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SRC 鋼骨鋼筋混凝土建築結構設計及施工實務
2011/03/28 10:33
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國內自921地震後,採用鋼骨鋼筋混凝土(SRC)結構物之建築比率大為提昇,例如慈濟在南投所新建的學校建築,均採用SRC

SRC結構使用鋼骨與鋼筋混凝土兩種不同構材,使得兩構材間的配筋、模板及混凝土澆置施工之困難度更高,不僅設計者須對SRC結構之細部有深入之瞭解,施工品質之確保亦為當務之急。

鋼骨鋼筋混凝土雖具有耐震特性,但因為該結構系統於各階段作業項目繁多,例如混凝土作業、鋼筋作業、鋼骨作業、模板作業、續接器作業、銲接作業、吊裝作業等,所需之專業施工承包商亦需要具備特別之施工專業技術以及品質控制能力。

在設計鋼骨鋼筋混凝土階段,亦需要注意相關尺寸之比例或預留灌漿空間,以避免尺寸不足而影響作業程序,進而影響完成後之耐震品質。

l  主筋設計及施工問題

1. 梁配置過多主筋問題(上下層各四支以上主筋)

SRC大樑上下層須配置主鋼筋,主鋼筋之位置距離鋼骨表面約為主筋直徑加箍筋直徑再加20mm,故最佳設計為上下層各二支主筋,如主筋配置過多,將形成施工之困難,不但會與鋼樑頂的剪力釘衝突,而且會造成混凝土的保護層厚度不足等問題。

2. 柱配置過多主筋問題:(每個角落超過三支以上主筋)

SRC主筋與鋼骨共同分擔軸向應力以及彎矩,如果二者分配比例不當,以主筋承擔較多應力時,主筋配置數量必須增加,但因為柱斷面須預留三面或四面接鋼梁時之梁寬,以致於主筋過於集中於角落區域或彎折至大樑翼版面下,形成施工問題。

l  箍筋設計及施工問題

箍筋圍繞SRC柱或SRC梁,當柱或大樑尺寸太小時,箍筋往往與其他接合構材位置相衝突,導致施工品質不良或耐震能力損失,例如:

1.由於SRC大樑尺寸受限,使大梁箍筋與鋼骨之間距太小,大梁箍筋135度彎鉤現場施工不易,容易與大梁鋼骨翼板衝突。

2.柱箍筋現場施工時,若無法預先於頂部套入柱內,將無法採用閉合箍筋方式施工,需採用L型或ㄇ型結合方式施工,箍筋之圍束強度及品質控制不易。

3.梁柱接頭處,箍筋需貫穿大樑腹板,如柱之斷面尺寸太小時,箍筋穿孔位置與鋼骨大樑腹板螺栓孔將非常接近,形成大樑剪力接合板附近腹板撕裂,影響耐震能力。

l  鋼筋續接器設計及施工問題

使用於方形鋼柱(BOX COLUMN)或超高層建築物,鋼筋用量漸漸增加,鋼筋續接器品質成為影響耐震能力之重要因素,因為設計階段考慮不周,將形成容易破壞之接合弱點;另由於施工以及製造階段,SA級續接器品質控制,於SRC耐震品質控制中,需將之列為重要品質管制要項,鋼筋續接器於SRC構造應用過程中,常見之問題點如下所列:

1.柱之翼板面續接器數量過多,甚至鋼筋續接器雙層排列,造成銲接施工困難,或是柱內橫隔板間距過小,施工不易,或因為柱內橫隔版與鋼筋續接器無法水平對齊,造成柱翼板容易撕裂。

2.由於大樑尺寸壓縮,使鋼筋續接器與大樑翼板空間不足,影響大樑與柱之全滲透銲接或續接器銲接品質。

3.塑性角區域鋼筋續接器品質(強度以及韌性)須達到SA級標準,但試驗中常發生脫牙及斷裂現象。

4.鋼柱翼板上已完成銲接之鋼筋續接器,於運送、搬運、吊裝過程中容易遭到碰撞損壞。

5.鋼筋續接器排列過密,小於最大粗骨材直徑,容易形成灌漿孔隙或蜂窩現象。

l  鋼骨設計斷面及施工問題

由於SRC構造之鋼骨與鋼筋之斷面,在設計階段已經決定,但斷面之比例及形狀,影響施工甚大,甚至無法以施工方法克服斷面比例不當對耐震品質之影響,因此有必要於施工前就鋼骨設計斷面尺寸,影響施工品質部份,提出改善建議,並於鋼構廠製造生產之前,修正施工圖說,以增進鋼骨鋼筋混凝土構造系統之耐震能力,常見SRC構造中鋼骨斷面設計與施工問題如下。

1.    混凝土配比設計時,須考慮坍度、骨材最大粒徑之控制,以避免於梁柱接區域混凝土核心因有鋼骨斷面或柱內之加勁板、橫隔板、阻礙混凝土流動性,造成材料分離或蜂窩現象。

2.    鋼樑或鋼柱與外包混凝土尺寸比例不符合灌漿施工要求,通常柱斷面外包混凝土尺寸,應大於鋼骨柱尺寸約30公分以上,梁斷面外包混凝土尺寸,應大於鋼骨梁尺寸約25公分以上,如果梁柱尺寸壓縮得太小,將造成保護層厚度不足或混凝土流動不良之蜂窩現象。

3.    SRC梁尺寸假設不當之另一種影響情形,即鋼筋續接器與鋼骨大樑翼板之間過於接近,翼板與鋼筋續接器背後之水平橫隔版位置過於接近導致鋼構廠無法施作,或是為了方便橫隔板銲接,使鋼筋續接器與水平橫隔板偏心接合,將導致鋼柱翼板容易產生脆性撕裂現象。

4.    鋼樑之尺寸限制;例如梁深應大於350mm以上,梁翼板厚度應小於30~40mm以下,SRC梁總寬度約大於鋼骨翼板寬度約200mmSRC梁深度約大於鋼骨深度約250mm,以確保最小保護層厚度或混凝土骨材灌漿時流動空間,或梁箍筋135度彎鉤之作業空間。

5.    鋼柱之尺寸限制;例如BOX柱尺寸應大於60cm以上,以避免工廠施作橫隔板時,產生銲接施工困難。

6.    CROSS-H鋼柱,柱之翼板寬度應大於梁翼板寬度20mm以上,以避免梁柱接合施工時,銲道之起弧位置容易產生起始裂縫瑕疵。

7.    不對稱形狀之CROSS-H鋼柱,翼板與翼板之間水平或垂直最小距離,應大於100mm以上,柱翼板與翼板之間斜向淨間距,至少應大於175mm以上,以確保銲接施工時,銲槍之最小迴轉空間或鎖緊螺栓之電動轉矩機必要工作空間。

8.    SRC柱總寬度應大於柱鋼骨尺寸約25~30cm,以確保最小保護層厚度或混凝土骨材灌漿時流動空間。

9.    為確保BOX柱內混凝土澆置品質,應採用高坍度混凝土規格,一般建議坍度(slump)須維持在23~27公分之間。

l  樓版設計與施工問題

純鋼構(SS)大樓通常採用DECK樓版,SRC結構為配合SRC大樑施工,亦可改為RC樓版設計,但由於SRC大樑的側模施工,無法穿鐵絲鎖緊模版,故必須採用外撐,SRC柱模版施工亦有類似問題,因此通常SRC結構的模版發包單價較RC結構會高出甚多。 

 

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以台北市20層樓SRC住宅為例,合理的鋼骨用量大約是每坪500公斤,鋼筋用量大約是每坪300公斤。

在鋼骨斷面上設置鋼筋貫穿孔將造成鋼骨斷面積之減少,可能會對構材之強度及抵抗變形之能力產生不良影響。設計者應於配置鋼筋貫穿孔之前審慎評估其可行性。鋼骨鋼筋混凝土梁或十字柱(CROSS-H)之鋼骨斷面之翼板,原則上不得設置鋼筋貫穿孔。

相對於一般RC 構材而言,包覆型SRC 構材中因內部有鋼骨存在,澆置混凝土時難度較高。尤其是在SRC 梁柱接頭處,或是在SRC 梁中之鋼骨翼板下方,有時會發生蜂窩或填充不實之現象。

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1樓. w
2014/10/25 10:19
書抄的,實務?(ww)
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