Q1.RBone的基本原理為何?

卸震鋼甲RBone是一種耐震萬向接頭(Non-failure Pivot Joint)構造,運用其半剛接機械式結構,在一般及中小地震時,還是維持大樓的剛性結構,但是當遭遇極大震對結構產生極大的應力時,如同“太極以柔克剛”部份化解大樓的結構應力,藉以減低關鍵杆件的受損風險。

 

Q2.RBone的具體效能為何?

卸震鋼甲RBone具備了下列兩大特點。
①接頭轉角性能(Non-failure pivot Joint):地震力及上部結構的搖晃會帶動上下基座板產生開合動作,藉此提供接頭轉角功能,大幅降低接合部位的彎矩。
②利用SN鋼材的材料彈塑性來增強關鍵杆件的耐震性能(Energy Dissipation)。
即使地震震度超過7級,一樓柱底絕對不會立即受到結構性的損壞,可以提升建築物的耐震等級高達震度7級以上。

 

Q3.RBone可以適用於何種建築結構?

不論是RC/SRC/SC或是RC轉SRC及RC轉SC...等各種結構都可以適用。

 

Q4.RBone可以使用於逆打鋼柱工法嗎?

可以的,不論何種施工工法,都不會因為要在結構柱安裝「卸震鋼甲RBone」而改變其原本的施工程式。

 

Q5. 有沒有樓層上的限制?超高樓層建築或鉛筆型大樓也可以適用嗎?

「卸震鋼甲RBone」是全客制化的產品,全部依據技師的設計承載力(軸壓、拉力、剪力、彎矩力)需求製造,所以沒有樓高的限制。

對於地震時高樓層建築及鉛筆型大樓產生的軸力變動(高軸力與拉拔力)可以充分應對,所以可以安心地採用。

 

Q6.除了一般建築物外,公共工程上也可以適用?

RBone應用層面廣,除了一般集合住宅以及商業大樓之外,更可以應用於耐震性能要求嚴苛的大型公用建築物以及鐵公路高架橋梁等公共建設領域

 

Q7.RBone的施工會使用特殊機具設備嗎?

「卸震鋼甲RBone」的施工,簡單的說就是在結構柱施工中增加一段續接工作(RC結構時,以鋼筋續接器聯結柱主筋;SRC/SC結構時,交由鋼構廠以全滲透焊進行焊接),不需要額外準備特殊機具設備,也不需要經過特別專長訓練的熟練工人才能進行施工。

Q8.空間需求如何?

直接鑲進去結構柱,不占空間

 

Q9.需要維修嗎?

和主結構體結合成一體,不必維修

 

Q10.在使用RBone的建築物,因為在裝設位置的節點處會減低了彎矩受力,所以當應力重新分配後,會影響到哪些部分?是否需要重新計算整體結構的每一個細節?

有一位元法國的結構力學家“聖維南(Saint-Venant)先生”,在1855年提出的一個理論(又稱為局部效應原理),其內容是:分佈於彈性體上一小塊面積(或體積)內的載荷所引起的物體中的應力,在離載荷作用區稍遠的地方,基本上只同載荷的合力和合力矩有關;載荷的具體分佈只影響載荷作用區附近的應力分佈。一百多年以來,有不少學者研究過聖維南原理的正確性,結果發現它在大部分實際問題中成立。

也就是說,半剛接裝置只會影響安裝附近的柱/梁應力分佈,其他的柱/梁幾乎完全不改變應力。這點我們從靜力分析的結果,也可得到相同的答案

 

Q11.使用RBone除了保護大樓不倒塌(傾斜)外,還有什麼好處?

使用RBone與未使用RBone的一樓柱相比較,RBone能改善一樓柱子的應力分佈狀況(部分應力轉到柱頂端),使得整體一樓柱的應力分佈更趨合理性

 

Q12.在設計結構時,有使用RBone的話,要如何設定分析的模擬?

簡單來說,RBone等同鉸接+旋轉彈簧,故不是自由任意轉動,所以彎矩還是存在→軸力、剪力、彎矩都有,但是多一個條件,就是彎矩來自旋轉彈簧,所以Μ=Κθ,在此K為旋轉勁度,θ為旋轉角。
要注意的是RBone的“旋轉彈簧勁度”。

 

Q13.RBone的設計使用年限有多久?是否要更換/維修?

RBone本身從安裝開始到大樓的壽命結束為止,不用任何維修和更換。

 

Q14.RBone這個字是那幾個英文的縮寫?

Rotational bone = 旋轉關節。

 

Q15. 台灣的法規是怎麼審查安裝RBone的建案?

目前已經有一棟案例,是經過台北市土木技師公會的審查。由於台灣還沒有針對RBone的規範,按照現行法規只需審到240gal,此時RBone還沒有進入非線性的階段,所以是按現有法規來審覈的。

 

Q16. 台灣的法令是要現場抽驗,有沒有案例做這個動作?

台灣還沒有針對RBone的具體規範,所以也就沒有進行所謂的抽驗,但有廠商的“品保”。
日本方面會派人來台灣監造,每一道工序,每一座RBone都有個別完整的生產履歷報告。

 

Q17.RBone似乎是在台灣製作生產的,到現在為止有沒有賣回去日本?


自從1995年阪神地震後,日本各建築公司積極研發各種半剛接裝置,現在已有很多半剛接裝置,包括大成建設、鹿島建設…等都有各自的半剛接裝置,台灣技師也已經聽過很多,包括如同一個“碗公型接頭”、LRB……等。日本技師們和台灣技師同樣的在設計時會有點擔心這些裝置的抗拉性能,尤其是瘦高型大樓就更爲擔心。RBone發明人宮坂教授的前一代產品在日本已有超過3800多棟案例,都是裝設在基樁頭上的,但據他所說,在抗拉性能方面與現在的RBone相較尚且有不足之慮。現在的RBone在這衆多種半剛接裝置當中,是唯一具備抗拉性能方面不但不會不足,而且是可以客製(配合建築師、技師需求)的裝置,這是RBone的又一優異過人之處。
新產品販賣直接在日本申請審查是很嚴格又費時的,所以有很多案例會先在海外建立了實績,然後再回日本提出審查申請。我們現在也是走同樣的一條路,先從台灣/大陸進行,再有1.2年等我們積累了一定的實績後,一定會賣回日本去的。

 

Q18.現場安裝時,會不會用到焊接?

RBone在現場的安裝不會用到焊接,只需在吊裝完之後,用雙向接頭續接或用搭接的方式均可。

 

Q19.在現在的這個案例來講,在用了RBone之後有沒有讓它的斷面和用鋼量減少,降低成本?

因為這是台灣第一棟實際案例,根據技師考量此案暫不做這樣的嘗試。
至於安裝了RBone是否就可以減小柱子斷面和用鋼量減少,從而降低成本的問題,一定要透過動力分析才看得出來。因爲對於不同建築物,其本身的結構(自振)特性各不相同,歷時分析結果可能與Pushover計算結果有相當大的差異。這個差異會得出並不是每個案子都可以降低尺寸的,有的時候可能還要增加的結論。

 

Q20.有15公分厚的RC牆,兩端開口,用RBone有沒有意義(必要)?

RC剪力牆保護一樓安全是有限度的,當超過這限度以後,RC剪力牆已經被破壞(產生塑鉸),RBone此時就能發揮它的作用。安裝RBone有沒有意義要在來了大地震的時候才會有意義,對小地震的確意義不大。
對於說有沒有必要安裝RBone呢!安比不安一定會加分很多,總之,一樓安裝了RBone會比不安裝來得安全,絕不會起相反作用。

 

Q21.建築結構一定有牆,分析時不會分開,如果只是純只有樑/柱結構的分析,似乎……

現在的計算軟體大概都可以採用考慮或不考慮牆等兩種方式來分析,建築結構最主要承擔力量的是柱子和樑,我們從安全角度來講,如果連在不考慮有牆的情況下所計算結果都是安全的話,有了牆一定會更加安全。

 

Q22.安裝RBone和剪力牆會不會有互相牴觸?在結構設計時,要注意什麼?

RBone在發揮它的“柔性”和“剛性”兩方面特性和剪力牆沒有互相牴觸,無非是將兩者的長處都發揮了出來,提高了建物的耐震能力。RBone在中小地震時是“剛性”的,當在如2500年週期的非常大地震時候,它就會發揮出非常巨大的“柔性”作用:保護柱子不會壞,大樓不會倒塌(符合日本耐震建築要求)。
另外,在實務設計上,剪力牆還是會有塑鉸出現的。配合位移(位移法)的需求,剪力牆不要做太硬也不要做太軟。當樓板在動的時侯,柱、斜撐、剪力牆都在同時發揮作用。應該考慮部件的非線性特點去做分析(隨着結構非線性位移的增加,它的阻尼比會也慢慢增加),而不是一昧地採用力法(Pushover)設計。也就是說,今後結構設計應該從目前的強度設計向性能設計進化。

 

Q23.RBone是客製化的,怎麼知道RBone是否能符合需求?

我們是按照技師所提供的考慮最大設計承載力而依照各個柱子的需求去設計的,每根柱子的安全係數都會得到滿足。技師也需要對安裝RBone之後的結構再次進行靜力分析,如果有達不到要求之處可進一步進行局部調整。

 

Q24.如何知道RBone的構件能達到受力要求?

RBone的構件是按照材料力學為基礎的計算公式來計算出來的。參考下圖進行檢核承載力有關的方法及項目。

QA3

Q25. RBone是否指的就是“耐震設計”裡面“抗彎矩構架系統”中的“韌性抗彎矩構架(SMRF)”?

是一個裝置(Device),類似旋轉彈簧(Rotation spring),具有降低杆件彎矩、韌性抗彎矩以及微量消能的功用。 安裝RBone後,不會改變該結構的“系統種類”,只是提高了結構耐震性能,即使發生超過預想地震甚多(例如預想280gals,實際遭遇420gals)的地震時,也可以防止因為出現塑性絞支(Plastic Hinge)而會帶來建築的傾斜、倒壞,從而保證住戶能夠安心、安全地生活。

 

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