鋼筋混凝土建築物震害評估與修復補強設計
鋼筋混凝土建築物遭受地震破壞後，其損壞程度與範圍可能及於整棟建築物之全部或局部；對於震害建 築物是否尚可修復補強，則應遵循「鋼筋混凝土設計與施工標準規範」做為震害損傷評估依據，即使整棟建築物之主結構體全部或局部損傷破壞程度均未逾越設計與 施工標準規範，應屬可以修復補強建築物，如整棟建築物主結構體之梁或柱構材僅發生龜裂者。
鋼筋混凝土結構係由兩種完全不同材料構成，依混 凝土抗拉力強度，約為標準圓柱體壓力強度10﹪，抗撓曲拉力強度(破裂模數)，約為抗拉力強度之二倍；抗剪力強度，約為抗壓力強度20﹪；故當載重小於混 凝土抗拉力強度時，只要混凝土中之拉應力小於破裂模數時之應力，整個混凝土構材剖面皆可承受應力。此時，中立軸之一邊承受壓力，另一邊則承受拉力，且鋼筋 與其周圍之混凝土產生相同之變形，與混凝土同受拉力，均在彈性範圍內，而不致產生拉力破裂，但當混凝土拉應力超過抗撓曲拉力強度時，即開始產生破裂。若混 凝土應力略小於1/2設計抗壓力強度，且鋼筋應力未達降伏點時，二者之作用皆在彈性或與之相近範圍，一般結構物在正常設計載重下均為此種狀態；但在鋼筋混 凝土設計分折假定下，即已假定發生拉力破裂現象之存在，且延伸至中立軸；據此，凡梁或柱構材之破裂縫未超越中立軸者，均可經由震害勘查鑑定事實做出詳細分 析計算，視為設計允許之破裂加以修復破裂縫，而不需補強。
對於震害勘查鑑定詳細分析計算結果，倘震害破裂縫已超越中立軸者，則必須依據破 裂縫總延伸深度分析計算承受拉力鋼筋增加之拉應力，與承受壓力混凝土增加之壓應力做為修復補強之依據，以決定需要補強材料斷面積加以修復補強，促使遭受震 害梁或柱構材恢復至原設計長期載重或短期載重之狀態，方可確保不致產生整體結構系統傳遞抵禦外力之錯亂變化；由於混凝土增加之壓應力補強無法以混凝土修復 補強，而必須以壓力鋼筋加以補強。
對於遭受震害已破裂柱構材之斷面，則將受拉應力的混凝土斷面積視為無效；故斷面常數之計算僅能以壓應力 部份之斷面積計算外，此類破裂斷面柱，無論對稱方角箍柱、方形螺旋箍柱、或圓形螺旋箍柱遭受單向破裂之分析計算，皆與前述分析計算相同。對於兩向破裂之柱 之分析計算，可分為X與Y二種軸向依前述單向柱個別分析計算，但其兩向自拉力鋼筋重心的偏心距與偏心方向柱的邊長或柱最小邊長之比值，應符合設計規範之規 定數值；據此分析計算出震害破裂柱之鋼筋增加拉應力與混凝土增加壓應力，而可獲得需要修復補強拉力鋼筋或鋼板斷面積，以選擇補強材料。由於造成震害破裂柱 之地震方向無法確定，故對單向或兩向破裂柱之補強，無論受拉力面或受壓力面均應依分析計算需要增加拉力鋼筋或鋼材相同斷面積。對於梁或柱需要箍筋、繫筋或 螺旋筋，則可依設計規範規定設計處理。
綜之，對於鋼筋混凝土結構物之震害評估應經現場勘查、鑑定，原設計鋼筋混凝土梁或柱構材個別實際施 工斷面尺寸，使用鋼筋綁紮直徑，數量與佈置及使用混凝土強度等，做為分析計算原結構物之梁或柱構材在遭受震害破壞前之實際抵禦外力強度；依據勘查、鑑定梁 或柱構材個別遭受震害破壞破裂縫深度，或爆裂，或破碎等實際情況，計算出梁或柱構材個別殘存有效斷面積，分析計算該梁或柱構材之殘存實際抵禦外力強度；然 後以遭受震害前之實際抵禦外力強度減去遭受震害後之殘存實際抵禦外力強度，據為計算遭受震害減損強度，做為分析計算鋼筋增加之拉應力及減少之壓應力，與混 凝土增加之壓應力，決定修復補強梁或柱構材需要斷面積，據以選擇抗彎曲拉力、抗彎曲壓力或抗剪力等個別修復補強肢材元件。
鋼筋混凝土建築 物修復補強困難之原因，主要在梁或柱構材之構成，係以鋼筋與混凝土兩種性質完全不同之材料凝結構成密實之非均質構材；對於梁與柱構材個別跨度或長度之兩端 需要補強時，無法貫穿留設握裹錨錠長度，致在梁跨兩端與柱連接處，或柱高上下兩端與梁連接處留下承受最大彎矩與最大剪力；倘以植筋方法鑽孔植筋，首先受到 干擾破壞的應為被鑽孔之梁或柱構材，至於植筋與混凝土間之握裹錨錠力是否足以替代鋼筋受彎曲拉力錨錠長度？則尚未發現文獻記載，但據悉已有土木技師提出替 代工法申請專利。
自921集集大地震後迄今，學者、專家與建材商所舉辦之抗震修復補強工法研討會應有數百場次，綜其抗震修復補強工法，均 認為鋼筋混凝土梁或柱構材破裂縫之寬度在0.2mm以下者，不計為破裂縫，可以粉飾法塗抹防水塗料；0.2mm以上者，可用環氧樹脂注入法，填實破裂縫之 孔隙；從未聞見破裂深入構材中立軸後，必須降低混凝土因震害增加之壓應力補強材料與工法，以防止破裂縫之延展，而造成混凝土被壓碎。
對於 構材強度不足者，計有鋼鈑包裹補強、鋼筋混凝土加厚加筋補強、及碳纖維板、或碳纖維貼布補強等工法；除對抗震強度不足之界定並不明確外，在研討會中似未聞 到柱或梁構材兩端應如何留設握裹錨錠長度或替代工法。對於結構系統補強工法，計有鋼筋混凝土剪力牆加強法、斜撐鋼架加強法、或磚牆加強法、或加設柱或加設 梁等方法。
留言列表
