劃RC 開
口剪力牆補強。
(a) 開孔強度折減
對於具有開孔之RC 剪力牆,依(4.2)式計算所得之牆體剪力強度 Vsu 需乘
以折減因數η調整,其中η與開孔之長度有關,依下式計算
Li ∑ η=1 − (4.8)
Lw
= 開孔位置之長度總和。其中∑ iL
對於具端柱之RC 牆,若其開孔位置之長度總和大於牆寬Lw 之一半
(η<0.5) 或開孔之高度大於樓層高度0.6 倍時,則不應將RC 牆與端柱視為
一體,而應視為具翼牆之柱構材或RC 牆體僅單一端具有端構材之情況來計
算相關強度。對於不具端柱之RC 牆,若其開孔位置之長度總和大於牆寬
Lw 之一半時(η<0.5),則應將原RC 牆視情況分段計算其強度,不應視為一
體之情況計算其強度。
[說明] 開孔之RC 牆體之強度折減公式,根據黃世建等人(2003)、建研所
4-11¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第312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
(2006)與國震中心(2002)之開口RC 牆韌性、非韌性構架系列試驗結果,發
現強度之折減與開孔之長度較有關,與面積較無關連。故主要依據此些研究
成果提出開孔RC 牆之相關分析折減方式。
(b) 角隅補強鋼筋設計
斜向角隅鋼筋配置依照混凝土設計規範及解說中第7.4.7 節規定,牆內若
有開窗開孔者,開口四周須加置不少於2 根#5 以上之鋼筋,此等鋼筋須延
伸至孔角外至少60 cm,並不得小於伸展長度。
[說明] 然而此一規範於業界施作時,並不廣泛被遵守,因此角隅鋼筋採用
目前業界慣用「牆筋大一號數鋼筋」之配置邏輯,經預估計算全部極限側力
強度之後,取單邊構材自由體圖,先以混凝土開裂公式
⎛ N ⎞
Vc =.0 53 f c′ ⎜ 1 + ⎟bd 計算開裂強度,其中N 為軸力,b 為構件寬度,d 為 ⎜ ⎟ 140 Ag ⎝ ⎠
構件之有效深度;如側力強度大於牆體混凝土開裂強度,則假設改由牆體水
平、垂直向鋼筋及柱混凝土剪力強度抗剪,將各個方向的力轉換為角隅鋼筋
方向(斜向45 度角)之後,不足抵抗側力的量即由角隅鋼筋承受。
(c) 水平向拉力鋼筋設計
根據ACI 318-11 第21.9.8.2 節中之建議開口牆體於開口周圍需配置足夠
水平向鋼筋,使開口兩側臨界斷面處對角剪力傳遞時,能在對角節點處有足
夠的鋼筋能滿足其對角力量傳遞所需要的力平衡。
[說明] 圖4.7 為典型開口RC 牆鋼筋配置與開口鋼筋補強之示意參考圖說,
另工程上常見之開口角偶斜向鋼筋,若其不造成施工上之困難時,亦建議可
額外增加此斜拉補強筋。
4-12¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第313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
RC牆周邊補強筋
牆筋 開口補
強筋
錨錠螺栓 補強筋(四周)
圖4.7a 典型開口RC 牆鋼筋配置圖
開口補強筋4D19
補強筋D13@20
牆筋
接合筋
圖4.7b RC 牆開口處補強筋配置圖
4.2 鋼造斜撐或鋼板剪力牆
4.2.1 一般原則
當結構系統的整體側向抗剪強度或側向勁度不足時,可考慮本補強方法
進行補強,以提升結構系統之強度、韌性。但在設計時需考量其梁柱接頭是
否尚有足夠之強度,且是否有適當之位置或空間配置鋼斜撐構架。
此工法主要是藉著新設置之構材承擔系統額外之側向力,以提高結構系
統橫向之抗剪能力,並增加側向勁度。適當的設計,不影響原有內部空間動
4-13¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第314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
線、採光及通風之機能。鋼斜撐之勁度較剪力牆低,因此其對基礎產生之傾
倒力矩較小,對基礎上舉、下壓力之檢核較容易設計。
[說明] 採用鋼構材補強方式區分為構架式斜撐(鋼板剪力牆)及直接式斜撐
(鋼板剪力牆)兩種,圖4.8-4.9 為幾種補強形式示意圖。鋼構材與既有RC 結
構之連接方式則分為直接式與間接式兩種,直接式為指藉由錨錠螺栓、銲接
等方式直接將鋼構材連接於既有RC 結構上,間接式為指於RC 結構與鋼構
架上預設螺栓,後再填充砂漿接合,本報告對於鋼構材補強方面,主要適用
於鋼構架四邊皆與既有RC 結構採間接緊密結合之補強方式。
剪力釘
X型斜撐
現有的RC結構
斜撐
翼牆
K型斜撐
防止挫屈
先打除既有之牆體後再設置錨錠螺栓
開孔之鋼板
剪力牆
RC結構部份 開孔
翼板 加勁材
設置錨錠螺栓 無開孔之鋼
板剪力牆
RC構架中設置鋼構架, 並於四週間 剪力釘均勻銲接於鋼構架四週
隙以無收縮混凝土砂漿加壓填充
圖4.8 增設鋼構材補強示意圖
4-14¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第315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
(a) X型斜撐 (b) K型斜撐
(c) 門型斜撐 (d) 菱型斜撐
開孔
翼板
加勁材
(e) 鋼板牆 (f) 偏心斜撐 (g) Y型斜撐
圖4.9 常見之鋼構架型式示意圖
4.2.2 規劃
一般鋼框斜撐構架依其附掛方式又可分成兩種型式,一為外附式之鋼框斜
撐構架,另一為內嵌式鋼框斜撐構架。若補強RC 構架發生整體之撓曲破壞
時,補強效果可能無法達到預期,所以配置時需考慮此因素。補強鋼構架與
既存RC 結構間之接合需設計成使內力可均勻之傳遞,補強鋼構架對平面偏
心、立面強度勁度分佈之影響亦需考量於設計規劃中。
說明: 一般鋼框斜撐構架依其附掛方式又可分成兩種型式,一種為外附式之
鋼框斜撐構架,此種型式之鋼框架係直接附掛於既有結構物外圍梁、柱結構
之外側上,所以對於既有結構之空間與動線響影不大,且施工快速亦不影響
內部空間之運作,非常適用於醫院、學校或百貨公司等建築物;另一種型式
為內嵌式鋼框斜撐構架,此構架是直接內嵌於既有梁、柱構架之內側,相對
於外附式鋼框構架,其與原結構之結合界面比較容易處理,但由於鋼框構架
內嵌於原結構梁、柱構架中,會對原結構物的空間與動線造成影響,因此在
4-15¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第316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
配置上會有較多的限制。
表 4.2-1 鋼構架補強結構之損壞機制
損壞機制 既有RC 構架 鋼構架 連接構件
第一類:強度與韌性 -梁柱之撓曲破壞 鋼斜撐:斜撐之降伏 無損壞
共同控制(破壞於鋼 -梁柱之撓剪破壞 或挫屈
斜撐或鋼造剪力牆) 鋼造剪力牆:牆之剪
力降伏或翼板之撓曲
降伏
第二類: 強度控制 梁柱之剪力破壞 無損壞 摩擦剪力破
(破壞於連接構件) 壞
第三類:韌性控制 RC 構架整體之撓曲 無損壞 無損壞
破壞為主(柱之承壓
或承拉控制)
第四類:強度控制 短柱之剪力破壞 鋼斜撐:斜撐之降伏 無損壞
或挫屈
鋼造剪力牆:牆之剪
力降伏或翼板之撓曲
降伏
第五類:基礎控制 地梁、連接既有構 無損壞 無損壞
架大梁的剪力或撓
曲破壞
在考量施工性之情況下,於既存RC 結構之構架增設鋼構架補強為使施工
較簡速之方式;若補強RC 構架發生整體之撓曲破壞時,補強效果可能無法
達到預期,所以於配置鋼構架時需考慮此因素來達到最佳之補強效果;另由
於補強鋼構架與既存RC 結構間之接合會嚴重影響補強效果,所以此些部位
需設計成使內力可均勻之傳遞。同其他補強方式,補強鋼構架對平面偏心、
立面強度勁度分佈之影響亦需考量於設計規劃中。
4.2.3 設計原則與程序
採用構架式鋼斜撐(鋼板剪力牆)補強之結構,主要包括既有RC 構架、鋼
構架及連接構件三部份元素,補強形式可為強度補強、韌性補強及強度與韌
性共同提昇之補強,補強形式主要依據補強構材之強度-韌性關係及補強後
4-16上一節:附錄E 技術手冊稿第四章 結構系統補強(1/5) | 下一節:附錄E 技術手冊稿第四章 結構系統補強(3/5)
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。