發布單位:國家地震工程研究中心/私有建築物耐震弱層補強資訊網
文件:超高性能混凝土(UHPC)應用於磚牆結構之場鑄補強工法
文件性質:磚牆結構UHPC場鑄包覆補強工法說明;設計參考,非現行法規或通案標準詳圖
版本:圖框修訂日114.07.01;官方ZIP路徑2025/09
官方來源:參考圖說下載頁 | 官方ZIP
原檔SHA-256:
文件:超高性能混凝土(UHPC)應用於磚牆結構之場鑄補強工法
文件性質:磚牆結構UHPC場鑄包覆補強工法說明;設計參考,非現行法規或通案標準詳圖
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6f8ba74170082a7ef980ea41533083eac7397e771ed6fbd60c2018490229b870適用提醒:本圖說僅供設計參考使用;設計者應依個案特性及學理規範進行適用性研判;引用本參考圖並不能免除設計者之設計責任。
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¶ 超高性能混凝土(UHPC)應用於磚牆結構之場鑄補強工法|原PDF第1–7頁
本文件閱讀與適用提醒
- 本文件是參考工法說明,不是法規或通案核准之標準設計。
- 開口折減式與2950×4000 mm算例僅是文件示例,不得脫離牆體條件直接套用。
- 材料、錨栓、搭接、保護層與施工數值須依個案、契約及現行標準重核。
- 文件引用ACI 318-19、Eurocode 2 UHPFRC等特定版次;實案須確認指定版本。
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超高性能混凝土(UHPC)應用於磚牆結構之場鑄包覆補強工法
補強工法與簡介
1. 工法特性:
RC 構架之內填磚牆可有效提升整體構架之側向強度與勁度,然而磚牆之變
形韌性差,在強烈地震作用下可能發生脆性破壞,造成人員傷亡與結構坍塌。
本工法目的為使用簡易之UHPC 補強工法,透過墁砌、噴漿、或灌漿等適宜現
地之施作方式,將漿體均勻披覆於牆面上,以有效提升磚牆結構之耐震與抗倒
塌能力(Hung 等人(2024))。
2. 適用時機:
(1) 補強目標:提昇牆體結構面內之剪力強度以及面內外之變形韌性,以
有效提升牆體結構之抗震與抗倒塌能力。
(2) 補強方向:牆之側向強度。
(3) 材料特性:為增加其新舊介面間之接合強度,必須配合牆體厚度與實
際狀況使用適合的螺栓元件。針對表面狀況不佳的磚牆(例如破損較
多等),則應調整螺栓安裝位置或方式。
3. 使用特性:
(1) 若使用墁砌或噴漿之施作方式,則不需組立模版,可減少假設工程。
(2) 補強施工效率佳。
(3) 節省施工時間與物料成本。
設計流程
1. 設計流程:
(1) 補強層強度
本工法可採用王昱棋(2021)與Kyriakides 與Billington(2014)所提出之計
算公式,評估補強層之強度。該文獻將補強層強度分為兩部分,分別為漿體貢
獻與鋼網貢獻,其計算方法如式(1)所示。
Vf = 0.6[Ac𝑓𝑡′+(𝐴𝑔ℎ𝜌𝑙+ 𝐴𝑔𝑣𝜌𝑡)fy] (1)
其中
Ac:補強層對角截面積(mm2)
ft′:補強層UHPC 材料之抗拉強度(MPa)
fy:鋼網降伏強度(MPa)
𝜌𝑙:補強層之縱向鋼筋比。
𝜌𝑡:補強層之橫向鋼筋比。
𝐴𝑔ℎ:補強層之水平截面積(mm2)
1¶ 超高性能混凝土(UHPC)應用於磚牆結構之場鑄補強工法|原PDF第2頁
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𝐴𝑔𝑣:補強層之垂直截面積(mm2)
(2) 剪力連結筋設計
為提升新舊介面間剪力強度,應在補強層與上下梁以及補強層與原牆之介
面施作連接元件。其中,補強層與上下梁之連接可採植筋,埋入剪力連結筋。
剪力連結筋安裝時,先埋入梁內再彎折至磚牆表面,埋置深度可參考混凝土設
計規範。剪力連結筋的摩擦剪力強度以ACI 318-19 之式17.7.1.2 進行評估,如
式(2)所示。
Vsa = 0.6Ase,v𝑓uta (2)
其中
Vsa:剪力連結筋之標稱剪力強度(N)
Ase,v:剪力連結筋之斷面積(mm2)
𝑓uta:剪力連結筋之極限強度(MPa)
另外ACI318-19 之17.7.1.2.1 對於使用注漿施工法安裝之錨栓,規定式(2)內的
標稱摩擦剪力強度須再折減20%。後續則可根據補強層之設計強度,計算上梁
與下梁分別所需之剪力連結筋數量,如式(3):
Vf
Nd, required ≥ (3)
Vsa
既有牆體與補強層間亦須強化介面強度,可以使用市面販售之自攻螺絲或
穿牆螺桿,依據廠商提供之施作資訊,進行施作。另外,依據廠商所提供之螺
栓強度,可沿用上述剪力連結筋數量之計算方法,決定牆體與補強層間之螺栓
數量與間距。
(3) 剪力連結筋之搭接長度
剪力連接筋應採用#5 號或#5 號以下竹節鋼筋,搭接長度𝑙𝑠可依照AASHTO
建議,5 號(或以下)鋼筋之搭接長度建議為:
𝑙𝑠≥10𝑑𝑏
其中,搭接可採非接觸式搭接,但須滿足以下條件
甲、搭接鋼筋之淨間距不得大於4 倍鋼筋直徑或50mm,若超過則𝑙𝑠需增加等同
淨間距之長度。
乙、兩相鄰搭接之淨間距須大於2 倍鋼筋直徑或20mm
(4) 保護層與鋼筋淨間距
參考Eurocode 2 之UHPC 相關規定(2016),鋼筋淨間距須滿足:
max[Ø, (𝐷𝑠𝑢𝑝+ 5𝑚𝑚), 1.5𝐿𝑓, 20𝑚𝑚]
其中:
𝐷𝑠𝑢𝑝:粒料最大粒徑(mm)
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𝐿𝑓:纖維最大長度(mm)
Ø:鋼筋直徑(mm)
參考Eurocode 2 之UHPC 相關規定(2016),適當之淨保護層為下列取最大值:
max[Ø, (𝐷𝑠𝑢𝑝+ 5𝑚𝑚), 1.5𝐿𝑓, 25𝑚𝑚]
2. 設計注意事項:
(1) 此補強工法於牆體表面新增補強層,因此應審慎評估與施作新舊介面
之接合,以確保力量傳遞。此外,施作前應對原結構之配置與設計進
行調查,以作為補強設計與施作之參考依據。
(2) 補強層施作前應對既有牆體表面進行打毛與清潔,以確保新舊介面之
接合品質。另外,若採噴漿工法,需使用較多機具,對於場地大小、
供水與供電需求等條件,在施工前必須進行詳細評估。
(3) 鋼筋網搭接可參考營建署建築工程施工規範第03220 章,採用重疊搭
接方式,此外,可將鋼筋網置於同平面並額外增加等效強度之鋼筋
(𝐴𝑠𝑓𝑦)進行焊接搭接,搭接長度為10 倍鋼筋直徑以上。
(4) 相關材料試驗項目與要求
⚫ 根據CNS1010 試驗方法,UHPC 28 天抗壓強度需大於1000kgf/cm2
⚫ 根據CNS1233 或ASTM C1856 與ASTM C1609 試驗方法,UHPC 28
天抗彎強度需大於100kgf/cm2
⚫ 根據CNS 14703 硬固水泥砂漿及混凝土中水溶性氯離子含量試驗法,
UHPC 之水溶性氯離子含量須小於或等於0.15 kg/m3
⚫ 墁砌與噴漿工法所採UHPC 材料之坍度應小於10 公分(CNS 1176 或
CNS 14842)
3. 設計範例:
磚牆高度與長度分別為2950 mm 與4000 mm。UHPC 拉力強度為6 MPa,
UHPC 補強層厚度則為兩側各40 mm。鋼筋網降伏強度為550 MPa,直徑為6
mm,網目間距為100 mm。
剪力連結筋使用D16 鋼筋,鋼材極限強度為550 MPa。自攻螺絲則使用市
售之錨栓,型號為六角頭螺栓直徑10 mm,說明書要求埋置深度為75 mm,每
支螺栓能夠提供的剪力強度為18.7 kN。
步驟一: 使用公式(1),計算補強層貢獻。
Vf = ∅Vc+∅Vs=0.6ft′Ac+0.6fyAs
= [0.6 × 6 × √29502 + 40002 × 80 + 0.6 × 550 × (2950 + 4000 ) × 𝜋 × 62]
100 100 4
× 10-3=2080 kN
步驟二: 使用公式(2)與(3),決定剪力連結筋數量。
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單根剪力連結筋剪力強度為
𝜋
Vsa = 0.6Ase,v𝑓uta = [0.6 × × 15.92 × 550] × 10-3 = 65.52kN
4
因為剪力連結筋採注漿工法需再折減20%強度,
Vsa = 0.8 × 65.52 = 52.42kN
計算所需數量為
Vf 2080
Nd, required ≥ = =39.67 支
Vsa 52.42
間距設定為200mm,於上下梁各設置40 支,則單面補強層之上下側分別
為20 支。
步驟三: 設計自攻螺絲數量。
Vf 2080
Nd, required ≥ = =111.23 支
Vsa 18.7
設定間距為400mm,兩側共計為160 支。
若待補強之磚牆具有開口,可採開口折減係數,對原補強層計算強度進行
折減,折減係數如式(4)
𝐴0 𝑙0
ρ = 0.55𝑒 −3.5( 𝑙𝑚ℎ𝑚) + 0.55𝑒 −2.5( 𝑙𝑚) (4)
其中:
𝜌:開口折減係數
𝐴0:開口面積(𝑚𝑚2)
𝑙0:開口長度(mm)
𝑙𝑚:牆長(mm)
ℎ𝑚:牆高(mm)
延續原案例,並假設牆中央具開口,開口高2950 mm、開口寬900 mm。則開
否補強層之設計強度為:
900×2950 900
𝜌= 0.55𝑒−3.5( 4000×2950) + 0.55𝑒−2.5( 4000) = 0.5
𝜌Vf =0.5×2080=1040𝑘𝑁
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參考圖說及解說
1. 參考圖說:
圖1. 磚牆補強立面詳圖、斷面詳圖及施工步驟
2. 詳圖解說:
UHPC 磚牆補強場鑄工法設計圖組成應至少包含三部分:
(1) 設計者應依現場實際條件繪製梁與牆相對關係斷面詳圖。
(2) UHPC 厚度應考慮設計需求及施工條件,並與業主充分溝通後決
定。
(3) 螺栓與鋼線網之尺寸與配置可依照力量設計結果決定之,但需要
有適度保護層厚度,與梁相鄰處應預留搭接鋼筋,搭接鋼筋建議
採#5 或#5 以下之竹節鋼筋。若搭接鋼筋強度小於4900 kgf/cm2,
則最小搭接長度可採10 倍鋼筋直徑。
(4) UHPC 補強層應透過剪力連結筋與上下梁之接合,傳遞橫向力。
若UHPC 補強層無法與上下梁接合,則可改採與鄰柱間進行植筋
接合,惟傳力路徑將通過柱上下之塑角區,因此建議進一步考量
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柱之補強需求,避免柱塑角過早產生破壞。
(5) 埋置剪力連結筋前,可參考既有梁之施工或設計圖說,避免鋼筋
衝突。此外,亦可使用鋼筋掃瞄儀器,確認原梁鋼筋之實際位置
後,進行植筋。
(6) 若補強牆面為翼牆,翼牆無柱側之無圍束面可不進行特別處理,
然而,若要進一步增加翼牆之補強成效,可於翼牆之無柱側新增
立柱,可強化翼牆之內力傳導;若與翼牆相鄰之既有柱的箍筋間
距過大,則應考量對既有柱進行剪力補強,以強化既有柱於地震
下之韌性與強度。
(7) 補強層周邊與新舊結構體交界處,若有與雨水接觸者,應考量防
水設計。
圖2. 立面詳圖
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圖3. 斷面詳圖
施工步驟說明及施工照片
UHPC 磚牆補強工法,實際施工照片如圖4 所示。
(1) 遷移妨礙施工之管線與設施。
(2) 對牆體表面進行打毛與清潔。
(3) 於牆體鑽孔後,埋植自攻螺栓或對穿螺桿,並清除髒汙。
(4) 探測上下梁既有鋼筋位置後,避開原結構鋼筋位置,並依設計結果,
植入剪力連結筋。
(5) 設定補強厚度之後,將鋼筋網固定於自攻螺栓或對穿螺桿上。
(6) 待補強之既有牆體表面應打毛至6 mm 粗糙度。
(7) 對牆體表面進行沖洗與潤濕。
(8) 拌合UHPC,並以墁砌、噴漿或灌漿工法進行施作。
(9) 表面抹平或水泥粉刷。
(10) 若有移除或改道之管線或設施,需復原並恢復原有功能
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來源:國家地震工程研究中心官方公開下載之超高性能混凝土(UHPC)應用於磚牆結構之場鑄補強工法。本站忠實呈現原頁版面與可擷取文字,不宣稱開放授權;查核日期:2026年8月30日。