¶ 建築物預鑄混凝土結構設計規範-第七章 預鑄結構種類(1/9)
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第七章 預鑄結構種類
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第七章 預鑄結構種類
7.1 預鑄結構種類
7.1.1 由預鑄構材組立構築之結構物,依結構型式可分為預鑄特殊結構牆結構、預鑄特殊
抗彎矩構架結構等基本型式,或由基本型組合或搭配鋼骨結構之複合或混合型結構
如預鑄特殊牆二元結構、預鑄鋼骨鋼筋混凝土結構及預鑄混合結構等。
7.1.2 本章僅說明預鑄特殊結構牆與預鑄特殊抗彎矩構架結構等基本型結構設計,其餘複
合或混合型預鑄結構可依基本型預鑄結構及相關規範進行設計。
7.1.3 預鑄結構系統高度限制如表7.1 所示。
表7.1 預鑄結構系統高度限制
解說:
由預鑄構材組立構築之結構物,依結構型式可分為預鑄特殊結構牆結構、預鑄特殊抗
彎矩構架結構等基本型式,其餘複合或混合型結構型式如預鑄特殊牆二元結構、鋼骨鋼筋
預鑄混凝土與混合結構等均為基本型式之組合。
預鑄結構系統之限高由所組成的結構系統之最小限高決定,其中預鑄結構系統之限高
應按表7.1 之規定,鋼骨結構系統之限高則應符合「建築物耐震設計規範及解說」[7.1]之規
定。
本章僅說明預鑄特殊結構牆與預鑄特殊抗彎矩構架結構等基本型結構設計,其餘複合
或混合型預鑄結構可依基本型預鑄結構及「鋼骨鋼筋混凝土與鋼構造規範」[7.2]進行設計,
惟需考量結構接合部之區域。
7.2 預鑄特殊結構牆結構
7.2.1 預鑄特殊結構牆結構係由全部或部分預鑄之結構牆單元組合而成作為主要側力抵抗
之結構系統,預鑄特殊結構牆結構整體設計應滿足「建築物混凝土結構設計規範」
[7.3]預鑄特殊結構牆相關要求,各單元間之接合設計應考量所需傳遞之應力。
解說:
預鑄特殊結構牆結構含預鑄耐震設計的鋼筋混凝土牆及樓板,搬運預鑄構材至現場完
成組裝接合,並可由預鑄構材發展出其他各種不同工法。一般而言,牆板及樓板大部份均
採預鑄方式,亦有預鑄牆板配合現場澆置樓板之方式。
有關預鑄特殊結構牆工法之設計準則可參照「建築物混凝土結構設計規範」[7.3]第18.8
| 結構系統 | 高度限制(m) |
|---|---|
| 預鑄特殊結構牆結構 | 50 |
| 預鑄特殊抗彎矩構架結構 | 不限 |
| 預鑄特殊牆二元結構 | 不限 |
| 預鑄鋼骨鋼筋混凝土結構 特殊抗彎矩構架 具特殊抗彎矩構架之二元系統 | 不限 不限 |
| 預鑄混合結構 | 所組成結構系統之最小限高 |
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建築物預鑄混凝土結構設計規範
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節與其他適用章節。
7.2.2 特殊結構牆結構中結構牆與樓板之設計應按「建築技術規則」[7.4]與「建築物混凝土
結構設計規範」[7.3]之規定詳加核算檢討。
解說:
預鑄結構牆之設計宜考慮製造、脫模、起吊等各種因施工產生之應力變化,適當的支
撐架可預防構材之彎曲、扭曲等現象發生,吊裝組立時構材吊裝位置、形狀及加強鋼筋均
要詳加檢核。預鑄結構牆宜考慮各種情況的補強設計,如續接器位置、開口補強筋及接合
處補強筋等。
預鑄樓板之剛性及強度設計,宜按支承條件、重力載重和地震力載重等影響加以檢討
核算。預鑄樓板吊裝時,採四點起吊方式,構材儲存時則以兩端長條狀支撐或四點支撐,
端視構材尺寸而定,設計時宜注意各種不同狀況的載重條件進行調整。此外,樓板內預埋
電力設備之出線盒、配管等,均需與配筋作業一併考慮。
場鑄樓板之設計依照「建築物混凝土結構設計規範」[7.3]之規定,其他如合成樓板等可
參照本規範第7.4 節之規定。
基礎部分多採用場鑄混凝土,低層住宅亦有採預鑄基礎,惟案例不多,設計時宜考量
預鑄基礎底部與土壤間要事先鋪設底鋪砂漿,以填充可能之空隙。
7.3 預鑄特殊抗彎矩構架結構
7.3.1 由全部或部分預鑄之結構梁柱單元組合而成作為主要側力抵抗之結構系統,預鑄特
殊抗彎矩構架結構整體設計應滿足「建築物混凝土結構設計規範」[7.3]預鑄特殊抗彎
矩構架相關要求,各單元間之接合設計應考量所需傳遞之應力。預鑄特殊抗彎矩構
架構材之分割,依設計而有不同型式,預鑄構材之接合以柱--柱、梁--梁及柱--大梁
為主要之考慮。
解說:
預鑄特殊抗彎矩構架結構,其主要預鑄構材在工廠生產,再將其組合成構架結構;亦
有一方向為構架,另一方向與結構牆搭配之結構。預鑄特殊抗彎矩構架結構較預鑄特殊結
構牆結構有更寬廣的適用空間,尤其適用於跨度要求較大及抗震韌性需求較高的高層建築。
由於有抗震較佳的抗彎矩構架來承擔其構材之撓曲變形,故構材中之主筋配置量亦多,常
常要在有限的斷面中,配置數量較多的大號鋼筋於接合部端部;為了減少接合用之主筋數
量,故接合部多設計在應力較小的梁中央帶,惟不得已之情況下,也可將接合部設計在應
力較大的梁端部或柱腳,預鑄構材分割的多樣化為特殊抗彎矩構架結構的特徵之一。若需
要在應力較大的位置接合時,宜確保構材強度、韌性,及因接合部之剛性較其他部位高所
導致之局部應力重分配情況。相鄰預鑄構材進行接合時,於接合部內宜以砂漿或混凝土確
實充填,例如,柱與柱的接合部為後澆置之混凝土,其灌注充填之工法及接合部細部大樣,
宜詳細計畫。
以下為各種預鑄特殊抗彎矩構架結構之配置可供參考。
預鑄特殊抗彎矩構架結構採用預鑄柱和預鑄梁,結構牆採場鑄,如圖R7.1 所示之各種
預鑄特殊抗彎矩構架結構配置,圖R7.1(1)為工廠或超高層住宅案例,X 軸與Y 軸均為單純
的構架。將結構牆有效的配置在構架內,如圖R7.1(2)所示,可以降低地震力對構架的影響,
該結構牆周邊的構架一般採場鑄工法施做。圖R7.1(3)範例為狹長地形中的低層大樓或高層
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第七章 預鑄結構種類
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住宅之建築,其一方向為純構架,另一方向則以結構牆為主。圖R7.1(4)為筒狀結構,外部
構架為單筒式結構,與內部核心結構牆形成雙筒式結構,內部核心結構牆多以滑動模板或
系統模板等場鑄方式施工。
(1) X, Y 純構架
(2)構架+結構牆
(3) X 構架--Y 結構牆
(4)筒狀結構
圖R7.1 預鑄特殊抗彎矩構架結構配置例[7.5]
柱梁構材在預鑄特殊抗彎矩構架結構中可以有很多不同之分割方法:以柱、梁單獨預
鑄為單元個體之單材式、柱梁一體之方式、以及僅梁端與柱構材預鑄為一體之方式,又稱
托梁方式。柱梁一體之方式中,亦有X、Y 方向均採柱梁一體者,惟其施工較不易;單方
向之柱梁一體方式,在其正交向則配合單材式或採場鑄方式設計。
表R7.1 為日本及台灣各公司的預鑄混凝土構架預鑄工法部分應用案例。由於預鑄構材
之型式相當多元,故實際應用並不限於表R7.1 所列舉之型式。針對表R7.1 案例中預鑄構
材型式分類如下:
(1) 單材式
A、B、C
(2) 單向柱梁一體式+單材式 D
(3) 單向柱梁一體式+梁牆工法 E
(4) 梁與梁柱接頭一體+單材式 F
平
面
圖
立
面
圖
平
面
圖
立
面
圖
X立面圖
Y立面圖
平
面
圖
Y
X
平
面
圖
平
面
圖
立
面
圖
立
面
圖
單
筒
雙
筒
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建築物預鑄混凝土結構設計規範
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非住宅建築開發多採用單材式。集合住宅則採梁柱一體式,此種一邊為隔戶結構牆,
另一邊則為開放式構架,較適用於集合住宅,集合住宅一般樓層高約3~4.5 m,故構材之運
輸不成問題。所有工法之樓板混凝土多採現場澆置,並與預鑄梁結合為一整體之施工方式。
表R7.1 預鑄特殊抗彎矩構架工法案例[7.5]
| 工法 | 預鑄構材示意 | 構材接合部位 | ||
|---|---|---|---|---|
| 柱 | 梁 | 柱 | 梁 | |
| A | 柱、梁 接合部 | 柱、梁 接合部 | ||
| B | (現場施工) | -- | 構材端 | |
| C | 現場施工 | -- | 構材端 | |
| D | 構材 中央附近 | 構材端或構材 中央附近 | ||
| E | 構材 中央附近 | 構材端或構材 中央附近 | ||
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第七章 預鑄結構種類
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(續)表R7.1 預鑄特殊抗彎矩構架工法案例[7.5]
圖R7.2 為A 型工法平面示意圖,圖中預鑄構件包含預鑄柱、預鑄大梁及預鑄小梁,此
工法的基本原則乃以預鑄柱支撐大梁,再以預鑄大梁支撐預鑄小梁,保留預鑄柱與大梁接
頭、預鑄大梁上層筋、預鑄小梁上層筋及樓板等部分於現場施做,藉由現場澆置之混凝土
將所有預鑄構件固結成一體,以發揮其結構性能。
圖R7.2 A 型工法圖例
圖R7.3 至圖R7.6 為A 型工法邊柱接頭放大圖,圖中顯示預鑄大梁下層主筋以90 度彎
鉤在梁柱接頭錨定,同一接頭上,兩相平行之大梁下層筋採水平交錯(圖R7.3),兩相垂直
向之大梁下層筋則以高程交疊(圖R7.4),梁端部設置剪力榫,以做為預鑄與場鑄混凝土介
面之粗糙面。採此型式工法,預鑄梁主筋位置需避開預鑄柱主筋位置,以免在預鑄梁吊裝
時發生柱梁主筋碰撞問題。
| F | 柱、梁接合部 | 構材端或構材 中央附近 |
|---|
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建築物預鑄混凝土結構設計規範
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圖R7.3 A 型工法邊柱接頭—兩水平向大梁下層筋水平交錯
圖R7.4 A 型工法邊柱接頭—兩垂直向大梁下層筋高程交疊
圖R7.5 A 型工法邊柱接頭示意圖
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第七章 預鑄結構種類
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圖R7.6 A 型工法邊柱接頭示意圖—大梁上層筋採擴頭錨定
圖R7.7 為預鑄工法高層住宅構架之例。高層住宅常用筒體系統,如圖所示結構柱多數
配置於外周與內周,平面規則且對稱性高,可使梁、柱構件之尺寸與鋼筋量均衡分配,符
合預鑄模矩化的特性;另規劃結構柱混凝土強度高於結構梁之設計,可縮小柱斷面且容易
符合強柱弱梁與接頭容量需求,使梁柱接頭為預鑄工廠製造能夠降低現場施工難度。此工
法採用表R7.1 之(F)型,較(A)型減少梁主筋在梁柱接頭交錯錨定之鋼筋用量,亦可確保接
頭採用高強度鋼筋混凝土之工程品質,業界習慣稱為【蓮根梁工法】;工法另一特點則是在
現場澆置當層樓板混凝土之前,即可吊裝往上一層樓的預鑄柱,可縮短現場整體工期。部
分預鑄梁長規劃超過一個跨距,在另一跨距與其他預鑄梁接合,接合部設置於梁端或梁跨
度中央,可減少預鑄構件整體數量,惟此接合處宜審慎評估鋼筋續接器之高塑性消能性能
與施工細節,並搭配適當的結構分析模型加以設計,接合細節參考圖R7.8。本案採用隔震
系統設計,地震力之計算與梁、柱構件設計細節均符合國內相關規範之規定,該案例詳細
內容請參考文獻[7.6]及[7.7]。