¶ 建築物預鑄混凝土結構設計規範-第三章 結構性能要求
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第三章 結構性能要求
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第三章 結構性能要求
3.1 一般事項
預鑄混凝土結構之設計,包括構材、構架、接合細部、次要構材及非結構性構材,不
論全部預鑄或部分預鑄均應明確設計並將製造及施工精度予以明示。
解說:
預鑄混凝土造建築物,包括構材、構架、接合細部、次要構材及非結構性構材,由於
其預鑄化而促進了建築工業化的發展;依經濟性觀點視之,雖增加工廠運作成本,但可獲
致高品質與縮短工期等之補償優點相當明顯,例如多層建築物中,根據其一層樓之吊裝所
需日數,即可一次確定全部樓層所需之施工日數。除全預鑄之情況外,若採用部分預鑄時,
例如複雜形狀之建築亦可採用兼作模板使用之預鑄混凝土合成樓板,配合採用預組鋼筋或
大型系統模板等方式,可提升全體之施工效率。
預鑄結構因屬於建築結構物,對於在本規範第五章所示之各項載重之作用均宜達到充
分之安全性,其主要之載重仍與現場澆置鋼筋混凝土造相同,設計時仍要考慮結構因受靜
載重、活載重、水平載重及地震力等效應。另由於預鑄化之緣故,在結構設計上宜考慮受
載重作用時與一般場鑄混凝土之差異性,以及其他易於疏忽之問題點。
若結構材料因採預鑄而變更時,相關設計分析宜重新檢討。
3.2 結構型式
3.2.1 預鑄混凝土建築物之結構型式與場鑄混凝土之情形相同,如特殊抗彎矩構架結
構、特殊結構牆結構與混合前兩者之特殊牆二元結構。設計者得依需要選定適用
之結構型式設計之。
3.2.2 預鑄構材之接合,應使其結構行為等同於場鑄結構,若接合之設計使其結構之行
為不同於場鑄結構,則應按「建築技術規則」[3.1](總則編第四條)之規定辦理。
解說:
無論選擇何種結構型式,在結構設計上,其與生產、施工、接合方法等均有密切關係。
特殊抗彎矩構架結構係以梁與柱構成之抗彎矩構架作為抵抗地震力之系統,特殊結構
牆結構係以特殊結構牆作為抵抗地震力之系統,預鑄特殊牆二元結構則以特殊抗彎矩構架
與特殊結構牆共同作為抵抗地震力之系統。圖R3.1 示意特殊抗彎矩構架結構、特殊結構牆
結構及預鑄特殊牆二元結構之型式。
預鑄混凝土結構中,濕式接頭一般為剛接,乾式接頭則為鉸接或介於剛接與鉸接之中
間狀態,亦可以作成完全不連續狀態之結構。預鑄構材之接合,應使其包括韌性與消能等
之結構行為等同於場鑄結構,以確保「建築物耐震設計規範及解說」[3.2]地震力折減等條款
之適用性。
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建築物預鑄混凝土結構設計規範
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(i) 特殊抗彎矩構架結構
(ii) 特殊結構牆結構
(iii) 特殊牆二元結構
圖R3.1 結構型式示意
3.3 側力抵抗系統之配置
預鑄混凝土造建築物之側力抵抗系統,應考量平面及立面之規則性進行配置。
解說:
三層以上層數之結構牆集合住宅,一般將上下方向之結構牆調整在一直線上,形成箱
形配置,提高其抗扭轉剛性。若結構體於立面上不連續,易導致顯著之扭轉現象,以及變
形集中於某一特定樓層,另可能導致橫膈板受力增加,設計上宜特別注意。
平面形狀不規則時,因樓板面之差異會形成水平剛性與水平面內強度變化的問題,且
若採用預鑄樓板時,樓板面上之接合部所具有之水平力的傳遞能力在結構體配置計畫時,
宜特別留意。
3.4 結構體之構材分割
3.4.1 預鑄混凝土結構之構材分割計畫應將構材生產、施工現場吊裝設備之揚升能力、
現場之施工性及結構體之機能等一併予以考量。
3.4.2 因預鑄構材之分割位置應在現場進行接合以構成結構物,為確保接合部之性能,
接合部設置應使用能發展對應應力與韌性需求之結合細節。
解說:
預鑄構材之分割一般分為柱、梁等之線狀構材與板、牆等之面狀構材;將梁、柱接合
構成一體者,如平面構架(十字或雙十字等)、立體構架等型式,配合場鑄部分可構成多樣的
分割方式。
構材分割縫之選擇常因特殊狀況會在危險斷面上,這種情形在本規範第八章接合部之
結構性能確保宜特別加以檢討。構材接合之設計,另應考量到爆炸(例如瓦斯氣爆)或其他意
外造成因垂直構材破壞所產生之連鎖性倒塌。
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第三章 結構性能要求
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3.5 結構性能及其他要求
就整體結構性能而言,預鑄構材之接合設計應維持其結構性能,接合部之混凝土充填
應妥予計劃。預鑄結構及預鑄構材之性能要求依其用途、規模、重要性、基地條件、
環境條件等而有不同。預鑄結構及預鑄構材之結構與其他性能至少應符合以下要求:
(1) 靜載、活載、風、雪及地震等各載重作用下,及其它特殊作用所產生之外力作用
下的結構與接合部安全性
(2) 施工載重作用下的結構與接合部之安全性
(3) 常時之服務性
(4) 耐久性
(5) 耐火性
(6) 預鑄構材接合部之防水性
(7) 預鑄構材組立之精度
解說:
預鑄構材係在工廠之品管下生產,其構材本身之結構性能均能符合設計要求;惟構材
間之接合在現場施工,接合部之混凝土充填宜妥善計劃,不可造成結構上之弱點或缺陷,
以免損及整體之結構性能。
預鑄構材在脫模及出貨時,宜確保混凝土強度且達到規定強度,可防止因不當應力所
造成之裂縫,且可減輕如場鑄混凝土因材齡不足產生龜裂、潛變問題及構材相互間之拘束
收縮開裂等問題。
因預鑄混凝土的品質較高而嘗試減少構材尺寸(輕量化)時,宜注意配筋之密度增大而造
成配筋困難度增加,設備開口與預埋件等之配置檢討宜周詳,以避免造成耐久性問題或其
他障礙危害。
無論場鑄混凝土或預鑄混凝土結構,若需預留裝飾縫時,其深度會減少保護層厚度,
尤其該接合點兼具防水及裝飾縫時,更要注意。上下外牆若預留防水用之溝槽時,其相疊
之部份達牆厚之一半左右(牆之軸力會產生偏心彎曲且在接合面亦會構成剪力傳遞功能的
問題)則會造成其接合五金鐵件之鏽蝕問題,故計畫時宜特別注意妥善處理之方式。
預鑄結構與預鑄構材之結構與其他性能至少應符合以下要求:
(1) 結構體之結構安全性能要求標準依設計圖說所示。為確保結構安全性能,採用符
合品質規定之混凝土與鋼筋製造預鑄構材,並依要求之精度組立各預鑄構材,再
使用符合品質規定之混凝土與鋼筋進行接合,使其具有需要之強度與變形能力。
(2) 為確保施工過程各階段之結構安全性能,宜考慮預鑄構材之結構性能及施工順序
以建立完整之施工計畫,並依施工計畫進行施作。
(3) 預鑄結構體及構材常時之服務性能的要求標準宜於設計圖說中載明,包含:常時
載重下之結構構材的變形限制(以梁及板構材為主)、常時之梁與板構材的振動限
制、水密性及外牆、屋頂及浴厠廚房等防止漏水性能。為符合結構構材之變形限
制與振動限制,宜確保其符合所規定之尺寸精度、強度及勁度。有關結構體水密
性之要求,依施工規範之建議即可達成一般性之要求,若對於較高規格之水密性
要求時,其施工方式宜於設計圖說中述明。於平時降雨及使用水時,為確保外牆、
屋頂及浴厠廚房等防止漏水性能,宜避免預鑄構材產生裂縫,及預鑄構材與現場
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建築物預鑄混凝土結構設計規範
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澆置混凝土間之接合缺陷。
(4) 預鑄結構體及構材耐久性要求標準應依其所處環境條件及混凝土工程相關規範而
於設計圖說中載明,設計考量項目包含混凝土配比設計及保護層厚度之選擇。
(5) 結構體之耐火性能要求,包括構材之最小尺寸、最小厚度,及保護層最小厚度等,
宜依相關法令之規定;並於設計圖說中說明混凝土材料、配比及防火被覆方法等
相關要求與條件。
(6) 為確保常時之使用性能與結構體之耐久性能,預鑄構材接合部宜具有高度之防水
性能,可依「預鑄混凝土工程施工規範與解說」[3.3]之規定進行。
(7) 結構體與預鑄構材之組立位置宜於設計圖說中說明。結構體與預鑄構材之組立容
許誤差宜於設計圖說中載明。預鑄構材組立之相關規定可參考「預鑄混凝土工程
施工規範與解說」[3.3]之說明。
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第三章 結構性能要求
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參考文獻
[3.1] 內政部,建築技術規則,台北,2015。
[3.2] 內政部,建築物耐震設計規範及解說,台北,2011。
[3.3] 社團法人臺灣混凝土學會,預鑄混凝土工程施工規範與解說,台北,2017。