中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、研究緣起
政府極力推動都市危險及老舊建築物加速重建工作，相關條例也已於民國107 年 6 月修訂頒佈；然而，針對老劣化嚴重之鋼筋混凝土建築物，因目前國內尚無可供建築師及土木、結構技師使用之耐久或耐震性能定量評估方法，致使國內耐震能力評估方法無法將耐久性能定量評估結果納入耐震能力評估考慮因子。基於上述原因，本研究建立臺灣鋼筋混凝土建築適用之耐久性能診斷技術手
冊，以協助建築師及土木、結構 技師進行鋼筋混凝土建築之耐久性量化診斷與補修對策擬定。此外，本研究參考建研所 102 年「鋼筋混凝土建築物耐久性能診斷方法研擬」建議之構件劣化度判定構件鋼 筋腐蝕量，與 98 及 100 年「鋼筋腐蝕對於鋼筋混凝土建築構件耐震性能與生命週期之影響」及「鋼筋腐蝕對於鋼筋混凝土建築構件耐震性能與生命週期之影響–含腐蝕橫向 鋼筋的梁構件」之計劃成果以建立腐蝕構件力學評估模型，對腐蝕構件之塑鉸容量進行折減，配合非線性靜力分析(Pushover Analysis)以評估鋼筋腐蝕 RC 建築物耐震能力。
二、研究方法及過程
文獻調查與鋼筋混凝土建築物耐久性能影響因子探討參考國內外文獻及現行 RC 建築結構耐震能力相關評估(如 PSERCB 與國震中心校舍或街屋耐震能力評估方法)，以擬定建築物耐久性能相關之主要評估項目；本研究目前規劃將建築物基本資料、環境條件及使用狀況等納入影響因子進行診斷，並透過外觀目視劣化度判定，以簡易且保守之方法獲得初步耐久性能診斷結果，且判斷是否進行詳細診斷及選擇是否進行補修工程。因影響鋼筋混凝土建築物耐久性能之因子眾多，若考慮範圍過於龐大，易造成診斷方法複雜而不適於實務應用；因此，藉由過去研究或已被實用之相關診斷方法之了解，有助於具實務應用之因子選擇與診斷方法建立。
劣化環境調查與分析
建築物於使用過程中隨著時間增長，因水化熱作用而使混凝土收縮並產生裂縫，加上外在環境影響，例如氯離子與二氧化碳，會逐漸造成內部鋼筋腐蝕。一旦鋼筋發生腐蝕，腐蝕生成物會使鋼筋體積膨脹，並導致其周圍混凝土開始產生細微裂縫，當裂縫蔓延至構件表面，促使更多腐蝕因子入侵，而導致混凝土結構物安全性能或使用性能下降。以台灣而言，常見之外在劣化因子為二氧化碳與氯離子；若環境中之二氧化碳濃度過高，混凝土易產生中性化現象，而鋼筋產生鏽蝕之機率亦會增加。另一方面，氯離子若由擴散行為，或經由混凝土病變處如裂縫、蜂窩、冷縫等缺陷處進入內部，而造成鋼筋鏽蝕增加。以上可知，建築物外在環境條件對其耐久性能之影響甚大，若能量化環境響影並設定分區，將有助於耐久性能之診斷。
RC 構件腐蝕試驗資料收集與模型驗證
鋼筋混凝土結構物老劣化現象大部分會伴隨著鋼筋腐蝕，導致鋼筋斷面積減少，並於局部區域發生孔蝕，降低鋼筋韌性與承載力；鋼筋腐蝕後體積會膨脹，降低鋼筋與混凝土介面間之握裹能力與造成保護層混凝土剝落，而保護層剝落會影響混凝土斷面幾何的完整性，進而降低構件勁度；箍筋腐蝕除造成構件抗剪強度下降外，亦會減弱對混凝土之圍束能力，進而降低核心混凝土之強度與韌性；綜合上述之現象，腐蝕構件可能發生非預期破壞模式。因此，本研究將探討上述劣化現象對於構件力學性質之影響，並針對其塑鉸性質進行修正。此外，本研究為考慮鋼筋腐蝕對於構件與結構物力學性能影響，參考文獻之目視構件劣化度與鋼筋腐蝕率判定準則，結合上述耐久性能診斷以評估構件腐蝕率。
本研究因受時程限制，無法進行構件腐蝕試驗以驗證相關腐蝕構件力學模型，取而代之將收集既有之文獻與試驗資料並進行模型驗證工作，以確保本研究所建議之考慮鋼筋腐蝕影響下塑鉸容量修正方法的合理性。
專家座談或問卷調查
本研究預定舉辦專家座談或問卷調查，目的在於決定台灣適用之耐久性能影響因子及各因子進行綜合判定時之相對權重。此外，為使本研究研擬之診斷方法更具合理性與實用性，結合現行既有之診斷原則與技術是必要的。
實例分析與檢討
除專家座談或問卷調查外，本研究將以既有之鋼筋混凝土建築物為對象，採用提案之耐久性能診斷方法對其進行評估，配合專家意見以檢討提案方法之合理性與實用性。
三、重要發現
經本次研究後發現，現行 RC 建築結構相關性能診斷尚缺乏以耐久性能為主之方法，多次與相關專家及學者交流訪談後，研究草擬之診斷手冊及劣化構件耐震容量評估均對實務應用上有極大助益，除可立即提供各土木結構技師公會參考外，亦可與現行耐震評估方法結合，以擴大使用建築標的。
四、主要建議事項
建議一
本研究已建立耐久性能診斷準則及手冊研擬，後續可將手冊提供給建築師、土木結構技師公會參考，以推動建築物之耐久性診斷，並可依診斷結果決定維護策略：立即可行建議
主辦機關：中華民國全國建築師公會、中華民國土木技師公會全國聯合會、中華民國結構工程技師公會全國聯合會
據統計全臺屋齡超過 30 年的老公寓約有 72 萬棟，而就臺北市居住資訊服務網指出臺北市 30 年以上老屋以宅數而言約占總宅數 68%，由此調查已知臺灣建築物屋齡老化現象已趨嚴重，因此進行建築物之耐久性診斷是必要的。因目前國內尚無對於建築物耐久性斷相關方法或手冊，後續可將手冊及老劣化 RC 建築結構之耐震初評及詳評修正建議，提供給建築師、土木結構技師公會參考，以
推動建築物之耐久性診斷與維護。
建議二
本研究已建立之耐久性能診斷準則及手冊中亦包含維護策略建議，然而維護策略中與腐蝕構件相關之補修工法，臺灣目前尚無相關技術文件或規定可供參考，建議後續可規劃相關課題，除建議腐蝕構件之補修工法外，並可利用試驗證實其有效性：中長期建議
主辦機關：內政部建築研究所
因目前腐蝕構件之補修施作過程大多全憑現場人員經驗操作，並無明確之使用手冊或量化數據。因此，斷面補修工法的施作程序與有效性驗證為一重要課題，應納入後續研究課題。

The renovation and reconstruction of old and dangerous buildings in urban has been actively promoted by the government, and the associated regulations was promulgated in June 2018. However, there is so far no method for the domestic architects, civil engineers, and structure engineers to quantitatively evaluate the durability or seismic performance of the severely deteriorated buildings, and such that current seismic evaluation does not involve the durability assessment as influencing factors. For these reasons, this study proposes a manual of durability assessment for reinforced concrete buildings in Taiwan in order to help the architects, civil engineers, and structure engineers to quantitatively assess the durability performances and remedy strategies of those buildings. In addition, the manual involves reinforcement corrosion evaluated by deterioration of structural members in the ABRI (Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior) report in 2013, ‘Proposed durability and performance assessment for reinforced concrete buildings’, and research outcomes in the ABRI report in 1999 and 2001, ‘Influences of reinforcement corrosion on the life cycles and seismic resistances of reinforced concrete buildings’, and proposes a model to evaluate the mechanical properties of corroded structural members, in which the seismic resistance of RC buildings are evaluated by the reduced hinge capacities by those corroded structural members and nonlinear pushover analyses.
For immediate strategies:
This study has proposed evaluation criteria and the manual for the durability performance assessment. The manual is to be reviewed by the experts and published in the future.
This study suggests the preliminary evaluations for the seismic resistance, which is to be sent to Construction and Planning Agency, Ministry of Interior.
For long-term strategies:
This study has established evaluation methods for the seismic performance of old and deteriorated RC buildings. It is suggested to link those methods with the current seismic evaluation methods to broaden the applicable objects.
It is suggested to combine the quantitative durability performance assessment in this study with the ISO-15686, Buildings and constructed assets’, to complete the durability design methods.