使用前先看:本頁保留98年研究原文及原始編修痕跡;法規、CNS/JIS、材料、數值與審查程序均須另查今日有效版本。
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指針草案第二章 結構規劃(1/3);原PDF第84–92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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第二章 結構計畫結構計畫結構計畫結構計畫
2.12.12.12.1 緒論緒論緒論緒論 第二章 結構計畫
採用超高強度鋼筋混凝土構材於高層建築,其結構設計在台灣地
區仍以耐震設計為首要,除須符合內政部於95 年1 月1 日所頒佈
實施之「建築物耐震設計規範及解說」規定外,尚須具備一套更
嚴謹可行之結構計畫始得辦理設計與施工。
[解說]
開始 結構平面、立面結構平面結構平面結構平面 立面、基面以下結構立面立面 基面以下結構基面以下結構基面以下結構 及基礎、梁柱及基礎及基礎及基礎 梁柱、耐震元素之配置梁柱梁柱 耐震元素之配置耐震元素之配置耐震元素之配置 結構計畫 及尺寸;使用材料及尺寸及尺寸及尺寸 使用材料、工廠及現場使用材料使用材料 工廠及現場工廠及現場工廠及現場 製造和施工方法的檢討製造和施工方法的檢討製造和施工方法的檢討製造和施工方法的檢討 假設構件斷面與C0(基底剪力係數) 決定側向載重 反應譜與SRSS反應譜與反應譜與反應譜與 計計 計計 用於構件應力分析用的配筋用於構件應力分析用的配筋用於構件應力分析用的配筋用於構件應力分析用的配筋 設設 設設 等值線性3D 分析 步步步步 初初初初 假設配筋 初步靜力3D 非線性分析 輸入震波:輸入震波輸入震波輸入震波
1. 初步動力分析 常用震波與新RC常用震波與新常用震波與新常用震波與新 設計準則建議震波設計準則建議震波設計準則建議震波設計準則建議震波 2. 決定構件斷面、配筋與C0, 決定使用性變位角上限(R=1/200) 反應變位角上限(R=1/140) CB=0.0629,T1=3.82 秒 設計變位角上限(R=1/90) 初步計算 構件可靠強度與上限強度構件可靠強度與上限強度構件可靠強度與上限強度構件可靠強度與上限強度 靜力3D 非線性分析 確認設計變位角上限處所作的功超過確認設計變位角上限處所作的功超過確認設計變位角上限處所作的功超過確認設計變位角上限處所作的功超過 反應變位角上限處的兩倍反應變位角上限處的兩倍反應變位角上限處的兩倍反應變位角上限處的兩倍 計計計計 設設設設 動力分析 要要 要要 質點-彈簧系統(撓曲剪力模型) 主主 主主 平面構架模型
圖2.2.1.12.2. 結構設計流程圖之案例 檢核設計變位角上限時 確認結構之變位角小於設計變位角上限確認結構之變位角小於設計變位角上限確認結構之變位角小於設計變位角上限確認結構之變位角小於設計變位角上限 之構件強度
【資料來源:參考書目8】 檢核耐震設計規定 基礎設計 檢核傾覆安全性與土壤接觸壓檢核傾覆安全性與土壤接觸壓檢核傾覆安全性與土壤接觸壓檢核傾覆安全性與土壤接觸壓 2 -1 檢核風力 與地震力比較與地震力比較與地震力比較與地震力比較 結束¶ 建研所New RC指針草案研究|原檔第85頁
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(1)結構計畫係在地質調查資料完備後,配合建築需求、使用
材料、最佳之製造與施工方法方案下先行擬定之一個可行計畫,
經嚴謹檢討(或審查)後,用之於辦理結構設計,參考圖2.1.1 日超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬
本New RC 建築結構設計流程圖之案例。
(2)未來建議須通過中央主管機關指定審查機構之審查,由其
訂定實施辦法後再確定之。
2.22.22.22.2 結構計畫結構計畫結構計畫結構計畫
2.2.1 結構計畫之內容
結構計畫之內容至少須包含:
(1) 規則性結構系統之詳細說明。
(2) 使用超高強度鋼筋之計畫。
(3) 使用超高強度混凝土之計畫。
(4) 使用已充分研發或已普遍應用之標準結構構材及耐震元素
或隔減震設施之計畫。
(5) 含超高強度鋼筋混凝土構材之建築結構耐震分析及設計方
法。
(6) 超高強度鋼筋混凝土構材工廠或現場製造與施工計畫與工
作團隊之能力。
2.1.2 指定技術審查機構
經內政部認可並授權指定辦理使用超高強度鋼筋混凝土構材
之高層建築設計審查與施工審查之特殊技術審查機構,其組
成及運作辦法另訂之。
[解說]
2- 2¶ 建研所New RC指針草案研究|原檔第86頁
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日本建設省於1988 年開始之New RC 計劃之開發,其目標係
針對RC 造建築物之超輕量,超高層化技術之開發,使用比一般
RC 建築結構強度高很多的混凝土與鋼筋,以抵抗RC 柱的大軸 第二章 結構計畫
力,並儘量以預鑄RC 構材方式運用,使施工效率提高,讓安全
又經濟的高層RC 建築成為可能。在地震國的日本,建築物被要
求具較高的耐震安全性,故耐震設計考量之重要性超出其他結構
設計考量,而為了使設計之結構性能得以確實實現,而開發出如
下要素技術所構成之高強度混凝土造建築物之施工法。
(1)高性能減水劑之開發導致施工性較佳之高強度混凝土之配
比,製造方法。
(2)信賴度高的混凝土澆置,搗實方法。
(3)大徑鋼筋之高精度的加工,組立方法。
(4)信賴性高、施工性佳的鋼筋續接器錨定工法。
(5)高精度且施工性佳的模板工法。
(6)效率好的循環工法
為了控制建設公司工作團隊不良的過度競爭,日本建築中心
等的高層RC 技術審查委員會要求申請者須提出一系列文件以展
示其有能力設計和建築高層RC 建築,審查通過才能取得政府的
建造許可。
國內之高層建築結構外審已行之有年,目前只有台北市和高
雄市有結構預審的作法,其目的係避免建築設計完成後才做的結
構設計之耐震及安全性與現場施工可行性有問題時已難以大幅
度修改。由於超高強度之混凝土與鋼筋等材料與特殊結構構材之
性能往往超出現行國家標準、建築設計規範和施工規範之標準與
規定,故結構計劃之內容兼顧材料使用、構材使用、耐震分析方
法與製造施工能力之說明,並強調事先已充分具備執行之能力,
2 -3¶ 建研所New RC指針草案研究|原檔第87頁
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由內政部指定之技術審查機構事先審查把關,相當於辦理新工法 新技術之認定與結構預審之工作,俟通過審查後,始得辦理結構 設計,於複審通過後才能取得建造執照並進行施工。超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬 2.32.32.32.3 規則性結構系統規則性結構系統規則性結構系統規則性結構系統 含超高強度鋼筋混凝土構材之建築結構系統以採用規則性結構 系統為原則,並符合建築物耐震規範及解說中”結構系統設計詳 細要求”之規定。 [解說] 超高強度鋼筋混凝土造高層建築特重耐震設計之正確性與 施工可行性及效率性,故配合住宅與辦公之建築需求,以採用規 則性結構系統為最佳之選擇。參考書目3 中1.3 節設計、施工計 劃上之注意事項可做說明:(1)強調載重、應力、變形之計算, 其結果與實際建築物之載重、應力、變形的狀態儘可能使其為近 似值,注意不要進行與實際建物之載重,應力、變形不明確之複 雜形狀的設計。(2)構材斷面宜標準化及單純化。又2.2 節解說 中之「效率良好的循環工法」,在規則性結構系統中即易達成。 參考書目2 及5 中對於規則性結構系統和結構系統設計詳細 要求有十分詳盡之說明。 參考書目2 中,引述「高層建築結構方案優選」一書中之資 料,強調以下數點做為建築造型之選擇: (1)建築平面要簡單,以方形、矩形、圓形為最好,其次為正六 邊形,橢圓形、扇形。 (2)立面變化須均勻,以矩形、梯形、三角形、雙曲線形等均勻 變化的幾何形狀為宜。 2- 4
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(3)合適的建築高度。
(4)建築物高寬比不宜過大。
至於合理的結構佈置則須滿足以下幾點: 第二章 結構計畫
(1)結構力求對稱,使水平地震力作用下各構件受力比較均勻;
即質心與剛心幾乎重合為宜。
(2)抗推構件合理佈置,特別注意具有很大抗堆剛度的RC 牆體和
RC 豎筒的位置,力求在平面上對稱。
(3)高層建築上面各層的質量分佈也儘量均勻對稱,以免質量的
偏心引起扭轉效應對下層的積累而不利,故抗扭剛度亦為一
要點。
(4)結構豎向要等強,不可出現柔弱底層,承力豎構件不得中斷
和突變,注意頂層大廳的合理結構剛度及屋頂塔屋之合理設
計。
(5)足夠的建築基礎埋深。
2.3.12.3.12.3.12.3.1 基面以上之上部結構系統基面以上之上部結構系統基面以上之上部結構系統基面以上之上部結構系統
(1)上部結構系統須為規則性結構,可分為三種類型:
a. 韌性抗彎矩立體剛構架(SMRF)
b. 具耐震隔震或制震等元素之立體構架二元系統
c. 雙管狀結構系統(Tube in Tube)及管中核結構系統(Interior
Core exterior column system)。
(2)標準層平面外形以長方形或正方形為原則,RC 柱斷面採方型或
長方形為標準,並以不大於100 x 100 公分為原則(柱間距不
大於600cm)。
(3)建築物立面原則上為長方形,高寬比建議小於4。
[解說]
2 -5¶ 建研所New RC指針草案研究|原檔第89頁
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(1)、(2) 實際的建築物建造時,單獨使用這些結構系統或將其 組合後複合採用的情形也有。即a 和b 比較會單獨採用,c 與 其他系統相互組合使用的情形較多。超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬 a.韌性抗彎矩立體剛構架,其特徵為構架的配置於平面上、立 面上較容易計畫為規則性,不會因平面上的偏心及立面方向的 勁度不連續導致應力的集中,構架的破壞型式也容易掌控。日 本初期的超高層RC 建物皆為此類型,RC 梁跨度為5m 左右,隨 著材料的高強度化,跨度也增大。 b. 耐震元素可為剪力牆或阻尼器等。具剪力牆的空間構架常利 用集合住宅的一部份隔戶牆設置剪力牆。重要的是剪力牆必須 平衡的配置儘可能不要產生扭轉振動。此種結構因為難以確保 剪力牆與周邊構架之變形性能,實際使用的案例不多。具阻尼 器的空間構架,常於大梁間加入含低降伏鋼的間柱,阻尼器於 較小樓層位移時降伏,透過其彈塑性履歷吸收地震能量,可降 低建築物於地震下的位移反應。 c. 雙管結構系統為除角隅外,柱梁接合部沒有直交梁的結構, 水平力由雙管狀結構抵抗,這種平面常被使用。管狀結構梁的 跨度較小韌性確保較困難,角隅柱由於2 方向受力效果,變動 軸力將較大等必須注意。另外有中庭形式的雙管結構,由於樓 板開口等連接樓板的寬度變小時,必須注意剛隔板假定是否成 立。管狀結構外周配置勁度高的構架,比一般的空間構架相對 的扭轉勁度高,因此對於地震時重心和勁度中心之偏心導致的 扭轉振動具有較強的抵抗力。管中核結構系統係平面核心部分 有一至數個以剪力牆為主之核體,並為主要之耐震耐風結構元 素。管中核之標準層平面及構架立面圖如圖2.3.1.1。 2- 6
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圖2.3 顯示截至1991 年日本實際建造的結構平面與結構系統,
每一形式之結構平面在兩方向上大約30~40 公尺。 第二章 結構計畫
a. 標準層平面
b. 構架立面圖
圖2.2.3.1.12.2.3.1.13.1.13.1.1 管中核之標準層平面及構架立面
【資料來源:參考書目8】
2 -7¶ 建研所New RC指針草案研究|原檔第91頁
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超高強度鋼筋混凝土建築設計施工指針之研擬 圖2.2.3.1.22.2. 高層鋼筋混凝土建築物主要之結構平面 【資料來源:參考書目8】 2- 8
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圖2.3.1.2(a)-(i)為空間構架系統,兩方向之跨距約略相同且
每個構架皆為抗彎構架。圖2.3.1.2(m)-(n)為空間構架系統含
耐震元件,(m)圖為含剪力牆系統,由以往剪力牆系統對於中低 第二章 結構計畫
型建築物能有效抵抗地震力的經驗可以推測,剪力牆系統應用於
高層建築應有同樣不錯之效果,但其性能或許會和設置於中低型
建築物些差異。這些分析都能將藉助非線性靜力或動力分析來進
一步探討。當兩方向均設置剪力牆系統時,期兩方向剪力牆系統
將產生交互作用,分析將變得相當複雜。(n)圖所示為加裝消能
元件,其能於地震過程中吸收部份的能量,以減少結構損壞,此
技術即為結構被動消能控制。圖(o)、(p)為雙管系統,管狀結構
意指在四邊箱形結構系統中以相對較小的跨距環狀排列而成。平
面構架的跨距大約在3~4 公尺,雙管的距離約10 公尺以上。雙
管系統之設計時,最重要的考量是短跨距之結構須檢核其韌性行
為。
(三)高層鋼筋混凝土建築物立面的形狀都相當規則,為避免相鄰
樓層間勁度較大的變化,總樓層數從30 層到45 層以上,且每層
高約3 公尺,但於地面第一樓層由於為建築物之出入口,有著空
間的需求或特殊的用途,因此第一層高度大都提高為4 公尺或更
高,建築物高度除以建築物寬度即高寬比值大約都小於等於4。
標準構架立面如圖2.3.1.3 所示。
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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。