校舍結構以液流黏性阻尼器補強設計之算例分析(上)

於技師報地763期介紹過以液流黏性阻尼器補強之研究,現在再進一步以案例加以說明,結構加裝液流黏性阻尼器之補強設計流程如圖1所示,設計步驟說明如下。

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圖1 結構加裝液流阻尼器補強之設計流程

表1 阻尼比修正係數

βe BS B1
< 0.02 0.8 0.8
0.05 1 1
0.1 1.33 1.25
0.2 1.6 1.5
0.3 1.79 1.63
0.4 1.87 1.7
> 0.5 1.93 1.75

 以某國中之校舍作為算例,以「線性液流黏性阻尼器補強」進行耐震能力評估及補強經費之估算。其相關建築物資訊說明如後。

校舍位於台南市東區,地盤種類屬於第二類地盤,SDS=0.7,SD1=0.52,475年設計地表加速度AT=0.28g。校舍為地上三層之鋼筋混凝土建築物,每層樓高3.6公尺,長向長度53.5公尺、短向長度10.2公尺。其平面配置為4間教室並排連接,每間教室含三跨,教室長向有90公分高之窗台,教室間設置1B隔間磚牆,走廊為單邊走廊,廊外無柱,樓梯位於建築物兩側,廁所位於建築物左側。

■平面圖、正立面圖、背立面圖、樑柱配筋圖

整理收集案例校舍之相關文件,由於案例校舍為老舊校舍,故重新繪製其圖說等資料。經重新繪製之平、立面圖等,如圖2至圖7。

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圖2 建築平面圖

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圖3 正立面圖

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圖4 背立面圖

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圖5 一樓及基礎結構平面圖

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圖6 二樓至頂層結構平面圖

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圖7 樑柱配筋圖

■材料強度

鋼筋無設計值且無法進行取樣做拉力強度測試,故保守以2800 kgf/cm2 作為鋼筋降伏強度值;磚牆等材料性質參數,依內政部建築研究所之「鋼筋混凝土建築物耐震能力評估法及推廣」中所敘述之建議值,請參見表2 所述。再將各樓層之混凝土抗壓強度、鋼筋降伏強度及磚牆強度性質整理製表,並列出原始設計強度。

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表2 材料強度表

■牆及窗台之模擬

窗台及非結構牆體之模擬方式,由圖面資料分別判斷並依據牆寬度、牆厚度、圍束條件及窗台位置,於Midas內以等值斜撐方式建立模型。長向(X方向)分析時磚牆配置情形,A、C、D、E軸上皆無窗台及非結構牆體存在,而B、F 軸含有與長向平行之窗台磚牆,其相關之牆及窗台之模擬方式參見結構模型圖8及圖11,將上述長向之磚牆及其配置條件等,依據牆種類、牆長度、牆厚度、圍束條件及窗台位置整理如表3及表4,短向(Y向)亦如此。

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圖8 +X向結構模型圖

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圖9 -X向結構模型圖

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圖10 +Y向結構模型圖

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圖11 -Y向結構模型圖

表3 磚牆相關資訊

方向 名稱 牆寬(cm) 牆高(cm) 牆厚(cm) Bond Confinement 圍束條件
X BW1 218 90 24 3 2 台度磚牆
BW2 303 90 24 3 2 台度磚牆
Y BW1 170 315 24 3 4 四面圍束
BW2 300 315 24 3 4 四面圍束
BW3 170 300 24 3 4 四面圍束
BW4 335 300 24 3 4 四面圍束
BW5 335 315 24 3 4 四面圍束
BW6 300 300 24 3 4 四面圍束

註:Bond值:3表示磚牆砌法為二順一丁

Confinement值:2表示磚牆為台度;4表示磚牆為四面圍束

表4 磚牆所在位置

方向 軸線位置 所含之磚牆模擬斜撐
X B BW1
F BW1、BW2
Y 2 BW1、BW2
3 BW1、BW2、BW3
6 BW4、BW5
9 BW4
12 BW4
15 BW3、BW6
17 BW3、BW6

 ■地樑及基礎之模擬

結構模型均將地梁、柱基及其土壤邊界絛件一併建立,以模擬土壤與地樑、基礎間束制效應,其基礎結構示意圖如圖12所示。

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圖12 基礎示意圖(單位cm)

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】


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