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震災結構毀損補強特輯

   
 


建築結構受震破壞與修補

一、 建築物受震破壞修補的重要性
人類有史以來,就與居住處所息息相關。自有巢氏築木為巢,穴居者鑿洞穴以避風雨以來,續於地上起造茅屋、木屋、磚屋、石屋,直到今日鋼筋混凝土造大樓林立,鋼骨造摩天大樓聳立市中心,無一不是接著於土地上,甚至深入地內,而盤固於其基礎者。然土地又是傳遞地震波的主要媒介,能夠將地震波傳播得很遠。所以每每於地震時,常將附著於地上的建物震得搖晃不已,震後有的絲毫未損,有的略有破損,有的則牆裂柱斷,有的更造成崩塌而剩下一堆瓦礫。可知人類對地震的畏懼,其由來有自,其久可能不短於人類生存史。

房屋的構造型態可能按人類文明的演進而依次出現的是:木造(包括竹造)、石造、土磚造、紅磚造(包括空心磚造)、鋼筋混凝土造及鋼骨造等。到現在這幾類房屋仍出現在地球上各個國家,所不同者僅為各型態與比例因地而異而已。就建物結構而言,則可將建物之單元分為結構單元及非結構單元。所謂結構單元就是扮演負擔荷重的角色,而地震力則是荷重的一種,所以結構單元須負承受地震力之任務,例如梁、柱、承重牆或剪力牆及基礎,無論如何均須承擔垂直與水平載重;而非結構單元是建物中作為裝修或其他功能的單元,例如天花板、內外飾板、屋面瓦、門窗等。非結構單元於地震時可能被震毀或受損,然對建物主體構造而言,並非致命傷。應擔心的是結構單元的受損或破壞,因結構單元之對於建物有如骨架之對於人體。當結構單元受震而破壞,嚴重者可能使房屋不穩定.最終可引致崩塌;使房屋造成不穩定的常見情況是柱於上下端暴裂或折斷,及承重牆倒塌等引致者。

鋼筋混凝土結構物及磚造結構物多年來在國內一直都是建材的主流。早期由於資金的窘迫,加上技術之不足,因此不論在施工材料或是設計規範方面都無法滿足現今標準。而當時所構築之建築物,目前仍存在國內各城市之中,有的較幸運的已在都市更新的過程中得以拆除重建,但有更多或因資金的問題,或因法令的限制而無法處理。這些建物有的已因歷經滄桑出現了損壞現象,而也有的表面情況尚佳,卻因耐震力不足而可能在下次地震或其他災害中損傷。

事實上台灣己進入十分可能發生大地震的時程。在目前的狀況下若發生強烈地震,可預期將會有極多數的建物受到不同程度的震害,其中有些將明顯無法修復再供使用,有些則可以適當方式加以修復。我們應思考如何使這些受損建築物,能以最安全且最適當的工程方式儘早恢復機能,以減少損失及對社會的衝擊。

二、 建築震害之型態與修補
(一)建築震害之類別與型態
地震害造成建築破壞之類別大致可分為二大類:建築結構之破壞、建築基礎之破壞。

每一類別之破壞又可能因不同的原因而造成不同型態之破壞,詳細分別如下表所示。

震害之類別 破壞之型態
建築結構之破壞

1.柱端的脆性破壞
2.短柱效應之剪力破壞
3.剪穿破壞
4.整層樓之破壞
5.頂層靜物之固定支撐不良
6.不當之結構系統配置
7.鄰屋互撞破壞
8.先前地震遺留之損害
9.柱軸力與側移互制效應
10.附屬物及非結構體之破壞
11.結構元件事先受到人為破壞
12.結構材料強度不足或材料老化
13.結構型式抗震性不良

建築基礎之破壞

1.山坡地之破壞
2.基礎沉陷及土壤液化之破壞
3.斷層錯動之破壞

(二)建築物震害之修復與補強
以下分別就建築受震害所造成破壞型態之可能原因,並個別就其可行之修復與補強方案,配合簡圖或照片來說明,下列所述破壞因素及補強例係以一般常見之情形為例,實際個案之破壞與補強皆需經工程人員分析後執行。開啟新頁閱讀

 

  結構補強工法與產品系列
因應不同的破壞程度與破壞類型決定使用何者修補工法,茲就常見的補強方式概分為兩大類,鋼板補強類與碳纖維補強類,針對結構體的樑,柱,版進行結構加固與修補 ,以下內容為開啟新頁閱讀。
 
 
結構補強工法: 對應的安得固產品系列:
鋼板補強工法
碳纖維補強工法
其他配套修補工法
AE140補強黏著劑AEG化學錨栓系列
AEC碳纖維補強系列產品
AE130補強灰泥AE160裂縫修補
 


  成功案例-中興會堂古蹟建築  
 
中興會堂位置於921地震的震央附近,經過鋼板加固與碳纖維加固後的古蹟建築通過地震嚴厲的考驗屹立不搖。
攝於1995年
攝於1999年10月
921震災後聯合報報導

1994年6月逢甲大學土木系提出結構體檢與補強設計書,紛紛就力學結構分析,提出樑柱、板面等補強建議,八十五年八月由安固工程承包進行結構補強。

補強後的中興會堂,在921集集大地震中通過嚴峻的考驗。

逢甲土木系許澤善教授以房屋喻人,高齡時應常體檢,他也感嘆震災之後危樓修補,均僅侷限於目視後明顯存在的裂紋或斷裂之構件,簡直就是頭痛醫頭,腳痛醫腳。

他也建議結構補強應由土壤、基礎、柱、樑與板,依序進行結構材料體檢,之後配合新耐震法規進行整體結構分析,以便掌握各部分必須加強的結構單元再進行整體補強

 

 

新式材料消能減震技術
系統性補強的利器;高層建築防震-防振最佳選擇

消能減震--乃為藉由裝在結構系統中之制震消能裝置產生消能作用來達到抑制地震或能量振動所產生反應的一種高新技術。

 
 


消能裝置示意圖


消能減震建築與一般建築之比較

繼續閱讀更多消能減震技術

 

 

 
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