第二章 文獻回顧
第十節 國內常見 SRC 柱構造
一般而言，鋼骨鋼筋混凝土構造係由鋼骨構造與鋼筋混凝土構造之組合而成，
依鋼骨組合構造所使用之型式，目前在 SRC 柱構造中較常使用五種形式之特性，
分述如下(陳生金等學者(1996))。
(1) 包覆 H 型 SRC 柱
鋼骨用量較少，混凝土澆注容易，適合低層樓或廠房建築。如圖2- 34(a) 所示。
(2) 包覆十字型(CROSS H)SRC 柱
十字型為一般SRC 柱常用中間柱斷面，它的強度及韌性高、剛度強，耐 震性能佳，常使用在高樓建築物之鋼筋混凝土與鋼構之轉換層，而且除高樓 建築物轉換層外，無須配置額外之剪力釘。混凝土也較容易澆注，舒適度較 佳，樓層相對位移小，適合高樓集合住宅。如圖2- 34(b)所示。
(3) 包覆 T 字型 SRC 柱
一般常用於高樓建築物之邊柱或角柱，鋼骨用量較少，強度及韌性高、
剛度強，耐震性能佳，混凝土澆注也容易澆注。如圖2- 34(c)所示。
(4) 包覆填充型鋼管混凝土柱
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
值。上述表中之
λ
p與λ
pd分別表示耐震設計與結實斷面之鋼骨斷面肢材寬厚比之 上限，其中Fys為鋼骨之規定降伏應力，Es為鋼骨之彈性模數，單位均為tf cm2。鋼骨斷面之開孔方面，因開孔會造成鋼骨斷面積減少，可能會對構材強度極抵 抗變形之能力產生不良影響，故必須審慎評估其可能性。而鋼骨斷面之翼板，原則 上不得設置鋼筋貫穿孔。
SRC 柱之鋼骨使用鋼管或銲接箱型斷面時，因其全斷面承受軸力與彎矩，故 應避免SRC 梁之主筋貫穿鋼柱翼板。而 H 形或十字形鋼骨斷面腹板 (Web) 上常需 設置鋼筋貫穿孔，腹板主要承受剪力，雖然其抗剪之能力常超過所需，但開孔過大 或太多時也會影響構材強度，故應審慎為之。
在H 型鋼骨斷面之腹板，或由 H 型鋼所組成之十字型鋼骨斷面之腹板上設置 之貫穿孔，其限制如下式：
Zn/ Z νY≧ 其中
Z ：鋼骨全斷面之塑性斷面模數
Zn ：斷面減損後鋼骨斷面之塑性斷面模數 Y ：鋼材之降伏比，按表2- 11 規定
ν：應變硬化造成應力提高之安全係數，依表2- 11 規定
鋼筋貫穿孔應事先在工廠內加工完成，且一處貫穿孔以通過一支鋼筋為原則。
2.10.4 SRC 柱構造之施工作業
有關 SRC 柱構造之施工作業，內政部建築研究所編定之「鋼骨鋼筋混凝土施 工規範之解說編訂」中(沈進發(1993))，對於 SRC 之結構施工有完整之規定。針對 條文中幾項重要之施工規定，列於其下：
(1) 鋼骨施工：文中詳列了從切割、開槽、鑽孔乃至於焊接程序、高強度螺栓 品質及表面處理及塗裝，皆有詳細之規定。
(2) 模板施工：關於模板材料、模板設計、模板組立、拆模等之規定。
(3) 鋼筋施工：施工中需考量鋼筋排置、續接及錨定、梁柱箍筋之配置等。
(4) 混凝土之施工：同一般 RC 結構，需考量混凝土之品質、輸送、澆鑄、搗 實、養護等工程。
2.10.5 SRC 柱常見主筋排列方式
矩形斷面一般柱內之主筋排列，以在每個角落各配置三根主筋為原則，且不宜 配置於鋼柱翼板之上下方或左右兩側。主筋間距不得大於300 mm，若大於 300mm，
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
則須加配D13(#4)以上之軸向補助筋，補助筋可以不用錨定，且補助筋應不計其對 柱強度之貢獻。圖2- 37 是常見的主筋排列方式，圖 2- 38 則是補助筋與間距要求 示意圖。
2.10.6 SRC 柱常見箍筋排列方式
箍筋直徑區為D10(#3)以上，箍筋最小間距不得小於 75mm，當箍筋使用 D10(#3) 時，間距不可大於100mm；但在距柱兩端 1.5 倍較大柱寬範圍外，可增大為 150mm。
柱斷面肢材寬厚比 鋼材種類 λpd λp
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
(a)包覆 H 型 SRC 柱 (b)包覆十字型 SRC 柱
(邊柱) (角柱)
(c)包覆 T 字型 SRC 柱 (d)包覆填充型鋼管混凝土柱
(e)填充型鋼管混凝土柱(方形) (f)填充型鋼管混凝土柱(圓形) 圖2- 34 (SRC 柱常見形式(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 35 (SRC 柱斷面配置細部示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 36 (鋼骨與鋼筋之間距示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
(a) (b)
圖2- 37 (SRC 柱支主筋配置示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 38 (SRC 柱之補助筋與間距要求(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
(a)135°彎鉤閉合形(塑性區) (b)搭接銲接方式(須採可銲鋼筋)(塑性區)
(c)一端 135°另一端 90°彎鉤閉合形(非塑性區) (d)一端 135°另一端 90°彎鉤之兩支 L 形(非塑 性區)
圖2- 39 (SRC 柱箍筋配置示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
圖2- 40 (SRC 柱角落繫筋配置示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
第十一節 國內常見之
SRC 梁型式2.11.1 SRC 梁構造之特性
目前在SRC 梁構造中較常使用形式之特性，敘述如下。
(1) 包覆 H 型 SRC 梁
為一般常用SRC 梁斷面。如圖 2- 41 所示。
(2) 包覆 H 型 SRC 梁(鋼梁上下翼板不同寬)
有效利用樓板有效寬度的特性，且減少與柱接合時之用鋼量，也可減少 銲接量。若與混凝土樓板接合時，可無須配置剪力釘。如圖2- 42 所示。
(3) 半預鑄式 H 型 SRC 梁
鋼梁先行預鑄包覆部分混凝土及底筋，梁端保留約150mm，之後於工地 與柱相連結，再澆灌混凝土。在現場捨去梁模板支撐，加快施工速度，增加 SRC 構造經濟性。且採用鋼模，提升精度，重覆使用性高。而工地現場器具、
人員及材料較單純化。可大量生產，品質較易控制。如圖2- 43 所示。
(4) 包覆 H 型 SRC 梁(梁頂部主筋排置於樓板內)
可有效利用樓板有效寬度之特性。當主筋較少時，可避免或減少SRC 柱 之穿孔。若地震力負彎矩較大時，可調節鋼骨用量，但設計較複雜。如圖2- 44 所示。
另有一個SRC 構造發展初期所使用之斷面─空腹型 SRC 梁，如圖 2- 45 所示。主 要是因為以前型鋼斷面較少且價格較貴之緣故。特性如下：
混凝土澆置較易，鋼料較省，管線穿過容易。但是因為其韌性較差且較為耗
工，目前多已被採用型鋼的SRC 斷面取代。
圖2- 46 則是因配筋太密所以也不宜使用。
2.11.2 SRC 梁構造之優劣 優點：
(1) 強度、韌性與勁度高，耐震性能佳。
(2) 混凝土對鋼骨有束制之作用，避免其發生局部挫屈或整體挫屈。
(3) 構件之頸縮(pinching)效應較鋼筋混凝土結構小。
(4) 結構阻尼較鋼結構高。
(5) 混凝土可以提供防火被覆功能。
(6) 混凝土加入，可提供較純鋼構為佳之勁度。
(7) 所需斷面尺寸較 RC 梁小。
(8) 結構可作為鋼筋混凝土構造與鋼構造之轉換層。
(9) 由於勁度較鋼構大，舒適性與使用性較佳。
(10) 可免除純鋼梁所需之裝修工程。
(11) 剪力延展性較 RC 梁為佳，且箍筋量越高其性能也越佳。
(12) 若施以鋼浪板與 SRC 梁結合之工法，可改進傳統鋼筋混凝土樓板與 SRC 梁施工方式，縮短施工工期。
(13) 使用於住宅時，其隔音效果佳。
(14) 可減少用鋼量。
缺點：
(1) 鋼骨角隅處之混凝土，易發生填充不完全。
(2) 施工性較複雜，所需之技術及工地管理層次也較高。
(3) 造價不一定比鋼構低。
(4) 因兼具鋼筋混凝土結構與鋼結構特性，接頭施工較困難。
2.11.3 SRC 梁構造模式 (1) 混凝土最小保護層
混凝土最小保護層厚度可參考上節SRC 柱的敘述，圖 2- 47 為一般 SRC 梁斷 面配置細部示意圖。圖中a 與 b 為主筋與箍筋之最大直徑，c 與 d 則為鋼骨至混凝 土面之距離。當鋼筋尺寸不同時，圖中的c 與 d 亦隨著改變，如表 2- 12 所示。表
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
凝土之核心內。假若不能於梁之角落配置兩層主筋，可使將梁主筋之一部分配置於 樓版內，如圖2- 49 所示(日本建築學會(1994))。此時應注意主筋的保護層是否足夠 且主筋不可與鋼柱翼板互相干擾等問題。
2.11.6 SRC 梁常見箍筋排列方式
箍筋直徑須為D10(#3)以上，若使用 D10(#3)時，其間距不得大於梁深之一半，
且在250mm 以下。而使用較大直徑之箍筋時，可增大間距，但仍不可大於梁深之 一半，且在450mm 以下。箍筋最小間距不得小於 75mm，最小箍筋比
( ) ρ
w min不 小於0.1%，其中ρ
w= A
v( ) bS
，A
v為箍筋在間距S 範圍內之斷面積，b 為構 材斷面寬度。圖2- 50 為幾種 SRC 梁中可能的箍筋形狀示意圖。表2- 12 (SRC 梁斷面鋼骨最小保護層厚度(設計規範研究小組(2004))) 梁主筋號數 箍筋號數 保護層厚度 c (mm) 保護層厚度 d (mm)
#3 107 104
#4 115 107
#8 (D25)
#5 114 111
#3 123 112
#4 126 115
#10 (D32)
#5 130 119
(資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
表2- 13 (鋼骨鋼筋混凝土柱之鋼骨斷面肢材寬厚比限制(設計規範研究小組(2004))) 梁斷面肢材寬厚比 鋼材種類 λpd λp
SS490、SM490 與 SN490 級 (A572 Gr 50)
Fys
21 20
t
fb
SS400、SM400 與 SN400 級
(A36)
F
ys21
23SS490、SM490 與 SN490 級 (A572 Gr 50)
F
ys138
91w c
t h
SS400、SM400 與 SN400 級
(A36)
Fys
138 107
(資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 41 (包覆 H 型 SRC 梁斷面及配筋示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 42 (包覆 H 型 SRC 梁(鋼梁上下翼板不同寬) (徐茂卿(1997))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土結構耐震設計探討)
圖2- 43 (半預鑄式 H 型 SRC 梁(徐茂卿(1997))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土結構耐震設計探討)
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
圖2- 44 (包覆 H 型 SRC 梁(梁頂部主筋排置於樓板內) (設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 45(空腹型 SRC 梁(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 46 (配筋太密的 SRC 梁斷面(設計規範研究小組(2004))
（梁柱構架中不宜使用）) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 47 (SRC 梁斷面配置細部示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
圖2- 48 (竹節鋼筋之最大直徑(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
(a) (b)
(c)
圖2- 49 (包覆型 SRC 梁之主筋配置示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
(a)135°彎鉤閉合形 (b)兩端 135°彎鉤 U 形加 (塑性區) 90°與 135°彎鉤ㄇ形(塑性區)
(c)90°彎鉤閉合形 (d)兩端 90°彎鉤 U 形加 (非塑性區) 兩端 90°彎鉤ㄇ形(非塑性區)
圖2- 50 (常見 SRC 梁箍筋配置示意圖(設計規範研究小組(2004))) (資料來源：鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說)
第十二節 國內常見之
SRC 梁柱接頭型式2.12.1 SRC 梁柱接頭構造之特性 (1) 十字型 SRC 梁柱接頭(梁主筋直通)
梁主筋於接頭區，預先於鋼柱腹板上穿孔，讓梁主筋直接穿過，可避免梁主筋 中斷應力無法傳遞之缺點。梁柱接頭處，可採銲接(翼板)與螺栓(腹板)之施工，避 免設置托梁，產生運輸不便與增加鋼梁之續接接頭，造價高昂。如圖2- 51 所示。
(2) 十字型 SRC 梁柱接頭(梁續接式)
一般鋼骨鋼筋混凝土梁柱接合方式，此為日本最常用之接合方式，其鋼柱包含 托梁，運輸不便，且增加鋼梁之續接接頭，造價昂貴。因 SRC 梁柱接合方式，及 托梁於工廠採用銲接施工，在於工地採高強度螺栓作梁之續接，品質較能掌握，並 能減少工地銲接品質變異。如圖2- 52 所示。
(3) T 字型 SRC 梁柱接頭(梁續接式)
常用於高樓建築物之邊柱或角柱，混凝土容易澆注。因 SRC 梁柱接合方式，
及托梁於工廠採用銲接施工，在於工地採高強度螺栓作梁之續接，品質較能掌握，
並能減少工地銲接品質變異。如圖2- 53 所示。
(4) 包覆填充方型 SRC 梁柱接頭(梁主筋與鋼梁同高)
梁柱接頭區無梁主筋通過，混凝土澆注容易。兩向梁在同一高程，竹節鋼筋配 置不會有互相錯開困擾。而梁主筋與鋼梁同高，無雙層橫隔板施銲困難之缺點。由 於梁柱接合方式及托梁於工廠採用銲接施工，在工地採高強度螺栓作梁之續接，品 質較能掌握，並能減少工地銲接品質變異。適合於梁有偏心狀況。如圖2- 54 所示。
複合構件SRC 柱及 H 型鋼梁之火害行為研究－先期規劃研究
(2) 混凝土對鋼骨有束制之作用，避免其發生局部挫屈或整體挫屈。
(3) 構件之頸縮(pinching)效應較鋼筋混凝土結構小。
(4) 結構阻尼較鋼結構高。
(5) 混凝土可以提供防火被覆功能。
(6) 所需斷面尺寸較小。
(7) 混凝土加入，可提供較純鋼構為佳之勁度。
(8) 由於勁度較鋼構大，舒適性與使用性較佳。
(9) 由於勁度較鋼構大，舒適性與使用性較佳。
(10) 使用於住宅時，其隔音效果佳。
(11) 可減少用鋼量。
(12) 可免除鋼構所須裝修工程。
缺點：
(1) 鋼骨角隅處之混凝土，易發生填充不完全。
(2) 施工性較複雜，所需之技術及工地管理層次也較高。
(3) 造價不一定比鋼構低。
(3) 造價不一定比鋼構低。