第五章鋼筋之伸展與續接與錨定 第十三章設計細則 耐震補強構材與原結構 接合細部設計要點 1 1
鋼筋伸展與續接 錨定 伸展 續接 2 2
3 伸展之類別 直線伸展彎鉤伸展機械伸展 直線伸展 彎鉤伸展直線伸展 機械伸展彎鉤伸展直線伸展 機械伸展彎鉤伸展直線伸展 直線伸展 彎鉤伸展直線伸展 直線伸展 彎鉤伸展直線伸展 機械伸展彎鉤伸展直線伸展 植筋膠
混凝土劈裂 混凝土擠碎 固定筋 4 4
不足之伸展長度 破壞 握持長度不足劈裂彎鉤內緣混凝土擠碎錨板內緣混凝土擠碎 剪力錐破壞 (1 或多根 ) 5 5
伸展長度計算 6 6
鋼筋之基本伸展 ( 舊規範 ) ( 新規範 ) 0.65 0.68 0.65 7
受拉竹節鋼筋與麻面鋼線之伸展長度 詳細計算法 式中 c d 橫向鋼筋指標 超量鋼筋可修正 b d b K tr f db f c cb K tr db 2.5 Atr f yt Ktr 105sn 需要之 As 使用之 As 0.28 y t e s 8 8
2C s, 淨間距 2C s, 淨間距 C c 保護層 劈裂裂縫 C c 保護層 劈裂裂縫 (a) 水平式劈裂 (C c >C s ) (b) 垂直式劈裂 (C c <C s ) 握裹劈裂破壞之模式 A t A t 水平式劈裂 垂直式劈裂 tr (a) A n A 2 4 t tr (b) A n A t 1 橫向箍筋之計算 9 9
受拉伸展長度所使用之修正因數 鋼筋情況 ( ) t (1) 鋼筋位置修正因數 (a) 水平鋼筋其下混凝土一次澆置厚度大於 30cm 者 (b) 其它 ( )* e (2) 鋼筋塗布修正因數 (a) 環氧樹脂塗布鋼筋之保護層小於 3d b 或其淨間距小於 6d b 者 (b) 其它之環氧樹脂塗布鋼筋 (c) 未塗布鋼筋 ( ) s (3) 鋼筋尺寸修正因數 (a)d19 或較小之鋼筋及麻面鋼線 (b)d22 或較大之鋼筋 (4) 混凝土單位重之修正因數 (a) 於輕質骨材混凝土內之鋼筋, 未知 (b) 於輕質骨材混凝土內之鋼筋, 已知 (c) 於常重混凝土內之鋼筋 ( ) * 環氧樹脂塗布鋼筋為頂層鋼筋時, 該兩項修正因數之乘積 ( ) 不須超過 1.7 f f ct ct t e 修正因數 1.3 1.0 1.5 1.2 1.0 0.8 1.0 1.3 1. 8 fc 10. fct 1.0 10 23
簡易估算法 d (1) 鋼筋之最小淨保護層厚不小於 d b, 且 (a) 鋼筋最小淨間距不小於 d 者, 或 (b) 鋼筋最小淨間距不小於 d b 且配置於伸展長度 d 範圍內之橫向鋼筋符合第 13.9.5 節有關橫箍筋之規定, 或符合第 4.6.4 節剪力鋼筋間距及第 4.6.5 節最少剪力鋼筋量之規定 (2) 其它 2 b D19 或較小之鋼筋及麻面鋼線 0.15 f 0.23 f y y f f c c t t e d e b d b D22 或較大之鋼筋 0.19 f 0.28 f y y f f c c t t e e 11 d d 24 b b
鋼筋圍束度因數 c b K d b tr 1.0 1.5 2.5 詳細計算法 1.0 1.5 簡易評估法 12 12
受壓竹節鋼筋與麻面鋼線之伸展長度 0.075 f y d ( 修正因數 ) max(0.0043 f d, 20 cm) f dc b y b 考慮因素鋼筋情況修正因素 超量鋼筋 c 鋼筋實際之使用量超過分析之需要量 需要之 A 使用之 A 螺箍筋鋼筋被直徑不小於 6mm 之螺箍筋所圍束, 且其螺距小於 10cm 者 0.75 s s 橫箍筋 鋼筋被符合第 13.9.5 節規定之 D13 橫箍筋所圍束, 且其中心間距小於 10cm 者 0.75 13 13
彎鉤之有效性 14 14
受拉標準彎鉤之伸展長度 dh f y 12d b 0.075 f y e d ( 修正因數 ) max(8 d,15 cm) f c dh b b 式中 (1) 鋼筋塗布環氧樹脂時 : 修正因數 e=1.2; 其他 e=1.0 (2) 鋼筋於輕質混凝土內時 : 修正因數 =1.3; 其他 =1.0 15 15
考慮因素 修正條件 修正因 素 保護層厚度 D36 或較小鋼筋, 其側面保護層 ( 垂直彎鉤平面 ) 6.5cm, 且若 90 彎鉤直線延長段之保護層 0.7 5cm 箍筋或肋筋 (1) 具 90 彎鉤之 D36 或較小鋼筋, 其全部伸展長度 dh為間距 d 之垂直箍筋或肋筋所圍束 ; 或者其彎鉤直線延長段為間距 3d b 之平行箍筋或肋筋所圍束 (2) 具 180 彎鉤之 D36 或較小鋼筋, 其全部伸展長度為間距 3d b 之垂直箍筋或肋筋所圍束 d b 以上 (1) (2) 情況中, 為彎鉤鋼筋之直徑, 且第一個圍束箍筋或肋筋距彎鉤外側不得大於 d 2 b 3 b 0.8 備註 第 5.6.4 節之情形不適用 鋼筋超量鋼筋實際之使用量超過分析之需要量 : (1) 鋼筋錨定或伸展經特別要求須能發展至或依第 15.3.1.4 節 設計者 (2) 其它 f y 1.0 需要之 A 使用之 A s s 16 16
箍筋端部之伸展 d b f c y f 彎鉤 + 固定筋 17 17
箍筋端部伸展的意義 無端部彎鉤之 剪力筋無效 18 18
箍筋之伸展 90 o 彎鉤 適用於混凝土不剝落區 135 o 彎鉤 適用於混凝土可能受損區 保護層剝落後 90 o 彎鉤無效 19 19
鋼筋之 受拉伸展 較原規範減少 0.67/0.75=0.89 倍 20
鋼筋之搭接 21
鋼筋受拉之續接 具標準彎鉤搭接 搭接 機械續接器 焊接 22
鋼筋之 受拉搭接 較原規範減少 0.67/0.75=0.89 倍 23
土木 401-96 之鋼筋搭接長度 甲級 乙級 1.0 d 1.3 d 甲乙分級之判別 : - 超量鋼筋 - 搭接百分比 搭接強度和伸展長度相似 保留乙級搭接 鼓勵搭接能交錯排置 鼓勵搭接在低應力區內佈置 24 24
錯位搭接 無效 有效搭接長 鋼筋以緊密接觸搭接為原則 L/ 5; 15cm 間距大於 3 倍鋼筋直徑, 搭接長度須另加 1.25~1.5 倍間距 25 25
Ld 應改為 (Lst+1.5(W/2)) 26
偏折搭接 斜度不得大於 1:6 每根鋼筋之每一偏折處須用橫箍筋 螺箍筋或部份樓版構造做橫向支撐 橫向支撐須能承受鋼筋偏折部份橫向分力 1.5 倍之推力, 若用橫箍筋 螺箍筋時須配置於偏折點 15 公分以內 ( 原箍 繫不得重複使用 ; 須外加 ) 柱面偏距 7.5cm 以上時主筋不得偏折, 該主筋須用插接筋 ( 錯位 ) 續接之 27
耐震柱主筋之搭接 不可於耐震 塑鉸區內搭接 乙級抗拉搭接 置於構材淨高 中間 1/2 長度內 28 28
柱筋之偏折處理 原有圍束需求之箍 繫筋不得使用 ( 須另加 ) 29 29
1 每根偏折主筋均須增設平衡箍繫筋 2 原有箍繫筋不能計入 黃世建教授提供 30
柱筋放樣錯誤 鋼筋同向偏折 1 是否可採植筋搭接? 2 是否可採植筋錨定? 31
32
33 33
鋼筋之錨定 34
鋼筋之錨定 1 伸展長度 = 單一鋼筋發展全應力所需之握持長度 2 伸展長度 錨定長度 3 錨定長度 = 維持局部結構系統平衡, 所需之長度 35
上舉力 =10 tf 上舉力 =10 tf F=M a Ld W=20 tf W=1 tf 36
a= 錨定長度 伸展長度 37
38
39?
he diagonal bars shall be embedded into the wall not less than 1.25 times the development length for fy in tension. (ACI318-08) 40
下層拉力鋼筋之錨定 錨定長度 3m Ld Ld 3m 41
懸臂梁鋼筋錨定示意鋼筋在構件臨界斷面之兩側均須有足夠之錨定長度 ( 伸展長度 ) 臨界面 剪力錐破壞 Ld Ld 錨定長度 錨定長度 Ldh 42
耐震梁柱接頭鋼筋錨定 不良 正確 43 43
對角壓力之衍生 對角壓桿端之錨定方式 C C C 對角壓力 M M test n 60% M M test n 100% 44 44
( 規範 15.6.1.3) 45
鋼筋之不當加工 彎鉤彎角未達標準 不當之銲接加工 焰切加工傷及鄰近鋼筋 不當之現場彎曲鋼筋 46 46
梁主筋端部彎鉤之錨定長度不足 47 47
現場組立柱鋼筋籠之最小主筋淨間距 緊密箍筋 @10cm 最小淨間距 後置插入 台科大測試值 (1994) 柱箍筋配置 所需最小柱主筋淨間距 # 3 @ 10 cm 5 cm # 4 @ 10 cm 6 cm 48 48
柱繫筋直接鉤外圍箍筋 保護層不足易生銹 49 49
50 50
交互錯開 + 輔助 51
鋼結構極限設計法規範 9.3.3 載重傳遞受軸力之包覆型合成柱, 若載重需在鋼骨與鋼筋混凝土間傳遞時, 應符合下述要求 : 1. 當外力直接施加在鋼骨斷面時 2. 當外力直接施加在鋼筋混凝土部分 3. 當鋼骨柱將所有力量傳遞到鋼筋混凝土柱時 9.6.2 水平剪力除包覆型合成梁外, 鋼骨與混凝土版間之剪力應假設全由剪力釘傳遞 52
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建研所 大尺寸鋼筋混凝土圓柱軸壓行為研究 54
55
152 56
千斤頂 千斤頂 57
ASM E 488 千斤頂 ASM E 488 夾具 受測錨栓 58
翼牆工法 耐震補強ハンドブク ( 技報堂 ) 59
耐震補強ハンドブク ( 技報堂 ) 60
主筋是否可用大號? 德國 fischerconnec I 期刊,2004 年 61
德國 fischerconnec I 德國 fischerconnec I 62
剪力摩擦筋 剪力摩擦筋 主筋是否可用大號? 63 耐震補強ハンドブク ( 技報堂 )
等值柱? 1 植筋太靠近外側 2 無法發展破壞錐 3 脆性破壞安全係數不足 4 無法達上 下連貫效果 64
萬俊雄技師提供 65
1 半數翼牆主筋直通 2 側向圍束 66
下方植筋困難 1 搭接長度不足 2 錯位搭接 局部打除地梁端部主筋直通 67
萬俊雄技師提供 68
0 除非有下壓 上舉之需求, 否則以剪力摩擦為主 1 原有獨立基礎是否有能力承受柱底彎矩? 2 有無上層筋? 3 柱底植筋無法達承受拉力之能力? 4 若地梁抗彎能力不足, 由基礎版承受彎矩? 加強地梁方式, 較有效 69
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利用地梁兼基礎補強 71
1FL 無承壓需求可停在 BS 版 已壓在地梁上 B1FL 72
是否須打除鋼筋保護層? 73
擴柱 分析模式 水平彈簧 0 = 除非有下壓 上舉之需求, 否則以剪力摩擦為主 1 原有獨立基礎是否有能力承受柱底彎矩? 2 有無上層筋? 3 柱底植筋無法達承受拉力之能力? 4 若地梁抗彎能力不足, 由基礎版承受彎矩? 加強地梁方式, 較有效 74
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?? 76
地梁 若無承壓需求可不必下筏基 植筋尺寸視剪力需求 壓力需求或拉力需求 77
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柱與基礎版間之接頭無法有效傳彎矩 增設之柱主筋受拉錨定長度不足 79
平面 立面 80
有效版寬 韌性 ( 土木 401-96) 部份韌性 (ACI318-08) 韌性 (ACI318-08) 81
圓柱未擴柱前接頭效率欠佳 植筋無法錨定 82
除非有下舉之需求剪力摩 83
間隙應填混凝土 84
85
基礎偏心 86
接頭彎矩傳遞效率欠佳 新增基礎無作用 87
M dia. ( 需求 ) 考慮伸展長度 M dia. ( 強度 ) 88
89
檢核項目 : 1 伸展長度 (1.25Fy) 2 臨界斷面剩餘彎矩 3 植筋量 90
檢核項目 : 1 伸展長度 (1.25Fy) 2 臨界斷面剩餘彎矩 3 植筋量 91
92
檢核項目 : 1 伸展長度 (1.25Fy) 2 臨界斷面剩餘彎矩 3 植筋量 93
? 94
成束鋼筋之錨定 依下方 1/3 樓層極限層剪力強度與極限剪力之比例放大 95
建築物耐震設計規範 6.2.6 節 ( 匯集構材 ) : 建築物某部份產生之地震力應經由匯集構材將其傳遞至抵抗地震力結構系統上, 匯集構材與抵抗地震力結構系統之接合處, 其地震力應放大 1.4αy 倍設計之 第 6.2.12 節 ( 地震力傳遞路徑不連續處附近構材之加強 ) : 建築物結構體具有表 1.1 中第 4 種立面之不規則性或表 1.2 中第 1 2 3 4 種之平面之不規則性時, 此地震力傳遞路徑 (a) 不連續處的橫隔板與垂直構材及橫隔板與匯集構材之接合處, (b) 匯集構材與垂直構材之接合處, 地震力引致之內力應提高 25% 設計之 建築物結構體具有表 1.1 中第 4 種立面之不規則性或表 1.2 中第 4 種之平面之不規則性時, 支撐不連續剪力牆或構架之支撐構材, 地震力引致之內力應提高 1.4αy 倍設計之 96
成束鋼筋之錨定 Ld 97
98
Ld Ld 有效搭接長度 99
100
塊狀剪力撕裂 101
102
偏心基礎 外跨地梁 簡化彎矩分佈示意圖 103
邊構材主筋無法上 下直通 104
邊構材主筋無法上 下直通 105
106
107
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110
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112
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剪力牆開孔補強 114
鋼框架斜撐 115
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Y 向水平力通過困難 117