哪些建築物需要結構補強?
建築物需要結構補強的原因如圖所示,一是舊建築物耐震能力不足,二是建築物遭受震害或火害,三是新建築物施工缺失(如鋼筋或混凝土強度不足、鋼筋配筋不足或其他施工缺失等)。
RC柱樑只要有裂縫,就是有安全疑慮?
RC構件(如RC 樑、RC 柱、RC 樓版等)的容許裂縫寬度,是指RC構件在正常使用下可容忍的最大裂縫寬度,也就是RC 柱樑即使有裂縫亦沒有安全疑慮,將來只要以環氧樹脂修補或油漆粉刷防止鋼筋腐蝕即可。世界上各國對於容許裂縫寬度的要求並不一致,不過大致在0.4 公厘以下。
所謂臨界裂縫寬度,是指RC柱樑內的鋼筋已經超過容許應力或降伏,RC柱樑已逐漸喪失其承載功能,爾後其變形(或下陷)會加大而有危險之慮。一般而言,裂縫處的鋼筋假如降伏,其裂縫寬度會在1 公厘以上,如圖所示。
雖然裂縫寬度小於容許裂縫寬度(0.4mm)的裂縫,對載重與防銹功能並沒有太大的影響。但位於裂縫處的鋼筋卻比較容易銹蝕,鋼筋的面積也會因銹蝕而變小,因而裂縫寬度更加擴大。所以,RC 柱樑有了裂縫,裂縫寬度只會越來越大,因而縮短RC 建築物的使用年限。
柱樑出現斜向剪力裂縫,代表什麼?
RC柱樑因地震、颱風或地層下陷產生斜向剪力裂縫是一種相當危險的癥兆。當斜向剪力裂縫寬度在0.4mm以上,或產生X型交叉裂縫或混凝土剝落、鋼筋挫屈時,需立即作臨時支撐,並儘速進行結構補強或拆除。因為斜向剪力裂縫很容易讓柱樑延斜面向下〝滑落〞而破壞。尤其樓層越高,底層柱樑所承受的壓力越大,越容易被剪壓折斷。建築物的那些柱樑容易被剪成斜向裂縫是有跡可循的,由建築物的結構系統通常可掌握耐震弱點。
建築物的耐震補強原理是什麼?
A.原有結構系統補強:在不改變原有結構系統及結構行為的狀況下,將舊有樑、柱、牆壁、樓版等,作整體性、系統性的補強。原有結構系統的補強,應會提高原有建築物的耐震能力,惟仍應避免原有結構系統補強後,反而產生偏心扭轉振動,或新增其他耐震弱點的情形發生。
B.新增結構桿件或新增結構系統補強:新增結構桿件(如新增柱、牆、斜撐等)或新增結構系統(如新增柱樑構架等),可能會改變原有的結構系統及結構行為。若處理不好,反而可能形成新的耐震弱點,甚至降低原有建築物的耐震能力。
常見的建築物耐震補強工法有哪些?
(a)RC 翼牆補強工法,是在原有柱的兩側增設RC 翼牆,以提昇原有柱的耐震能力。RC 翼牆補強後的RC 柱剛性較大,因此原有地樑也應補強。
(b)RC 剪力牆補強工法,是在原有兩柱中間增加RC 剪力牆,以提高原有RC 建築物的耐震能力。新增RC 剪力牆的基礎必須夠強,才能發揮RC剪力牆的耐震效果,因此地樑也應補強甚至打基樁。
(c)RC 擴大柱補強工法,是在原有柱的四周增加主筋與箍筋,並灌注混凝土,以提昇原有柱的耐震能力。RC 擴大柱補強的新灌混凝土與舊有混凝土不易結合,比較容易因熱脹冷縮而分離剝落,特別是柱樑接頭部份。
(d)鋼板補強工法,是在原有柱或原有樑周邊增加鋼板,並利用化學錨栓及環氧樹脂緊密結合原有柱或原有樑。鋼板補強工法,不會改變原有柱樑系統的結構行為,並且經過台南關廟國小校舍現地推垮試驗成功。
(e)鋼骨斜撐補強工法,是在原有柱樑構架中增加鋼骨斜撐。由於鋼骨斜撐會改變原有柱樑系統的結構行為,因此必須避免造成新的耐震弱點。
(f)阻尼器減震工法,是在原有柱樑構架中增加鋼骨斜撐與阻尼器。阻尼器減震工法一般用於鋼骨建築物,而不太適用於老舊RC建築物的減震,特別是當地面與一樓有高差時。因為地震力是由下而上,在地震力尚未傳至阻尼器時,地下室高窗的短柱即已破壞,而較難達到減震效果。
更多 補強工法之結構原理、施工步驟、試驗數據、實案應用等內容,詳見 黃錦旗 編著之【建築震害與補強實務】
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