钢筋混凝土结构修复补强课件.pptx

1、鋼筋混凝土結構修復補強修復與補強材料結構元件修復工法結構元件補強工法結構系統改善補強工法修復與補強材料 鋼筋混凝土結構常用的修復補強材料依用途可分為： 填補用材料、黏結用材料與受力用材料三種類型，其功用與種類如下： 填補用材料： 目的：填補用材料主要是用於填充既有鋼筋混凝土結構體之裂縫 或修補缺損斷面。 材料種類：填補用之修復補強材料主要有裂縫灌注用之環氧樹脂 ，以及混凝土斷面缺損時之修補材料，包括防銹材料、表面處理 材料，及混凝土(含水泥砂漿)或樹脂砂漿等填補材料。 黏結用材料： 目的：黏結用材料主要是用於固定與黏結外加補強受力材料於既 有結構體上，以使結構體之受力能有效傳遞，達到修復補強功

2、能 。 材料種類：黏結用之修復補強材料主要有黏結補強貼片用的環氧 樹脂接著劑，以及用於續接補強鋼材之錨栓和其結合材料。 受力用材料： 目的：受力用材料是指新外加之結構材料，用於承受或分擔原鋼 筋混凝土結構所需承擔或因補強所增加之力量，以達到結構修復 補強目的。 材料種類：受力用之修復補強材料包括一般鋼筋混凝土新建工程 所常用的材料，例如鋼筋、鋼料、預力鋼腱及混凝土等，另外尚 有纖維複合材料(FRP)、隔減震設備等結構材料。結構元件修復工法鋼筋混凝土建築物之結構元件受損，概分為混凝土裂縫寬度小於0.3mm 。混凝土局部裂縫寬度大於0.3mm之結構性裂縫。混凝土局部鬆動。混凝土嚴重開裂剝落。 鋼筋

3、混凝土結構元件若產生前述之受損現象，只要鋼筋與混凝土尚具有 整體性（黏結握裹尚稱完好），則均可以合宜之工法材料，將其修復 ，亦即可藉由修復工法維持結構元件之既有強度。 裂縫寬度小於0.3mm 以水泥膏或環氧樹脂膏或彈性披土填補，亦可先開V 形槽，再以水 泥砂漿填補。 適用範圍：鋼筋混凝土梁、柱、版、牆等結構元件，發生寬度在 0.3mm以下之微裂縫。 特性說明：一般而言，寬度0.3mm以下非結構性裂縫，填補後可 有效防止水氣侵入。 施工步驟：詳圖2-1。 圖21 裂縫寬度大於0.3mm 以環氧樹脂灌注裂縫工法 適用範圍：鋼筋混凝土梁、柱、版、牆等結構元件，發生寬度在 0.3mm以上之結構性裂縫。

4、 特性說明：一般而言，環氧樹脂之力學強度遠高於混凝土，且環 氧樹脂可與混凝土充分黏結，故以壓力注入環氧樹脂後之裂縫可 完全密合，而達修復及防止水氣滲入的目的。若再有外力造成混 凝土開裂，則因環氧樹脂黏結強度高於鄰近混凝土，如再開裂其 位置應不會在已灌注環氧樹脂之裂縫位置。 施工步驟：詳圖2-2。 局部鬆動混凝土修復工法 環氧樹脂砂漿修復工法 適用範圍：鋼筋混凝土結構元件中局部混凝土嚴重開裂或鬆動。 特性說明：環氧樹脂砂漿一般為乾式施工，當嚴重開裂或鬆動部 分敲除至堅實面並清理乾淨後，用環氧樹脂砂漿應可有效修復結 構元件之現有強度。 施工步驟：詳圖2-3。 圖22 圖23 水泥砂漿修復工法 適用

5、範圍：鋼筋混凝土結構元件中局部混凝嚴重開裂或鬆動。 特性說明：將嚴重開裂或鬆動部分敲除至堅實面並清理乾淨後， 用高於原結構材料強度之無收縮或高黏著性水泥砂漿填補修復結 構元件。 施工步驟：詳圖2-4。 圖24 混凝土嚴重開裂剝落 局部構件敲除重作工法 適用範圍：鋼筋混凝土元件嚴重開裂或鬆動部分所佔比例過大， 無法以填補材料填補時。 特性說明：當鬆動或嚴重開裂混凝土之體積過大時，使用環氧樹 脂砂漿不經濟，故可將舊有混凝土鬆動或嚴重損害部位完全敲除 後，表面清洗乾淨並組模後，依新舊混凝土接合面之施工方式修 復嚴重受損之結構元件。 施工步驟：詳圖2-5。 圖2-5 結構元件補強工法 梁元件補強工法

6、梁加設外箍筋補強工法（剪力補強） 適用狀況：鋼筋混凝土梁剪力強度不足的原因，最常見的為混凝 土強度不足，剪力箍筋量不足及載重增加而造成梁剪力強度不足 。 施工法：RC梁之加設箍筋補強方式，可先敲除保護層或不敲除保 護層僅作粗糙處理，再外加箍筋（須敲除粉刷層）等兩種方式施 作。施工時先鑽孔穿透梁邊樓版，再將箍筋由鑽孔穿過樓版錨定 。(詳圖3-1) 梁側加鋼板補強工法（剪力或正彎矩補強） 適用狀況：鋼筋混凝土梁剪力強度或正彎矩不足時，可以U型鋼板包覆於鋼筋混凝土梁上，以提升鋼筋混凝土梁之剪力及彎矩強度。一般使用加設箍筋方式須灌置新混凝土，因而會增加重量及減少樓層淨高。U型鋼板則不需灌置新混凝土，對

7、樓層高度較為不足的建築物，U型鋼板較加設箍筋方式更具合宜性。 特性說明：以U型鋼板包覆鋼筋混凝土梁之補強方式，基本上係 利用環氧樹脂將鋼板與鋼筋混凝土梁黏結成一體，以期U型鋼板 能發揮如箍筋之抗剪及抗正彎矩效果。 施工法：先將原鋼筋混凝土梁之粉刷層敲除乾淨後，以環氧樹脂 砂漿補平，裝設完成後之U型鋼板以化學螺栓固定，再將U型鋼板 與鋼筋混凝土梁間之空隙以環氧樹脂灌滿，最後在U型鋼板表面 作防銹處理。(詳圖3-2)梁中央底部鋼板補強工法（正彎矩補強）適用時機：鋼筋混凝土梁柱構架之梁中央主要承受垂載重所產生的正彎矩（底部受拉），當原鋼筋混凝土梁正彎矩強度不足抵抗外力所造成之梁中央正彎矩時，則在梁底

8、部加鋼板，並以環氧樹脂黏貼於鋼筋混凝土梁上，以增加原鋼筋混凝土梁之正彎矩強度。 施工法：首先將鋼筋混凝土梁底粉刷層敲除乾淨後以環氧樹脂砂漿補平，再將鋼板假安裝於梁底欲補強位置（必要時可以錨栓做固定），塗抹封塞劑以防灌注環氧樹脂時滲漏。待封塞劑硬化後再以壓力將環氧樹脂灌入埴滿空隙，最後再於鋼板之外側作防銹處理即可。(同前圖) 梁兩端頂部鋼板補強工法（負彎矩補強） 適用時機：鋼筋混凝土結構在外力之作用下造成鋼筋混凝土梁兩 端之負彎矩強度（頂部受拉不足）時，可在梁兩端頂部以鋼板黏 貼之補強方式提高鋼筋混凝土梁兩端之負彎矩強度，以符合安全 需求。 特性說明：一般而言，鋼筋混凝土建築物之梁柱構架系統，其

9、梁 端因有柱的存在，補強鋼板無法延伸至柱內部，無法作有效的錨 定。依據結構力學力量傳遞觀念，利用逐漸擴展鋼板的方式，將 補強鋼板在梁柱接合區前一段距離擴大其寬度然後延伸至柱兩側 大梁加以錨定，應可達到補強負彎矩的效果。 施工法：先將欲補強位置之鋼筋混凝土梁頂面及樓版面的粉刷層 敲除，再以環氧樹脂砂漿粉平，然後將預先裁切好之鋼板假安裝 於鋼筋混凝土梁上（必要時可以錨栓先行固定），並確實注意鋼 板與混凝土間之空隙須小於3mm，若在不連續端作負彎矩補強則 應先行鑽孔以埋設錨定螺栓。鋼板假固定完成後，先在鋼板四周 塗抹封塞劑，待封塞劑硬化後即可在鋼板與混凝土間空隙灌注環 氧樹脂至確實填滿為止。最後再對

10、鋼板外表做適當防銹處理即可 。(詳圖3-3) 梁中央底部碳纖維補強工法（剪力與正彎矩補強）適用時機：與梁中央底部鋼板補強工法相同，惟以碳纖維替代鋼板。特性說明：纖維補強可以鋼筋混凝土梁撓曲理論，視碳纖維為外加鋼筋加以計算。另碳纖維複合材料質輕且強度高的特性，在正彎矩補強工法中其效果較鋼板為佳。施工法：碳纖維的補強施工，基本上可分為事前整修及複合材料黏貼等兩部分。 一、事前整修部份： 1.敲除混凝土表面粉刷層及鬆脫部分。 2.以樹脂砂漿將混凝土表面補平。 3.以砂輪機將表面磨平。 4.若補強構件有折角須作圓滑去角處理。二、黏貼碳纖維： 1.以丙酮清洗已處理過之混凝土表面。 2.塗刷底膠（底劑）。

11、 3.依設計方向鋪設纖維布。 4.重復2.至3.步驟至符合設計層數及方向。(詳圖3-4) 梁擴大斷面補強工法（剪力與彎矩補強） 適用時機：鋼筋混凝土梁撓曲或剪力強度不足，若無梁加深及加寬的使用空間限制，可在鋼筋混凝土梁外加主筋與箍筋，再以混凝土或砂漿將原梁斷面放大。 特性說明：一般而言，在原鋼筋混凝土梁、柱之外側加設鋼筋再以混凝土或砂漿包覆，可使原鋼筋混凝土梁有效提升其斷面面積及強度，惟須注意新舊混凝土接合面之施工處理及外加的鋼筋應設置有效的錨定措施，以便發揮鋼筋應力，提升梁之強度。施工法：原鋼筋混凝土梁擴大斷面的施工流程，除必要之鑽孔及敲除粉刷層外，與新做鋼筋混凝土工程相同。其步驟為：1.敲

12、除粉刷層及鬆動部分保護層，並須有6mm以上之粗糙度。2.依需要位置鑽孔並配置鋼筋。3.以水泥漿濕潤表面。4.封模。5.灌注砂漿或混凝土。6.養護。(詳圖3-5) 柱元件補強工法柱加設箍筋補強工法（剪力與圍束補強）適用時機：當鋼筋混凝土柱剪力強度不足或圍束不足時，可以可採柱加設箍筋方式補強。特性說明：鋼筋混凝土柱加設箍筋方式可有效提升柱之韌性，進而提升整體結構物之耐震能力。通常加設箍筋時無法配合加設貫穿上下樓之主筋，故柱頂及柱底之撓曲強度不會提升加設箍筋，只會增加柱之韌性及剪力強度而不會增加柱之撓曲強度。對總體結構物有極佳的耐震補強效果。施工法：1.敲除原鋼筋混凝土柱表面之粉刷層及鬆動混凝土。

13、2.綁紮箍筋及固定用之縱向筋。 3.封模（預留適當喇叭形灌漿口）。 4.澆置混凝土。 5.修飾柱混凝土表面。(詳圖3-6) 柱帶狀鋼板補強工法（剪力與圍束補強）適用時機：同上節柱加設箍筋補強工法。特性說明：鋼筋混凝土柱以帶狀鋼板圍束補強，可有效提升柱之剪力及韌性，且不會增加太多之柱斷面積，在空間利用上較為經濟。施工法： 1.敲除鋼筋混凝土柱表面粉刷層，並以樹脂砂漿整平表面。 2.安裝組立帶狀鋼板於原混凝土柱面。 3.封塞鋼板空隙並灌注環氧樹脂無收縮水泥砂漿或環氧樹脂砂漿。 4.鋼板表面防銹塗裝處理。(詳圖3-7)柱圍封鋼板補強工法(剪力與圍束補強) 適用時機：同上節鋼筋混凝土柱加設箍筋補強工法

14、。特性說明：鋼筋混凝土柱圍封鋼板補強工法除可提升柱之剪力強度外，亦能有效增加柱之圍束效果應，提升柱的韌性，進而增加整體結構物的耐震強度。施工法： 1.敲除鋼筋混凝土柱粉刷層及鬆動混凝土。 2.安裝組立圍封鋼板。 3.施作封邊劑。 4.鋼板與混凝土介面灌注環氧樹脂無收縮水泥砂漿或環氧樹脂砂 漿。 5.鋼板表面防銹處理。(詳圖3-8)柱圍封碳纖維補強工法（剪力與圍束補強）適用時機：同上節鋼筋混凝土柱加設箍筋補強工法。特性說明：柱圍封碳纖維補強工法，其所增加的柱尺寸最少，最不影響使用空間。碳纖維的圍束效果甚受肯定，屬較佳的柱圍束補強工法。施工法：同前節碳纖維施工法。(詳圖3-9) 柱擴大斷面主筋貫穿

15、直通樓版補強工法（軸力、彎矩與剪力補強工法）適用時機：當鋼筋混凝土柱斷面之強度不足，而欲提升其軸力及彎矩強度時，將補強之柱主筋貫穿上下樓層，可使柱之軸力、彎矩及剪力強度全面提高。特性說明：一般而言，鋼筋混凝土柱之尺度通常大於尺度，故欲擴大柱斷面將主筋貫穿直通上下樓層，只需將樓版打洞讓主筋穿過透即可達成主筋連續的條件。擴大鋼筋混凝土柱斷面時，均須加設柱箍筋，故柱剪力及圍束強度亦可同時提升。施工法：1.敲除鋼筋混凝土柱粉刷層及鬆動混凝土。 2.鋼筋混凝土柱上層及柱下層局部樓板樓版鑽孔或打除，以供垂 直主筋貫穿上下樓層。 3.綁紮補強主筋及箍筋。 4.封模澆灌混凝土。 5.拆模養護。(詳圖3-10)

16、 RC牆補強工法 現有RC牆加厚補強工法（剪力、彎矩與軸力補強） 適用時機：增加牆厚度可提升牆之勁度及強度，進而提升結構物 之耐震能力。 特性說明：加牆為最經濟有效的耐震補強方式。若原結構系統中 無牆，則在適當位置加設剪力牆可明顯改善建築物之耐震能力。 若原結構系統中已有牆，但厚度不足，則可將牆加厚以提升結構 物之耐震能力。 施工法： 1.敲除牆面之粉刷層及鬆動混凝土。 2.打設植筋以加強新舊混凝土介面粘著性。 3.鋼筋混凝土樑柱與牆之交接植筋。 4.舖設鋼絲網或鋼筋。 5.封模(預留混凝土灌漿口)。 6.灌注混凝土。 7.拆模、養護、裝修。(詳圖3-11)結構系統改善補強工法 系統改善主要針對建築物之平面、立面或地震力傳遞路徑不規則加以改 善，避免應力集中及偏心扭轉效應。 系統補強可能影響建築物的使用機能，如採光、通風、動線等。 加設剪力牆工法 加設鋼框架斜撐工法 柱側加設翼牆工法 加設外側構架及斜撐工法加設剪力牆工法加設剪力牆工法加設鋼框架斜撐工法柱側加設翼牆工法加設外側構架及斜撐工法簡報完畢敬請指教簡報完畢敬請指教