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研究報告第一至第三章(1/3);原PDF第12–22頁。
本節閱讀與適用提醒
- 文件性質:本件是內政部建築研究所民國98年12月協同研究成果及設計施工指針草案,不是法規命令、部頒設計規範、施工綱要規範或核定審查要點。
- 整體適用:研究建議初期將New RC視為新技術、新工法,且不宜只擷取局部規定套用;指針未涵蓋的新工法仍須以試驗或可靠證據證明。
- 版本時點:CNS、JIS、GRMC、耐震設計、建築法制及日本認定制度均是民國98年研究背景;現行案件須另查今日有效版本及主管機關程序。
- 材料與數值:高強度混凝土、鋼筋、接合、耐震分析、位移角、塑性率、檢驗與施工時間等數值均須連同假設、章節及98年研究時點閱讀。
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第一章第一章第一章第一章 緒論緒論緒論緒論
第一節第一節第一節第一節 研究緣起與背景研究緣起與背景研究緣起與背景研究緣起與背景1971 年2 月9 日美國加州發生San Fernando 地震以後,加州結構第一章緒論
技師協會(SEAOC)首先提出有關鋼筋混凝土造抗彎矩韌性立體剛
構架之耐震設計法之修訂。此修訂是引用上述地震之RC 建築結構
災害實況調查報告及PCA 研究所(Portland Cement Association
Research Laboratory) RC 抗彎矩韌性立體剛構架實驗報告而所制
訂的。此後1972 年L.A 市完全採用上法。U.B.C 也同時增加此鋼
筋混凝土造抗彎矩韌性立體剛構架之有關耐震設計法。
在台灣1974 年內政部全盤修訂了建築技術規則,其4 章耐震規範
部份就是參考UBC 之規定。規則內有關鋼筋混凝土造抗彎矩韌性
立體剛構架之特別規定完全參照UBC 之規定。
此法引進當時至1980 年代尚未考慮台灣的地震本土鋼筋混凝土產
業之水準,及本土鋼筋混凝土韌性耐震結構之強度與韌性等之實
驗證明。歷經1985 年花蓮地震及1999 年集集大地震以及331 地
震,如果確有依此韌性立體剛構架耐震觀念設計之建築並未聞有
嚴重之破壞與倒塌。倒是有很多未依此基本耐震設計觀念而興建
的RC 高層建築嚴重的破壞與倒塌。日本跟我們一樣開始是參照
1971 年SEAOC 之規範作為他們發展的起步。並重新研究鋼筋混凝
土造抗彎矩韌性立體剛架。
國內對使用此鋼筋混凝土造抗彎矩韌性立體剛構架之設計規範應
也有30 多年應該不陌生,建築物高度也受限於當時美國160 英尺
之規定。這麼多年來,此種韌性立體剛構架被質疑著即其韌性配
筋之複雜與施工難度。
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此鋼筋混凝土造抗彎矩韌性立體剛架之耐震設計法在日本1980 年 代引起產官學界特別之注意,因日本土地狹小住宅高層化。此法 耐震能力相當高,如能提昇鋼筋混凝土構材之高超強度化,所需超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬 材料尺寸縮小有節能減碳之效果,以日本的工業能力應可成功此 新鋼筋混凝土高層建築之計劃(New RC 計劃)。此為日本新RC 公寓 或稱Hi-RC 公寓之開始 國內平地少約3/4 為山坡地,在1/4 之平地上住宅高層化比日本 更迫切需要。本案以國內的經驗與能力提出指針案更能反應我們 的NEW RC 公寓技術之研發應可以比美日本美國的技術與各界的成 就。 鋼筋混凝土(RC)結構勁度較大,高樓居住品質之服務性相對較 佳,且材料便給,成為建築投資者、住戶所青睞。是以,國內建 築以RC 結構為主要建材,佔建築總量之85%以上。工程技術上, 因為一直援用美國ACI 設計施工規範,三十幾層之高層建築已為 極限,且大量的耗用砂石、水泥,對自然環境影響頗大,故常被 誤認為不夠環保建材。 高強度鋼筋混凝土構造之建築,可節約構材材料,增加室內 可利用空間,有利於四、五十層以上的高層建築發展,於日本已 為普遍應用的技術,但在國內尚乏實際案例,如予引進,必須有 審慎的對策,初期宜視為新技術新工法來處理,故本案所列條文 及解說,係以指針(Guideline)亦即準則的模式呈現。特別是施工 者與設計者之間對於引用本指針,應有全盤的瞭解,並有共同的 認知之智能與技術,不得斷章取義,未能引用之部分,須有具體 的資料或實驗,證明其另行採用的技術為安全無虞。 鄰國-日本,自1988 年度開始積極推動高強度鋼筋混凝土研究 1 - 2
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發展計畫,為五年期的國家型研究計畫,簡稱New RC 研究計畫,
其主要成果有(1)高強度、超高強度鋼筋混凝土用材料之開發,開
發出高強度的混凝土(強度介於30 至150N/mm2)及鋼筋(強度介於 第一章緒論
400 至1200N/mm2),同時製作出其性能評估的試驗方法及判定基
準。(2)施工基準之開發,製作出New RC 施工基準,以別於以往
的施工基準,主要之差異為結構體混凝土強度之想法及強度規
定。(3)結構性能評估方法之開發,作為混凝土和鋼筋之複合體的
鋼筋混凝土,提案有關握裹、錨定、圍束效果、2 方向應力下之平
板強度等評估式,將適用範圍擴大到高強度。(4)設計方法之開發,
將重點置於地震時之動態行為的設計體系,要求安全率的明確化。
目前於日本東京首都圈,應用超高強度RC 於五十餘層樓超高
層建築已習以為常,大幅節約工程材料,環保效益彰顯;而且採
用預鑄構材的積層工法施作,工期可縮短,蔚為風氣,值得國內
借鏡。
國內高強度混凝土及鋼筋材料產製技術也漸成熟,無須太多重
複的研究下,除可參考日本研究應用的成果,援引有關設計施工
經驗,應可儘速導入超高強度鋼筋混凝土建築技術,促進國內New
RC 建築之應用發展。
為加強國人對此NewRC 之認識,由財團法人台灣建築中心與
台灣省土木技師公會主辦,內政部營建署、內政部建築研究所及
行政院公共工程委員會之指導下,於2007 年7 月26 日、27 日各
在台北、高雄舉辦了「新世代超高強度鋼筋混凝土構造工程技術
研討會」,邀請日本學者、專家就New RC 的發展、結構計畫及分
析方法、結構安全的評估方法以及施工實例進行精闢的演講。同
時邀請日方專家與國內產官學各界代表舉辦一場座談會,對於
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New RC 之相關事項提出問題討論,該座談會之書面紀錄如附件 一,可供參考。 本研究為了進一步讓國內產官學研單位之專家學者了解日本超超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬 高層建築之發展而於98 年9 月23 日由廖慧明(主持人)邀請四 位日本最資深之學者專家來台,於新時代超高層鋼筋混凝土構造 工程技術第二次研討會演講四個課題(詳參考書目25),對於結構 計劃和耐震設計的現況和性能評價(相當於我國之特殊結構審查) 都有相當深入之介紹。同時介紹了高層建築物由大臣(相當於內 政部長)之認定件數(RC 超高層約佔一半,其他還有CFT、隔減 震等構造),技術之變遷、構造種別之推移,混凝土強度與建物高 度之關係,主筋及剪力筋強度之使用範圍,固有週期之分佈(約 1,200 棟)等,並包括日本建築中心(BCJ)性能評估之流程(參 考圖1.1.1)以及「超高層建築物之性能評估作業辦法」(如參考 資料一),另外「超高層鋼筋混凝土造之施工計畫及管理」課題, 提供現場預鑄工法的相關資訊(如參考資料二)。 國內目前已有產業界與學界實質進行New RC 之相關研發與類 似預鑄構材積層工法之應用。為進一步促成國內產官學研能早日 使用超高強度之混凝土與鋼筋於高層建築,本研究乃著重於其設 計與施工指針(或稱基準)之研訂,此處所謂指針並非一種能定義所 有技術細節的類型,而是僅於實際設計和施工上給予基本原理的 想法。這種軟性類型指針偏向全世界傾向發展的性能設計。希望 各界在此領域發展與應用時可資遵循參考。 1 - 4
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接受申請 註1
● 以大學教授為主要成員 第一章緒論
之評價員15~16 位構成。
● 對申請內容提出意見。
個案評價會(註2) ● 超高層委員會:2 回/月
審查委員會 註2審查委員會(註1)【接受簡報】(個案評價會之報告)
● 評價員2~3 位組成。
● 申請內容詳細審查後提
性能評價書發行
出意見、待修正後再審
查。
大臣認定申請
圖1.1.11.1.11.1.11.1.1 日本建築中心(BCJ)之性能評估流程圖
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第二節第二節第二節第二節 研究範圍及方法研究範圍研究範圍研究範圍及方法及方法及方法 超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬,可整合國內外之相關研究,建議出合乎國內需求之設計施工指針,將超高強度鋼筋超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬 混凝土的品質管理、施工計畫等具體化,混凝土建築之非線性構架 分析明確化。有助於國內使用超高強度鋼筋混凝土的發展及確保鋼 筋混凝土建築施工品質之提升。 研究範圍針對下述各項: ‧ 超高強度鋼筋混凝土設計施工相關研究之收集檢討。 ‧ 超高強度鋼筋混凝土設計外力之設定與應力、變形反應之界 限。 ‧ 超高強度鋼筋混凝土構材之非線性歷時分析方法。 ‧ 等同現場澆置之預鑄混凝土結構設計之要求。 ‧ 超高強度構材之製作及品質管理。 ‧ 超高強度鋼筋混凝土品質管理與施工計畫之製作要求 ‧ 超高強度鋼筋混凝土預鑄工法之規劃與施工管理之規定。 研究之具體做法為彙整國內相關之研究成果,並參考日本建築研 究所之New RC 計畫研究內容、日本建築學會出版之各種相關指 針及日本建築中心「高層RC 建築技術審查會」之審查內容及機 制,擬定國內適用的設計及施工指針。同時建議國內須進行的研 究項目,包括結構分析方法、構材性質實驗、高強度構材與構造 之材料製作及施工技術等,商請學術單位及相關業者參與實際之 研究,研究過程中邀請專家學者以座談方式檢核指針之可行性。 研究之流程如圖1。 1 - 6
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研究動機及目的 研究範圍內容及預期成果 第一章緒論
國內相關研究彙整 日本New Rc 計畫
設計研究項目選定 日本相關指針彙整
設計施工指針
架構及內容擬定
施工研究項目選定
內容修正及條文化
提出結論及建議
圖1.1.2.11.1.2.12.12.1 研究流程圖
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第三節第三節第三節第三節 預期目標預期目標預期目標預期目標
本研究案之預期目標如下:超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬
1. 完成超高強度鋼筋混凝土設計建議指針編輯。
2. 完成超高強度鋼筋混凝土施工建議指針編輯。
3. 建議未來超高強度鋼筋混凝土實驗研究課題方針。
4. 超高強度鋼筋混凝土施工、營運管理與人員培訓建議。
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第二章第二章第二章第二章 超高強度鋼筋混凝土建築超高強度超高強度超高強度鋼筋混凝土建築之特殊性鋼筋混凝土建築鋼筋混凝土建築之特殊性之特殊性之特殊性
第一節第一節第一節第一節 使用高強度材料之注意點使用高強度材料之注意點使用高強度材料之注意點使用高強度材料之注意點 第二章超高強度鋼筋混凝土建築之特殊性
本章所提及超高強度鋼筋混凝土建築之特殊性為,其於設計、製
造與施工上之特點與特別要求。超高強度鋼筋混凝土建築使用高
強度混凝土和高強度鋼筋,有效率的組成構材,由於構材斷面的
縮小或構材數之減少等,可合理的進行RC 造建築物的設計。但是,
高強度材料比起一般強度之材料有韌性降低的傾向等,因此處理
上有很多必須注意的地方。進行設計時必須首先充分理解材料的
性能。此外,高強度材料從製造到施工必須有充分的品質管理,
所以也必須有對應的施工體制及品質管理體制。
(1)(1)(1)(1) 高強度混凝土高強度混凝土高強度混凝土高強度混凝土
高強度混凝土於製造‧搬運‧澆置過程中必須有充分的品質
管理。各工廠可能製造的強度範圍及品質有時差異很大。因此必
須有對應的施工體制及品質管理體制。
採用高強度混凝土時,重點為,具有要求性能(混凝土強度及
彈性模數)之高強度混凝土能安定的製造‧供給,具有所定品質之
混凝土可容易施工。
設計上的要求性能為,混凝土的抗壓強度及影響建築物勁度的
彈性模數等。其中,彈性模數隨著混凝土強度而變化,但根據使
用骨材的種類也會不同必須注意。其抗壓強度隨著水灰比的降低
而提高,而併用矽灰等混合材,使用硬質骨材時,即使相同水灰
比也可得到更高的強度。此外,高強度混凝土的品質受到使用材
料品質變動的影響很大。特別是骨材表面水的安定化很重要,選
擇預拌混凝土工廠時,必須考慮具有屋頂的儲藏場等,能充分管
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理骨材表面水的工廠。 必須確保作為結構體混凝土中之抗壓強度的設計強度。柱等斷超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬面大的構材,初期因為水泥的水化熱使構材溫度上升。此種溫度 上升隨水泥量大而增高,即溫度愈高強度愈高。此種結果,導致 澆置高強度混凝土的結構體內部強度,與強度管理用標準試體(直 徑10cm,高度20cm)不同,初期高而長期上升變小。因此,超高 強度混凝土,必須事先以構材模型等調查構材強度和標準試體之 關係,將其反應於配比計畫和結構體強度管理上。此外,構材初 期產生高溫,及大量水泥的水化反應,引起混凝土硬化時之收縮。 其結果,受到柱筋兩端拘束的梁等中央附近,有時會發生龜裂, 應該注意。 高強度混凝土比起一般強度的混凝土,黏性高為其特徵之一。 因此強度確保的同時,確保製造、搬運、現場澆置可能的混凝土 流動性也是重點。水灰比小,水泥量愈多的配比,混凝土的黏性 變更高。因此強度愈高,攪拌效率愈低,坍度小的時候澆置也變 得困難。高強度設定較大坍度,但因黏性高,不會如普通強度產 生骨材分離及浮漿的危險性。60N/mm 來測定管理的方法。具有高流動性之高強度混凝土,由於高性能 AE 減水劑的進步而達到製造可能性。此混合劑具有長時間保持高 流動性的優點,為現場澆置之高強度混凝土不可欠缺的材料。 矽灰的使用不僅提高混凝土強度,也有降低黏性改善施工性的2以上的超高強度採用坍度流 效果,為100N/mm 混凝土滿足所定的品質,及具有適切的施工性等,必須根據試 拌合及施工試驗加以確認。試拌合為使用實機設備來實施。試拌 2等級重要的結合材。 2 - 2
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合時,確認水灰比和抗壓強度的關係,結構體混凝土強度、空氣
量、坍度和坍流度,來判斷工作性。此外,確認混凝土的彈性模
數及單位體積重量滿足設計時所設定的值。必要時,幫浦壓送性‧ 第二章超高強度鋼筋混凝土建築之特殊性
澆置搗實性‧表面完成性‧養護方法等根據施工試驗加以確認。
要安定的製造這種高強度混凝土,具有優良設備、材料、技術
力和實績的預拌混凝土工廠的協力是不可欠缺的,根據事前的調
查及試拌合,從GRMC(預拌混凝土廠驗證制度)認定工廠中選定。
施工計畫上混凝土的澆置計畫為重點。現場內混凝土之搬運利
用混凝土幫浦時,配管之壓力負載有變高、流動性降低的情形,
必須根據事前的實驗等來確認。使用吊桶的情形這種問題較少,
適用例較多。因為混凝土具有高黏性,澆置高度及澆置速度必須
考慮混凝土的工作性和配筋狀況,於可充分搗實的範圍內進行。
混凝土的澆置方法可選擇垂直(V)水平(H)分離澆置,或VH 一體澆
置的任一種。使用高強度混凝土之建築物配筋量多,大多採用VH
分離澆置。一體澆置的情形,必須考量可充分的搗實。
澆置續接處儘可能位於剪力小的地分,選定不會導致耐久性及
水密性降低的位置‧形狀及施工方法。採用高強度混凝土時,有
時會變更柱和梁‧樓板的混凝土強度。這種情形時,一般而言柱
的混凝土強度將為較高強度,所以澆置續接位置設於比柱面略擴
大的位置。
高強度混凝土的黏性高,表面的泥水整平較難。此外,幾乎沒
有浮漿,表面容易乾燥,容易發生細微龜裂。因此必須以灑水等
濕潤養護。為避免施工上的缺點,以及材料總造價的降低,即使
柱使用60N/mm
的結構計畫例很多。這種情形下,必須考量不同強度混凝土分別
2- 3 2以上的超高強度混凝土,梁、樓板為48N/mm 2以下上一節:封面、中英文摘要與摘要 | 下一節:研究報告第一至第三章(2/3)
來源:內政部建築研究所《超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬》,民國98年12月。依建研所網站資料開放宣告註明出處;本站分章呈現並另加歷史與適用註記,不代表發布機關認可。查核日期:2026年8月30日。