石材幕墻的耐震性能試驗--誠建建設股份

(一)接合部分的強度試驗

以下的試驗，是對接合部分在慣性力作用下的安全性調查。

1.合釘板(dowel)的固定耐力試驗

本試驗如圖7所示，將石材固定于試驗裝置，合板釘以加利用jig，在垂直方向連續施加荷重力，直到石材破裂為止。然后紀錄最大荷重立及破壞性狀。試驗體為工地所使用之石材，表面處理過并烘乾。試體大小為250×250×石材的厚度d(mm)。試驗體的個數，依照試驗體的種類，表面載荷用及被面載荷用，各準備5個以上。又，用來試驗的合板釘及填充合板釘穴的材料和形狀，要與施工現場相同，施工樣式也比需一樣。

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2.石材預先壓鑄混凝土用的finishing connector的固定耐力試驗

本試驗如圖8所示，將石材固定于試驗裝置，以混凝土為接著劑把jig固定后，在垂直及水平方向連續施加復合荷重力，直到石材破裂為止。然后紀錄最大荷重力及破壞性狀。試驗體為工地所使用之石材，表面處理過并烘乾。試體大小為150×150×石材的厚度d(mm)。試驗體的個數，依照試驗體的種類，各準備5個以上。用來試驗的finishing connector及接著劑的材料，要與施工現場相同。石材背面的設計有絕緣層時，澆鑄混凝土于絕緣層。當石材背面的設計有絕緣層時，finishing connector的固定耐力試驗也需測試。

3.石材預先壓鑄混凝土用的軀體安裝金屬物的耐力試驗

本試驗如圖9所示，將埋設安裝軀體金屬物的PC板固定于試驗裝置，以jig在垂直及水平方向連續施加復合荷重力，直到石材破裂為止。然后紀錄最大荷重力及破壞性狀。試驗體為與工地所使用相同調和、養生處理過之軀體安裝金屬物埋設在裡面的混凝土板。試體大小1000×1000×PC板的厚度d(mm)。試驗體的個數，依照試驗體的種類，各準備3個以上。用來試驗的finishing connector及接著劑的材料，要與施工現場相同。石材背面的設計有絕緣層時，澆鑄混凝土于絕緣層。當石材背面的設計有絕緣層時，finishing connector的固定耐力試驗也需測試。

(二)動態變形能試驗

本試驗如圖10所示，試驗體依照實際施工方法安裝完成后，模擬地震的搖晃，以正弦波形(參照圖11)對試驗體進行強制水平變位移動；然后觀察構成材及安裝部位的損傷脫落情形。同時，也觀察試驗體的層間變位應變性能。試驗方法如附件1「非耐力牆之面內折斷彎曲移動變形能試驗方法(JSTM J2001：1998)」，「以乾式工法張貼之石材帳牆」及「以石材預鑄PC板工法施工之帳牆」的動態變形能試驗結果介紹為參考。

1.以乾式工法張貼之石材帳牆

試驗試體，以鋼架組合成模擬軀體，尺寸600×800×20mm的石材20片，以hook bolt等之安裝金屬件，把內裝石材貼掛于帳牆上，帳牆的一端設有『入リ隅上部』。

試驗，第1階段以1/300rad(加振震動數f=3.0Hz)、第2階段以1/200rad(f=3.0Hz)、第3階段以1/150rad(f=3.0Hz)、第4階段以1/120rad(f=3.0Hz)、第5階段以1/100rad(f=3.0Hz)、第6階段以1/75rad(f=3.0Hz)、第7階段以1/50rad(f=3.0Hz)來施行變形能震動試驗。其結果，試驗試體的目標層間變形角1/200為止的加振，都不會發生石材移動及勾型螺栓(hook bolt)的鬆動等異狀。1/150的加振時，承受自身重量的石材開始有裂痕產生。1/120的加振時，石材缺角開始發生。1/100的加振時，在勾型螺栓(hook bolt)部位的石材開始有裂痕產生。1/75的加振時，勾型螺栓(hook bolt)破斷。1/50的加振時『入リ隅上部』石材大塊破裂。

以上的試驗，是用來確認，中地震時，對于層間變形1/200，在機能上沒有異狀發生。又，大地震時，對于層間變形1/100，只有石材輕微破裂發生，構成部材無脫落現象。那就可以說，具有十分耐震安全性。

2.以石材預鑄PC板工法施工之帳牆

試驗試體，以H型鋼組合成模擬軀體，有開口部的PC板(3975×3175×250mm)在加振方向及垂直方向各配置1塊，在角落部位配置角落鑲板(330×330×1990×160mm)配置成立體構面。

試驗，第1階段以±1/300rad、第2階段以±1/100rad，實施靜態變形能試驗。之后，目標變形角±1/100rad、加振震動數0.017Hz，以正弦波形重複操作3回，實施動態變形能試驗。其結果，PC板和鎖定件的位移、鬆脫，PC板和角落鑲板的位移、接合處產生裂縫、部材落下等都沒有發生。本試驗的層間變位應變性能設計條件(1)1/300rad時，接合處產生裂縫等支障沒有發生，(2)1/100rad時，部材的脫落、破損等沒有發生。若作以上的設計試驗時，以本試驗的設計條件而言，便可以說是具有十分耐震安全性。

(三)其他必要的試驗

1.彎曲試驗

本試驗，如圖12所顯示，試驗試體的span為200mm，2等分1線荷重方式，連續加載彎曲荷重，直到試驗試體斷裂，測量撓曲強度。石材試體和工地所使用的石材相同，乾燥后測試。試體尺寸100×300×石材厚度d(mm)。試驗數量為5個。

撓曲強度計算公式

Fb =3PL/2bd2

Fb：撓曲強度(N/mm2)

P：彎曲荷重(N)

L：span跨距(mm)

b：試體寬度(mm)

d：試體厚度(mm)

2.衝擊試驗

試驗依JIS A1414的規定6.14衝擊試驗的標準進行。試驗用衝擊體有兩種：質量30kg的沙袋衝擊體及質量10kg的鋼球衝擊體。依實驗目的，分別加以應用。如圖13所顯示，試驗試體如工地安裝法安裝在振子式衝擊試驗機。衝擊體放入保持箱，吊高以后，衝擊體從保持箱瞬間放出，打到試驗體的中央。落下的高度從10cm開始，直到試體被撞破，每次增加10cm的高度距離。每次落下的次數為3回。又，衝擊時，試體中央的撓曲強度以移動測速裝置測定，同時觀察試體的破損狀況。

3.水密試驗

水密試驗，如圖14所顯示，試驗裝置是由試驗試體、壓力箱、水噴霧裝置、送風機、壓力調節機、脈動發生裝置、壓力測定器所組成。試驗試體的室內面，全面以每分鐘4L/m2的水量均等噴霧。同時，以平均壓力(49.0、147.0、245.0、392.0、539.0、735.0、980.0、1225.01568.0 Pa)為中心、週期2秒正弦波的脈動壓力，10分鐘內加壓，1分鐘內減壓，依順序施行。觀察試驗體是否從室內側漏水。

4.耐風壓試驗

耐風壓試驗，如圖15所顯示，由試驗試體及耐風壓試驗機構城壓力箱。壓力箱以空氣加壓或減壓，造成試驗試體的正壓或負壓荷載，其目的為確認對風壓力的安全性。荷載壓力試驗有兩種：階段性靜風壓及階段性脈動風壓。階段性靜風壓是在檢測試體的主要點變形及確認應力定量數值。階段性脈動風壓是在觀察試體的疲勞及撥音異常點之有無。

作者：橋本 敏男(日本建材試驗中心中央試驗所、構造群組負責人)

參考文獻 石材研習社（IDstone5A）

1.建築工事標準仕樣書，同解說JASS 9張り石工事：(社)日本建築學會。

2.建築工事標準仕樣書，同解說JASS 14カㄧテソウォㄧル工事：(社)日本建築學會。

3.非構造部材の耐震設計指針，同解說および耐震設計，施工要領：(社)日本建築學會。

4.外裝構法耐震マニュアルㄧ中層ビル用ㄧ：(財)日本建築セソタㄧ。

5.宮廳施設の總合耐震計畫基準及び同解說：(社)公共建築協會。

6.鐵骨建築物の非構造部材の設計，施工に關する調查報告：(社)鋼材俱樂部。

7.地震と建築：大崎順彥。

8.JIS A 1414建築用構成材(パネル)及びその構造部材の性能試驗法：日本規格協會發行。

9.建材試驗情報1991 VOL.27「非耐力壁の動的變形能試驗」：(財)建材試驗セソタㄧ。

10.建材試驗情報1992 VOL.28「複合カㄧテソウォㄧルの對衝擊試驗」：(財)建材試驗セソタㄧ。