校舍隔間磚牆增設複合柱補強工法之現地試驗

Abstract

傳統補強方法如對結構桿件梁、柱作補強，勢必會破壞原有之建物；對結構系統補強，如增設剪力牆或斜稱等，則會影響原有建物之使用空間，且全國中小學校舍施工品質低落，未完善考慮耐震設計，如箍筋間距過大、箍筋彎鉤延伸長度不足等，使得中小學校舍於1999年集集大地震，損毀情形相當嚴重，另政府單位多將學校規劃為緊急避難場所，所以針對既有校舍進行評估與補強為一重要且迫切之課題。 本文提出於隔間磚牆增設複合柱之補強工法，增設之複合柱分為兩部分，配以橫向鋼筋，於兩側夾住隔間磚牆。增設之複合柱本身除對耐震容量有所貢獻外，並可降低隔間磚牆之有效寬度，同時增加隔間磚牆之面外強度及承載能力。隔間磚牆之補強工程不必拆除門窗，具有省工、省時、省錢又環保等優點。從經濟面而言，增設複合柱補強，連工帶料共計支出約376000元，每根平均約63000元，故每一平方公尺約1011元，如拆除重建方面，每一平方公尺約16000元；從實用性而言，增設複合柱補強工法之柱斷面為標準斷面尺寸，故可訂作鋼模，以利於重複使用，可有效減少施工日期，在有限經費及時間內，完成中小學校舍之補強。並於2006年暑假期間，國家地震工程研究中心於桃園縣瑞埔國小針對待拆除重建之校舍建築，進行實體建物耐震能力之現地試驗，分別針對標準構架試體(試體II)及隔間磚牆增設複合柱之補強試體(試體III)進行靜態單向側推試驗，期能經由現地試驗以獲得既有校舍建物補強前受側力之反應及驗證經增設複合柱補強後之效益，以供驗證補強工法與校正理論分析模型之用。 並利用三種由簡至繁之分析方法，即初步評估法、斷面評估分析及詳細評估，評估試體II、試體III(補強前)與試體III(補強後)之強度、破壞地表加速度等，並與試驗結果作比較，期能提供日後欲評估校舍耐震能力之研究者的依據。由試驗結果顯示，隔間磚牆增設複合柱之補強效應顯著，試體II試驗值為1190.4 ，試體III(補強後)之最大強度提高約0.65倍。分析結果與試驗作比較，於最大強度方面，初步評估分析所得之結果均比試驗值高出許多，斷面分析所得之結果亦皆有誤差，試體III(補強後)評估出之效果較試體II來的佳，而詳細評估分析所得之結果，試體II乃低估1%，而試體III(補強後)則低估4%。