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2.1 概述

雖然同樣是管線結構,就耐震安全性而言,錨定於建築物內部的管線設備和 佈置於戶外的維生管線仍存有若干差異:

(一)維生管線的管徑通常比室內管線大。

(二)維生管線一般為二維佈置,而室內管線多為三維分佈。

(三)維生管線埋設或錨定於土層,容易遭受自然環境或人為破壞,其耐震設計 依據地表振動。室內管線一方面受建築物保護,另一方面卻因結構系統的 放大作用,有可能承受較大的地震力,其耐震設計以樓板振動為準,與地 表振動和結構系統的動態特性有關。

(四)由於室內管線與使用者共居一堂,若因強震而損壞,立即對使用者的生命 安全或逃生通道造成潛在的威脅。

本研究探討和評估室內管線的耐震規範和分析,因需加入結構系統的動態特 性,比一般的維生管線更加複雜。首先針對國內配管現況作一番檢視。

2.2 國內現況

目前國內對建築物內部的管線耐震設計並無統一且詳細的規範可供遵循,管 線設計的相關要求或規定散見於各主管單位的設計規則或監造單位的施工說明 書,其考慮因素通常為功能需求性和使用安全性,而非耐震安全性。

國內的電機技師和相關技師負責電氣、通訊、給排水和消防管線的配管設 計,而自來瓦斯管線則由當地的自來瓦斯公司負責設計和施工。事實上,施工圖 樣上常常只是標明管材、管徑和坡度,並未確切標示管線的實際位置和支承間 距,僅註明依施工說明書辦理,逕由承包廠商視現場狀況而施工。

至於管材的選擇,主要依據業主的成本來考量。此外,內充物的物裡、化學 性質和工作壓力亦需一併考量。管徑的選擇除了內充物的容量之外,電氣管線尚 有散熱的考量。

管線的裝設有暗管和明管兩種,暗管完全埋置於主體結構內,明管則有可能 部份穿越主體結構。管線亦可分為垂直管和水平管(亦稱立管和橫管)兩種,一 般而言,垂直管線的管徑大於水平管。垂直管線以裝設於管道間為宜。水平管線 亦以明管為佳,方便於檢視、維修和更換。事實上,國內仍常見垂直管線以暗管 形式埋置於柱內,更有甚者,管線總橫斷面積佔了柱橫斷面積相當大的比例。無 論垂直或水平暗管,都有承包廠商為圖施工方便,將管線放置於鋼筋保護層之 內,尤以小管徑的電氣或通訊管線最為常見。為確保結構主體的耐震性能,任何 暗管均不得置於鋼筋保護層之內,且總橫斷面積僅能佔結構構材橫斷面積的一小 部份,除非經由結構技師的審核許可。垂直暗管需埋置於柱、牆的中心線,而水 平暗管應儘可能埋置於樑、版的壓力側,否則亦以埋設於中心線為宜。

垂直明管應不得穿越樑,而水平明管應不得穿越柱。垂直明管穿越版和水平 明管穿越樑時,應避開結構構材的剪力區域,否則需經結構技師核算後,增列補 強鋼筋。水平明管穿越樑時,應經過壓力側,且保持適當間距。

一般而言,因強風或強震造成管線變位,其損壞大部份在管線進、出屋內或 管線與運轉、使用設備的連接處,其次為管線轉彎或分歧處。國內的水、電和瓦 斯管線在上述銜接處,一般都會設計彈性伸縮接頭或防震軟管,以防止管線的脫 落,降低損害程度。惟在管線轉彎或分歧處,並未強調使用伸縮接頭,僅以增加 額外支承裝置取代之。

管線支承大約可分為管支座和吊管架兩種裝置,前者以垂直明管最為常見,

後者則普及於水平明管。每一種裝置又有固定式和可動式兩種不同的型式,差異 之處在於管身軸向是否已束制在支承上。國內的管線支承以固定式最為常見,惟 穿越結構元件時,穿越處若視為支承,則明顯屬於可動式。可動式吊管架尚可加

上彈簧吊鉤,不但可以避震,也可以減少機械設備操作運轉聲音的傳導。

某些管線因管材和內充物相當輕盈,如鋁箔風管等,國內常因省工省時而未 加錨定或吊管,逕置於輕鋼架天花板之上,一旦天花板受震脫落,風管亦岌岌可 危。

一般要求在建築物各樓層至少應有一個垂直配管的支承裝置,以防止振動。

鉛管的立管支承間距約為1.5公尺,鋼管約為2公尺,而鍍鋅鋼管則可加大支承間 距,如表2.1所示。

決定水平管線的支承間距時,通常將管線視為兩端束制於支承的樑,然後檢 討因管身和內充物的自重所造成的彎曲應力或撓度,或管身受熱應力而可能挫屈 的各種情況後,依管徑的大小分別訂定之。換言之,支承間距的考量並未顧及地 震力。管材的質料日新月異,而支承間距的大小又與管材的軸向彈性係數息息相 關,一般的管線施工說明書僅列出傳統常用管材的支承間距表,特殊管材或特殊 用途的管線支承間距建議值則由供應廠商個別提供。一般而言,管線的支承間距 隨管徑增大而加長。

表2.1 鍍鋅鋼管的立管支承間距表

標稱管徑(mm) 25 50 80 100 150 200 250 300 支持間隔(M) 5 6 7 8 9 10 11 12

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