国内既有钢筋混凝土结构物补强之现况检讨.pdf

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1、國內既有鋼筋混凝土結構物補強之現況檢討李有豐國立台北科技大學土木工程系教授一、前言在以往使用鋼筋混凝土為材料的結構是國內土木結構物的主流，大約佔全體結構物的九成以上，尤其早期的結構物比率更高。這些早期的鋼筋混凝土結構物由於當時技術的不足或經費的窘迫，其產品自然無法滿足現代的品質。加上最近國內新的橋樑及建築結構耐震設計規範，使得許多以前設計興建的結構物如依新規範的要求變成耐震不足，然而這一些的構造物除少數因更新工程而得以拆除重見外，大部分其他構造物仍舊須得照常使用。以現在的要求來看，這些構造物的整體強度或耐震能力均明顯不足，需要適當的補強，以

2、符合現代的要求。因此鋼筋混凝土結構的補強及有效度亦成為今日國內土木工程界的重要研究課題。鋼筋混凝土結構物因其服務的機能不同，如醫院、校舍、住宅、橋樑等，各有其使用的生命週期。這段期間或因環境因素造成混凝土材料的劣化、鋼筋的腐蝕；或因基礎沈陷、風力、地震力造成結構的變形；或因長時間的使用造成建築材料自然的老化，在在都令結構物使用的安全堪慮。若在結構物受損時以重建作為考量，從經濟面的觀點來看，除了重建的經費以外，尚需加上拆除的費用；再從環保的角度著眼，在全球一片提倡綠建築、永續發展的趨勢下，建築廢棄物的處理的確是戕害地球生態的一大殺手。如此種種

3、，在可修復的情況下，對既有鋼筋混凝土結構物如何進行有效可靠的補強，使其恢復應有的服務性，實為當前刻不容緩的課題。1另外在台灣地區，大部份的老舊鋼筋混凝土建築結構物，普遍面臨著不符現行建築物耐震設計規範需求等法規變革之考驗及地處高地震發生區、海島型氣候、高含酸量酸雨、不當超載使用等外在災害之威脅與材料老化、龜裂、破損、腐蝕等內在使用之危險，亟須補強或重建。然而，對於前揭鋼筋混凝土建築結構物而言，補強通常要比拆除重建更具經濟效益且可行。就補強功能需求而言，有劣化補強、耐震補強及強度補強。其主要補強目的概在增加結構強度、恢復結構功能及延長結構耐久

4、性，尤其經921集集大地震後更甚。二、國內研究近年之研究成果因應RC結構物中損害模式不同，及欲達到的結構強度、韌性要求，許多補強的工法隨著因運而生。當局部構件有輕微裂縫產生，僅需以高強度環氧樹脂(Epoxy)予以灌注修復；單一梁、柱、版、牆強度不足時，可用鋼鈑或纖維強化高分子複合材料(FiberReinforcedPlastic,FRP)貼覆補強，結構空間允許時，甚可加大斷面的尺寸以增加強度；若整體結構的強度、韌性均需加強，則考慮增建剪力牆、翼牆、斜撐等用以改變結構系統，達到整體結構應力重新分配，確保各構件都具備足夠強度與韌性。國內相關之研

5、究相當多，從民國80年代即開始進行，一直到近年921地震發生後才陸續有大量之研究成果發表。表1為國內目前許多在RC結構物補強的研究成果與相關文獻，顯見鋼鈑與FRP補強為最普遍應用之工法。FRP中又以碳纖維(CarbonFiber)使用最廣，尤其在以CFRP作為補強設計時，李有豐等人以一系列研究成果所研發的CFRP簡易查圖法[1,2](圖1)，提供了CFRP補強RC結構物更快速、有效的設計方法，使其在工程界的實際應用上，更向前大邁一步。2表1國內RC結構物補強研究成果鋼鈑補強相關研究1.廖肇昌、蕭興臺、宋永鑾，RC構件鋼鈑補強工法之探討，結構

6、工程，第79-96頁，第九卷第四期，民國83年12月。2.廖肇昌、史鈞陶、蕭興臺、宋永鑾，RC梁鋼鈑補強設計法，結構工程，第85-99頁，第十一卷第四期，民國85年12月。3.鐘政信，鋼筋混凝土樑使用鋼板補強之有限元素分析，台灣大學土木工程所碩士論文，指導教授：蔡益超，民國86年。4.鄭啟龍，鋼板補強混凝土剪力試驗受溫度效應之影響，台灣大學土木工程所碩士論文，指導教授：高健章，民國86年。5.王仲宇、張永孚、謝昭輝，混凝土結構以鋼鈑補強粘接狀況之非破壞性評估，中國土木水利工程學刊，第647-653頁，第九卷第四期，民國86年12月。6.高健

7、章、鄭啟龍，混凝土與補強鋼鈑間膠結界面受溫度之影響，結構工程，第101-109頁，第十二卷第四期，民國86年12月。7.詹清淵，RC樑兩側鋼鈑補強工法之研究，中興大學土木所碩士論文，指導教授：閻嘉義、蕭興臺，民國87年。8.葉時偉，RC樑撓曲補強之研究-兩側鋼鈑補強法，中興大學土木所碩士論文，指導教授：閻嘉義、蕭興臺，民國87年。9.簡顯光、閻嘉義、陳君璽，鋼筋混凝土樑側貼鋼鈑撓曲補強之複合行為，中國土木水利工程學刊，第847-856頁，民國87年12月。10.陳昇華，RC樑側貼鋼板補強之實驗與非線性有限元素力學分析，台北科技大學土木及防災

8、所碩士論文，指導教授：吳傳威、蕭興臺，民國88年11.張義宏，RC樑側貼鋼鈑剪力補強之研究，中興大學土木所碩士論文，指導教授：閻嘉義，民國88年。12.陳君璽，R.C.樑側貼鋼鈑