Re: [問題] 請問結構牆的判定要找誰？

[javator (熱情)]

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。



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推 cheese20: 太專業
推 memorymaker: 內容專業，消化需要點時間，簡單說陽台外推不可取。
推 cheermama: 大推
推 youngpool: 之前做大陸的case,我們也是看一看不敢拆
→ youngpool: 被業主打槍換掉呢XD業主連柱子也想拆
→ niceshotse: 那個業主是想把自己活埋嗎?
推 chewie: 推 中國大陸那邊剪力牆結構多 真的要小心
推 a386036: 柱子我敢拆，業主自己找結構技師簽證，並提供施工圖說
推 ellemichelle: 萬分感謝J大的回文解釋(鞠躬)
推 steadylife: 專業，推一個
推 griswold: 長知識了