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附錄E 技術手冊稿第三章 構材補強(2/3);原PDF第288–298頁。
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- 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。
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¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第288頁
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
鋼板包覆補強為利用鋼板包覆既有柱周圍,並在鋼板與既有柱之間縫隙
灌入無收縮水泥砂漿(及以化學錨栓固定),此法在利用增強剪力強度的方式
而達到增加韌性之目的,同時因為圍束效應而增加其軸向強度,另以常以增
設柱兩端固定板(或錨錠)來達到增加彎曲強度之目的。鋼板包覆補強的方式
包括矩形鋼板包覆補強、圓形鋼板包覆補強、橢圓或八角形鋼板包覆補強及
帶狀鋼板包覆補強等,其示意圖如圖3.4 中所示。
角鋼
高流動性砂漿或Expoxy 高流動性砂漿
帶狀鋼板 鋼
板
圖 3.4 鋼板包覆補強斷面圖
[說明] 此補強方法較適用於柱四邊可補強之獨立柱,若柱有牆体連接,原
則上須依圖3.5-3.6 所示方式移除部分之牆体後再進行包覆補強。
補強鋼板
連接之牆體
連接之牆體
先移除後填補部份
補強鋼板 先移除後填補部份
圖 3.5 柱與牆體連接之補強
3-12¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第289頁
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第三章 構材補強
矩形鋼板包覆補強、圓形鋼板包覆補強及帶狀鋼板包覆補強等方法均可
用於增加韌性,原則上此時包覆之鋼板須於柱頂與柱底預留約3 cm-5 cm 寬
之縫隙(圖3.7),若不預留縫隙,則韌性須考慮因無縫隙而造成撓曲強度增
加之影響並重新計算。
補強鋼板 補強鋼板
a a > h1/50
預防漏漿之填縫 矮牆 h1 矮牆
間隙
圖 3.6 柱與矮牆連接之補強
約3公分 約3公分
補強鋼板
可不設縫隙
可不設縫隙
(但需考慮其剪力影響)
補強鋼板
約3公分
(a) 韌性補強 (b) 軸向強度補強
圖 3.7 柱包覆鋼板補強之間隙位置
計算鋼板包覆補強後之柱剪力強度時,須將鋼板利用式3.3 轉換成等值箍筋
量後,代入相關公式計算。若為圓形鋼板包覆補強時,仍可利用式3.3 計算,
此時其圓形斷面須先轉換為等值之矩形斷面。
ρw 2 = 2 t / b2 (矩形鋼板包覆) (3.3a)
ρw 2 = 2 tbs /( x s b2 ) (帶狀鋼板包覆) (3.3b)
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
其中
ρw 2 = 鋼板包覆之等值箍筋比
t = 鋼板厚度
2b = 補強後柱寬度
sb , sx = 帶狀鋼板之寬度與間距
鋼板包覆補強後柱之韌性容量應根據其等值箍筋量依相關評估方法之
規定計算。
3.4.2 結構細節
(a) 原則上柱之四面均須由與鋼板緊密包覆。
(b) 鋼板與既有柱之間縫隙須灌入無收縮水泥砂漿,且鋼板與既有柱之縫隙
須妥善預留,以使得水泥砂漿可完全灌入填滿,且水泥砂漿之抗壓強度不得
低於280 kg/cm2,或低於既有柱之混凝土抗壓強度。
(c) 矩形包覆鋼板及圓形包覆鋼板之厚度不得小於4.5 mm,且工廠預鑄之構
件均須於現場組裝與銲接。矩形包覆鋼板斷面之四角應修為圓弧狀,且其半
徑應大於3 倍之鋼板厚度。矩形包覆鋼板之細部須適當處理,以避免因灌漿
造成面外之變形。
(d) 帶狀鋼板包覆補強之帶狀鋼板一般約10 cm 寬,並以約30cm 之間隔銲
接於柱四角之固定角鋼。
(e)當柱底預留縫隙時,須加上特別措施以避免灌入之砂漿於地震下嚴重剝
落。
3.5 碳纖維包覆補強
3.5.1 補強方式通則
碳纖維包覆補強為利用環氧樹脂將碳纖維片纏繞於既有柱周圍,以增強剪
力強度的方式而達到增加韌性的目的,同時因為圍束效應而增加其軸向強
3-14¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第291頁
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第三章 構材補強
度。對於低矮建築物,碳纖維包覆補強適用於高強度但韌性不足之結構,或
是補強部份極脆性柱之韌性。
[說明] 補強所使用之碳纖維片必須符合表3.1 中之規格,對於碳纖維片之施
工參考規定則參見相關施工規範。
當柱側向有牆体連接時,不論在縱向或側向有翼牆或其他類型之牆体時,
原則上須將牆体連接柱体之部分移除後,於矩形斷面四周纏繞碳纖維片,若
柱体斷面有凹角時,須將凹角部分之柱体澆置混凝土後纏繞碳纖維片。
當窗台與懸吊牆與柱連接時,當窗台矮牆與眉牆與柱連接時,且包覆補強
可能造成該牆体損壞時,必須將柱体與牆体切離,且包覆補強須包含柱体與
牆体切離之部分。
因此法之補強成效與施工優劣高度相關,故施工程序應經過詳細討論與確
認,且須由訓練有素之工人施作。
表3.1 碳纖維貼片之規格
項目 測試規範
單位面積重量g/m2 200 250 300 CNS13062
貼片抗張強度
460 575 690 CNS13555
kg/cm.ply
貼片抗張係數
25800 32300 38700 CNS13555
kg/cm.ply
纖維抗張強度kg/mm2 420 420 420
纖維抗張係數kg/mm2 23500 23500 23500
強度計算方式
(a) 柱撓曲強度
碳纖維包覆補強後柱之撓曲強度可由式3.4 計算,且多層縱向鋼筋之影響
應予以考慮。
(b) 柱剪力強度
碳纖維包覆補強後柱之剪力強度須利用下式計算。
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
⎛ N ⎞ D '
Vu = 0.53 f c Ag ⎜ 1 + ⎟ + Ash f yh + VFRP (3.4a) ⎜ ⎟ a 140 Ag ⎝ ⎠
ρFRP V FRP = 9.0 × ( E FRP · εFRP ) · bd (3.4b)
γFRP
其中
V FRP :FRP 提供之剪力強度
ρFRP = 2 t / b
t = FRP 厚度
γFRP = 安全係數 (取1.15 對CFRP 或取1.25 對GFRP)
εFRP = FRP 有效應變量
當 0 ≤ E FRP ρFRP ≤ 1 ;單位GPa
2 εFRP = .0 0119 − .0 0205 ( E FRP ρFRP ) + .0 0104 ( E FRP ρFRP )
當 E FRP ρFRP > 1
εFRP = − .0 00065 ( E FRP ρFRP ) + .0 00245
(c) 韌性容量與側向強度
碳纖維包覆補強後柱之韌性容量應根據其撓曲強度與剪力強度依可信學
理方式計算。
3.5.2 結構細節
(a) 柱表面須經適當處理後始得纏繞碳纖維片。
(b) 柱斷面之四角應為圓弧角,且其半徑應大於等於2 cm。圓弧的部分沿著
柱高須為直線,不能有彎角。
(c) 碳纖維片必須緊密且妥善纏繞於柱,且碳纖維的方向必須垂直柱主軸。
(d) 碳纖維片之搭接長度需足夠,以確保破壞為於材料本身。
(e) 碳纖維片須緊密纏繞於柱,重疊部分的位置必須交錯。
(f) 黏著劑之材質須能滿足施工性及強度,以使碳纖維發揮其應有之強度。
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第三章 構材補強
(g) 黏著劑浸透完成初始硬度程序後,必須施加水泥砂漿、保護版或塗料以
達到防火、表面保護或美觀之目的。
3.6 加強磚造結構之補強
3.6.1 概要
加強磚造結構之補強方式除可採用增設RC 剪力牆、鋼造構架、外加構架
或扶壁等外加構材方式補強外,亦可採用本節所述之針對磚構造本身之補強
方式。當加強磚構造本身有垂直承載力不足之問題而進行補強時,通常於補
強施工前應卸除現有載重以避免補強構材之應力落後情況,對側向強度之補
強則不需卸除現有載重補強,但需注意補強構材與既有構材軸向應力之分
配。本節所述之加強磚構造補強方式有(1) 磚牆內增設加強RC 柱(或擴大原
加強RC 柱),(2)鋼絲網水泥砂漿補強牆體,(3) 碳纖維貼覆補強,(4)原
RC 柱剪力補強為T 型或L 型柱共四種。
3.6.2 耐震性能需求
加強磚造結構皆為強度型之結構物,其以建物本身之強度來抵抗地震,
所以補強應以強度為主來滿足地震需求性能。於某些特殊情況下,若無法僅
以強度來達到耐震需求,則磚牆之加強柱則應被設計為撓曲破壞控制之型
式,及適度提高磚牆體之韌性,並要求其強度與韌性能滿足耐震需求。
加強磚造結構補強後應注意基礎是否有足夠之支承強度,因為側向強度
增加同時會使基礎受力狀況明顯改變。
磚牆內增設加強RC 柱(或擴大原牆內RC 柱)
磚造牆體內新增設加強RC 柱之施作方式如圖3.8 所示,對於原磚牆帶有
加強RC 柱之情況,原則上與新增設加強RC 柱之方式相同,但兩者皆需確
認基礎之承載能力是否足夠。
(a) 結構細節
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
(1) 增設之加強RC 柱其混凝土強度不得小於210 kgf/cm2,若採用填充水泥
砂漿則強度不小於280 kgf/cm2。柱沿牆面寬度不小於25cm,箍筋間距不大
於20cm。
(2) 既存磚牆與混凝土接合表面粉刷需先去除後適度打毛。
(3) 柱之縱向鋼筋需錨錠於磚牆之過梁、樓板或基礎上,鋼筋未錨錠者,柱
僅視為增加穩定性與軸向強度,柱之側向強度不計入樓層強度,但計算磚牆
有效寬度(圍束)時可視為有效之圍束。
(4) 對於採原磚牆加強RC 柱擴柱補強時,原柱與新澆置混凝土接合部位需
妥加錨錠;錨錠螺栓之設置應沿柱高方向均勻的配置,既存加強RC 柱之混
凝土表面需打毛。
磚牆
打毛
混凝土 混凝土 混凝土
箍筋間
距>20cm
採用雙U形 箍筋間
箍筋 距>20cm
間距>20cm
圖 3.8 磚造牆體內增設加強RC 柱
(b) 補強柱撓曲與剪力強度
新增之加強柱或原磚牆加強RC柱擴柱補強的撓曲強度可由可信學理方式
計算,計算撓曲強度時,斷面積及深度皆需以包覆後柱之斷面積及深度來取
代。
(c) 韌性容量與側向強度
補強柱之韌性容量應根據其撓曲強度與剪力強度依可信學理之方式計算。
鋼筋網水泥砂漿補強牆體
鋼筋網水泥砂漿補強牆體為於磚牆表面去除粉刷層,一般於兩面加設鋼筋
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第三章 構材補強
網或鋼絲網,再以噴凝土或灌置水泥砂漿之方式補強,以增加既有磚造之側
向強度與韌性。補強之施作方式如圖3.9 所示。
(a) 結構細節
(1) 採用鋼筋網水泥砂漿補強,補強厚度宜為4cm~8cm,鋼筋保護層厚度不
小於1.5 cm。
(2) 鋼筋網以4mm~#3 之鋼筋為宜,網格需為方格或菱形,鋼筋間距不小於
50cm 及不大於10cm。
(3) 水泥砂漿強度不小於210 kg/cm2。
(4) 鋼筋網需以#2~#3 號穿牆拉接鋼筋固定,或於兩端設置端柱錨錠, 穿牆
拉接鋼筋之間距不小於80cm。
錨錠鋼筋
原加強柱
銲接
拉接鋼筋
水泥砂漿
水泥砂漿
鋼筋網
原磚牆 鋼筋網
原磚牆
#4以上主筋
圖3.9 鋼筋網水泥砂漿補強磚牆
(b) 補強後整體磚牆之側向強度與韌性容量
採用鋼筋網水泥砂漿補強牆體之側向強度為原磚造結構強度與補強鋼筋
網牆強度1/2 之和,若符合本手冊施工細節及鋼筋網牆提供強度高於原牆體
者,其容許韌性容量或容許側向位移變形量可比原磚造結構增加50%。
碳纖維貼覆補強
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
(a) 結構細節
(i) 表面處理:為確保碳纖維貼片與牆面間有良好之黏著性,必須進行表面
處理。表面若有凸出物則以砂輪機磨平,若有凹洞則以環氧樹脂補土填補,
達到表面真正平整。上底漆時,應讓底漆滲入細縫中,待底漆乾後(大於
24 小時)再進行貼片貼佈。
(ii) 碳纖維貼片貼佈:需於牆面先塗抹一層環氧樹脂積層樹脂,再將CFRP
貼片依設計方向貼上。採多層碳纖維貼片時,應先貼完一層貼片後,再於貼
片表面刷上一層積層樹脂,待樹脂略乾後,再貼上另一層貼片,最後須再刷
一層積層樹脂作為保護膜。
(iii) 端部錨定設計:使用CFRP 貼片補強是需要足夠的端部錨定才能提供有
效之補強效果,端部錨定位置需位於不會產生明顯結構破壞處,端部錨定所
需提供之正向力錨錠力N 依下式計算
N = .167T = .00034 E f ts (3.5)
式中s 為貼片寬度,若為兩層貼片則s 需加倍計算,t 為單層設計厚度, E f
為CFRP 之彈性模數。端部錨定可使用化學錨栓或以螺桿對鎖施加預力來補
足。
(b) 補強後整體磚牆之側向強度與韌性容量
磚造結構補強採用碳纖維貼片方式補強後,其整體側向強度為原磚造結
構強度與碳纖維貼片提供強度1/2 的總和,若符合本手冊施工細節及貼片提
供強度高於原牆體者,其容許韌性容量或容許側向位移變形量可比原磚造結
構增加50%。
磚牆本身重量大,韌性低,修復補強重點在維持其整體性並適度提高其面
內、面外強度以及韌性。目前磚牆常用之修復補強方法可分成下列三大類:
(1).注射修復補強
對於老舊磚牆遭到地震力破壞所產生的裂縫或是原先施工缺失所造成的
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第三章 構材補強
空隙,注射適當材料進入牆體內部,使牆體達到適當強度是相當常見的方
式。但這些材料必須符合下列三項條件:
(1).流動性佳且顆粒必須相當小。
(2).乾縮程度相當小,若是注射砂漿,則應避免其料粒分離。
(3).與舊有磚牆交界面有良好的握裹效果。
注射補強的材料大致可分為兩種,即注射水泥膠補強及注射環氧樹脂補
強。這兩種材料中,環氧樹脂強度較一般砂漿強度高,但砂漿材料之力學性
質與舊有磚強的力學性質相容性較佳。兩種材料適用範圍如表3.2 所示。
表3.2 裂縫填縫材料適用範圍
使用材料 裂縫寬度(mm)
低黏度 0.1~0.5
環氧樹脂 中黏度 0.3~1.5
高黏度 0.5~2.0(5.0)
超微粒子 0.1~0.2
水泥膠
一般 1.0~30.0
對於牆體發生微小裂縫時,可用高壓灌注環氧樹脂,但此時應特別注意環
氧樹脂的濃稠度,一般而言環氧樹脂濃稠度須隨裂縫寬度提高,裂縫寬度在
5mm 以上者不適用環氧樹脂,裂縫需改以水泥膠來修復。在修補裂縫時,除
了灌注填縫材,亦可加鐵件、RC 等,針對裂縫位置來做補強。
(2). 披覆補強
當磚牆極限強度小於外力作用或地震引起的應力時,可在磚牆外部披覆一
層補強材料是相當常見的作法。這些披覆補強材料大致可分為混凝土、含鐵
水泥(Ferrocement)與FRP 三種。三種材料中,混凝土已被廣泛使用,但在
修復後會增加建築物本身的重量,且增加牆體厚度。利用含鐵水泥與FRP
則在修復後對於原建築物的室內空間、建築物重量較不會發生影響。上述三
者經過實驗後證實,對於磚造建築物的補強與修復效果皆相當明顯。
就含鐵水泥而言,自1986 年來Prawel 便針對磚牆在使用含鐵水泥補強後
3-21¶ 建研所RC耐震補強研究|原檔第298頁
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鋼筋混凝土建築結構耐震補強技術手冊
受到週次載重與動態載重下的行為進行一系列的研究,結果顯示含鐵水泥為
一有效的補強方式。對於利用噴漿混凝土做為修復磚牆的方法,相關研究結
果建議如下:
使用噴漿混凝土可大幅提昇牆體面內強度以及承受返復地震力的能力,此
外並提高了非彈性變形的能力。雖然噴漿前磚牆表面不論是乾燥或是潮濕都
不影響磚牆的極限強度,但是仍建議在進行噴漿前應將磚牆充分潤濕。至於
預埋的鋼筋方面,雖然不影響磚牆的極限強度,但是為了避免新的混凝土層
與舊有磚牆分離,仍建議在磚牆內埋設鋼筋,以便與新的混凝土層能有較佳
的結合作用。磚牆經過噴漿處理後,其所承受的地震力將大部份由新的噴漿
混凝土承擔。
(3).增設構件或構架
除了上述兩種方法外,在建築物本體增設構件或構架亦是相當常用的補強
方式,這些構件或構架依其所用材料,大致可分為鋼筋混凝土與鋼構兩種;
就所增設的構件形式來分,則有斜撐、框架、扶壁、牆體、繫樑、擴大柱子
與桁架等。另外,針對磚造結構之韌性改善以及強度改善,也常在既有牆體
上包覆鋼鈑、鋼絲網、碳纖布,其中包覆鋼鈑及鋼絲網時,須配合無收縮水
泥砂漿來施工。
磚造建築物開口部大小會影響牆體的水平抵抗力,因此在修復設計中,如
果情況允許,可在建築物內部增設剪力牆或是在不影響使用狀況的前提下將
開窗部位砌滿磚牆。若是內部機能不允許,則可在建築物外部增設鋼筋混凝
土扶壁。上述三種方式皆可提高建築物剛度,增加建築物水平抵抗力。除此
之外,尚可在磚柱外圍增設一層混凝土,使柱子的面積擴大。上述幾種補強
方式在設計時必須特別注意建築物原有基礎之承載能力,必要時應將基礎之
基腳擴大,或以適當方式同時補強基礎。
上述方式雖然提高的建築物的剛度,但相對的也增加了建築物的重量,使
建築物在地震下所承受的地震力相對提高。因此,除了上述方式
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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。