以等值牆墩模擬三面圍束磚牆的耐震詳評

 賴濤１、鍾立來1,2,3、何彥葳1、賴昱志4、邱聰智2、楊耀昇5、蕭輔沛2、涂耀賢6、李翼安2

1臺大土木系、2國震中心、3成大土木系、4台灣世曦顧問有限公司、5土木技師、6德霖科大土木系

一、前言

目前國內既有低矮建物，普遍具有磚牆，又因此類建物於地震時，磚牆多能提供一定程度的側向強度，故對此類建築結構進行耐震評估時，應將磚牆之貢獻納入考量。目前常見之耐震評估方法，多參考國震中心手冊[1]之建議，採用等值斜撐來模擬磚牆，等值斜撐確實能有效模擬磚牆之行為，使分析結果較合乎實際情形；但對具三面圍束磚牆(即磚牆有一側未鄰接柱)之建物而言，若採等值斜撐模擬，可能因斜撐施於梁上集中載重(圖1)，使得梁產生與結構實際行為不相符之非預期剪力非線性鉸，錯誤的梁剪力破壞，因此低估整體結構的側向強度。

本文旨在說明採用等值斜撐模擬三面圍束磚牆，導致梁產生非預期之剪力非線性鉸，以致分析結果不正確地過於保守的問題，並利用ETABS套裝軟體，引介另一個改以等值牆墩模擬三面圍束磚牆的方法，藉以改善不合理之分析結果，避免嚴重低估結構之側向強度。

二、以等值斜撐模擬三面圍束磚牆

含牆構架受到側向力作用，常以一等值斜撐模擬之；但對三面圍束磚牆而言，側向力會透過該斜撐以軸力之方式傳遞至梁上，使得梁承受一集中力，而此集中力之垂直分量，則可能使得梁之剪力非線性鉸產生，進而改變構架的內力分配。因此側向水平力應以摩擦力的方式作用於梁上，不應以含垂直分量之集中力傳遞至梁。

三、以等值牆墩模擬三面圍束磚牆

因採等值斜撐模擬三面圍束磚牆，可能導致不符合實際情形的梁剪力破壞，導致側推強度趨於不合理地保守，本文建議可採用等值牆墩 [4]來模擬三面圍束磚牆(圖6)，藉以改善此不合理之模擬結果，該法係以ㄧ柱線模擬磚牆(即圖6之C3柱線)，使磚牆之側向載重並非由斜撐之軸力進行傳遞，而由等值牆墩(柱線)之側向強度提供，於磚牆下方有連續磚牆下，梁較不易因等值斜撐造成之集中力產生非線性鉸，該方法參照手冊三版[1]之建議，計算出之磚牆側向強度及其側力位移曲線，設定於等值牆墩上。

3.1 等值牆墩之勁度設定

3.3案例分析

四、結語

本文提出採等值牆墩模擬三面圍束磚牆，並提出等值牆墩斷面剛度參數及剪力非線性鉸參數之設定方式，同時以二層樓平面構架案例進行分析，確認該設定可避免採等值斜撐模擬磚牆之缺點，且將側推分析結果與平面構架強度上限值比較，顯示採等值牆墩模擬三面圍束磚牆之結果屬合理，可供作為實際建物耐震評估時使用。

參考文獻

1.蕭輔沛等（2018）。「校舍結構耐震評估與補強技術手冊(第3版)」，國家地震工程研究中心，報告編號：NCREE-13-023，台北。

2.邱耀正等（2008）。「校舍建築RC擴柱補強現地試驗與分析」，國家地震工程研究中心，研究報告NCREE-08-033。

3.鍾立來等（2012）。「國民中小學校舍結構耐震能力之初步評估及其統計分析」，中華民國結構工程學會，結構工程，第37卷，第1期，第61-80頁。

4.賴濤（2017）。「既有中高樓層建築之耐震評估與補強-外置RC構架暨剪力牆複合工法」，國立臺灣大學土木工程學系，碩士論文。

表1 等值牆墩剪力非線性鉸參數

表2 平面構架磚牆等值牆墩之剪力非線性鉸參數

圖1 斜撐下方梁受集中之剪力分佈示意圖

圖2 平面構架(含三面圍束磚牆)示意圖

圖3 平面構架之柱、梁斷面及配筋圖

圖4 以等值斜撐模擬磚牆之平面構架的側力強度點非線性鉸發展

圖5 側推分析容量曲線比較

圖6 以等值牆墩模擬磚牆之示意圖

圖7 等值牆墩材料參數設定

圖8 等值牆墩斷面剛度參數設定

圖9 磚牆側向載重位移曲線[1]

圖10 等值牆墩剪力非線性鉸性質

圖11 等值牆墩剪力非線性鉸參數設定

圖12 以等值牆墩模擬磚牆之平面構架的側力強度點非線性鉸發展

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