第一卷 第十期 - 2007年十月二十六日
台灣傳統木構造堵版壁體強度特性之影響因子
徐明福

規劃與設計學院建築系

Wen-Shao Chang, Min-Fu Hsu, Kohei Komatsu, Wei-Jye Chen, FEB 2007, On mechanical behavior of traditional timber shear wall in Taiwan II: simplified calculation and experimental verification, J. WOOD SCIENCE 53 (1): 24-30
Wen-Shao Chang, Kohei Komatsu, Min-Fu Hsu, Wei-Jye Chen, FEB 2007, On mechanical behavior of traditional timber shear wall in Taiwan I: background and theory derivation , J. WOOD SCIENCE 53 (1): 17-23


灣過去對於傳統木構造的耐震行為研究相當匱乏,導致在九二一地震中有許多傳統木構造受到損壞。因此在該地震後,國內傳統木構造的耐震行為開始受到重視。本研究係自九二一地震後一系列針對傳統木構造耐震特性研究的一部份。

一般木構造牆體在傳統建築中雖然主要做為隔間的用途,當建築物受到外力作用時,亦扮演著抵抗側向力的重要角色。世界各地的木構造因為氣候、環境、地域及傳統的差異,亦發展出許多不同的木造牆體形式。本文針對影響台灣傳統木構造的隔間牆體強度的影響因子進行探討。

研究首先針對傳統穿鬬式木構架的架扇牆體部位進行田野調查,調查的重點主要在牆體的材料、尺寸、位置及構法,所調查的資料則做為下一階段實驗規劃及試體製作之參考。在調查中發現,若將架扇依照腰堵、與第一穿分為三個不同的高度,則最高到最低的部位木堵板壁所佔的比例依序為9%、54%、與79%。可見木堵板壁大多使用在傳統木構造架扇中下部位的隔間之用。在材料使用方面,大部分的木堵板牆體由福杉(Cunninghamia lanceolata)所構成,僅有少數由台灣檜木(Chamaecyparis formosensis Mats.)所構成。

本研究針對15組木堵板壁體試體進行試驗,並搭配理論模型的建立藉以探討影響這些木堵板壁牆體強度的影響因子,透過所建立的理論模型針對不同參數的木堵板牆體做參數分析。在比較建立實驗結果與理論模型預測結果後確認了理論模型的正確性(如圖1所示),並且我們發現,影響木堵板牆體透過木材壓縮、木材之間的摩擦與竹釘等機構來抵抗外力,其中最重要的是木材之間的摩擦(所佔的比例約為70-84%不等)。另外,我們亦發現牆體的水平側向勁度及降服強度與牆體的寬度成正比;與牆體的高度成線性關係。而在尺寸相同的試體下,其所組成的單板寬度越大,則其強度越強。另外,透過參數分析我們可以發現,如果牆體的上下兩橫樑的彈性模數較高,則整道牆體的水平側向勁度與降服強度亦會隨之提高。

透過足尺試驗配合理論模型的建立,我們對傳統木堵板牆體的力學特性有進一步的瞭解,也瞭解到影響這些牆體強度的因子,再搭配過去的研究成果,有助於我們下一個階段針對木構架架扇整架進行試驗的分析(如圖2a與b所示)。這一系列的研究對於國內未來古蹟維護的科學基礎有相當大的幫助。
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