校舍隔間磚牆增設複合柱補強之二維振動台耐震試驗研究

1999年集集大地震造成台灣中小學校舍嚴重損毀,因此校舍之耐震評估與補強的工作刻不容緩,故而提出於隔間磚牆增設複合柱補強之工法。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。增設之複合柱除對校舍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。隔間磚牆增設複合柱之補強工程不必拆除門窗,因而省工、省時、省錢又環保,且對原有校舍功能之衝擊可降至最低。在靜力作用下之複合柱的補強效益,已透過實驗室之反復載重試驗與校舍現地之單向推垮試驗加以驗證。本研究接續之前試驗,於國家地震工程研究中心進行校舍隔間磚牆增設複合柱之振動台試驗,以探討結構增設複合柱之動態反應及補強效果。振動台試驗共有四座試體,皆為單層雙向各一跨含樓板之足尺寸鋼筋混凝土構架,分別為鋼筋混凝土空構架、鋼筋混凝土構架內填先砌式1B磚牆、鋼筋混凝土構架內填先砌式1B磚牆震後增設複合柱修復及鋼筋混凝土構架內填後砌式1B磚牆震前增設複合柱補強。此外,使用初步評估、斷面分析、簡易推垮分析、ETABS非線性推垮分析及容量震譜法之耐震評估方法,評估校舍隔間磚牆增設複合柱補強之耐震能力。複合柱於震後修復提供基底剪力約為141.9 kN,震後修復構架之最大基底剪力與標準構架相當;複合柱於震前補強提供基底剪力約為76.5 kN,震前補強構架之最大基底剪力為標準構架1.33倍。經由振動台試驗及耐震評估之結果,進一步確認複合柱之補強效益,故於校舍隔間磚牆增設複合柱是一簡單、經濟且有效之補強方式。

作者:張宴維