Re: [問題] 請問結構牆的判定要找誰?

作者: javator (熱情)   2017-10-16 03:48:00
先講結論,
小心避免只根據牆厚度、有無開口判斷是否為剪力牆,或拆除與否,
需看實際整個結構系統情況,整棟大樓強、弱軸、立面不規則,
或潛在危險(現有剪力裂縫,或撓曲裂縫等),配合竣工圖分析,
結構行為涉及材料力學、靜力、動力學,建議找建築師或委託結構技師服務,
以下先就個人所知,分享基本原理
A.牆的結構作用
建築物主要受以下力交互影響:
建築物自重(活載重+靜載重,向下)、地震力(水平加速度g)、風力(水平力),
在結構行為裡,牆所扮演的角色如下-
1.承重:
牆可為軸向勁度高之 R.C.、磚石造、鋼構,
承受、並傳遞建築物之自重至基礎,再藉由土壤反力(或加水浮力)平衡
就算在R.C.構架中,仍有承重意義
2.抗剪(及抗剪能力原理):
剪力的觀念是,當一個集中側向力 P 往右推擠構件上端 B(如柱頂),
此時在柱底 A(固定端)會產生大小相同,方向相反的力 VA(向左),與外力平衡,
而這柱子的柱頭內部為了構件內力平衡,
也會產生和柱底大小相同,方向相反的力 VB (向右 ),
這就是剪力基本原理,所以柱 (或牆 )兩端會受一對力反向拉扯如剪刀。
換句話說,要抵抗剪力,必須從平行受力方向提供反力,
而構件抗剪能力 (側向勁度 )要從材料力學判斷。
概算如下 -
構件側向勁度 K=12EI/L^3,
其中 E=彈性模數,和材料本身特性有關,I=慣性矩,和構件尺寸有關,
假設柱為長方形,柱A斷面(俯視尺寸)h:b=30cm:15cm,牆h:b=100cm:15cm
矩形構件斷面之慣性矩Ixc = bh^3/12,如果受力為平行 h方向,
可以發現,抗剪能力,牆比柱高了37倍(100^3/30^3)。
因此在真實的建築物中,
樑、柱組成的構架主要是抗彎矩(上下旋轉)、抗軸力(垂直),
抗剪力並非樑柱專長 (因I值低,故側向勁度低,地震與風力皆視為水平),
所以我們才需要配置剪力牆。
B.為何由厚度不一定可判斷是否為剪力牆 ?
由上面的側向勁度得知,
慣性矩中I的h值才是關鍵,抗剪能力和受力方向的構件長度立方成正比,
假設材料相同 (E值相同),
牆A-厚24cm(8吋),長300cm,牆B-厚12cm(4吋),長400cm
牆B在h向的抗剪能力卻是牆A的1.6倍 (10935*10^5/648*10^6 ),
因此,牆體厚度不是重點,力作用方向長度和材料才是關鍵,
薄牆也能提供良好的抗剪能力,如:鋼板剪力牆,甚至斜撐
並且由於單面牆只能抵抗單一方向的剪力,
對另一向抗剪能力卻非常弱,(921校舍沿走廊向破壞原因)
所以剪力牆一定要對稱、均勻配置,或視設計之抗剪弱處補強。
例如在耐震補強中,原有R.C柱兩側增築R.C.翼牆(窄而高 ),
也可以有效增強抗剪能力,這些牆體只要寬厚比大 (h/b),材料強度夠,
並確保構件長向平行弱軸(抗剪不足)方向,就是經濟安全的做法。
因此判斷是否為剪力牆,還需看整體系統的強、弱軸,
換句話說,只要非輕隔間牆,絕對都提供了抗剪和承重能力,
在未完全釐清前(竣工圖+現場勘驗),貿然拆除會使抗剪能力變化,
導致應力重新分配,地震力會在軟弱層或抗剪不足處破壞。
另外,剪力牆並非不能開口,抗剪力構件也不一定要是R.C.牆(磚牆.斜撐也可),
只要整道剪力牆,上下樓層開口尺寸、位置、材料一致,
仍然不會造成應力重新分配,所以萬萬不可以看到有開口的牆就拆,
結構系統是看整體的平衡,開口處只要符合力學行為或額外加強均可。
如:橋樑多為箱型樑中間中空,以及住宅之中空樓版,
甚至剪力牆也能開縫 (開縫剪力牆,增加韌性,控制破壞)
C.牆為什麼不能亂拆?
除了上述抗剪原因外,在未仔細分析的情況下,
拆除牆體會造成上下樓剛度不一致,質量不一致、軸力傳遞中斷等,
地震力一來,容易因為剛心、質心偏移太多(平立面不規則造成),
產生偏心扭矩(使建築物平面旋轉),破壞在私自拆除的軟弱樓層
再加上原本各住戶,幾十年來自行增築之隔間材料密度、尺寸、位置不一,
還有各自家具等活載重分配不均,
原本就已經夠不規則,再增加變數實在非常不建議。
更重要一點,屋齡32年的房子,
法規未完善,施工品質不良,二次增建多,
耐震力完全不足(箍筋不足、鋼筋續接方式、位置、混凝土強度、抗剪強度等),
建議的反而是要補強構件勁度和韌性(吸收變形能力),而非拆除,
如果要變更隔間,非拆不可,
請事務所幫你規劃鋼樑、鋼柱、斜撐等補強方式,一樣可以做的很有味道。
作者: cheese20 (異鄉人)   2017-10-16 08:51:00
太專業
作者: memorymaker (無夜遊民)   2017-10-16 09:07:00
內容專業,消化需要點時間,簡單說陽台外推不可取。
作者: cheermama   2017-10-16 09:15:00
大推
作者: youngpool (母雞)   2017-10-16 15:32:00
之前做大陸的case,我們也是看一看不敢拆被業主打槍換掉呢XD業主連柱子也想拆
作者: niceshotse (頭文字K)   2017-10-16 17:46:00
那個業主是想把自己活埋嗎?
作者: chewie (北極熊)   2017-10-16 18:09:00
推 中國大陸那邊剪力牆結構多 真的要小心
作者: a386036 (骷髏怪)   2017-10-16 18:11:00
柱子我敢拆,業主自己找結構技師簽證,並提供施工圖說
作者: ellemichelle (謝謝你愛我)   2017-10-17 00:23:00
萬分感謝J大的回文解釋(鞠躬)
作者: steadylife (平凡中找樂趣)   2017-10-19 20:22:00
專業,推一個
作者: griswold (窘境)   2017-10-20 00:38:00
長知識了

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