實例分析

第二節 第二節

第二節 實例分析實例分析實例分析 實例分析

97 年產官學組團考察日本超高層鋼筋混凝土建築技術發展情形，瞭解 New RC 建築技術對日本大型營建公司而言，已是相當普遍的工法。高層鋼 筋混凝土建築物在日本至兩年前止之統計資料顯示，其建造數量已達 500 多棟。因其結構相較於鋼結構言剛性大，高樓居住品質相對較佳，特受高 層住宅建築投資者的青睞。尤其是都會區，為爭取更開放的平面空間，提 高居住品質，以超高強度鋼筋混凝土建造 50 餘層大樓的情形極其普遍。而 且以積層工法施作，工期短，主要構材採預鑄化，大型樓版則於現場製作，

其方式有柱現場施作者，也有柱預鑄者等各種工法，並採用系統模版，甚 至有三日內可以完成一層結構體之工程實例，值得國內借鏡。本研究案預

計蒐集日本鹿島建設、熊谷組、戶田建設、前田建設、西松建設、間組、

富田建設、佐藤工業等的 New RC 工程實例，探討其材料使用、工法特性及 管理要點等。本章援引日本的設計施工經驗，期參考其具體應用成果，導

本章將探討日本營建業界實際完成的 New RC 高層建築實例。

1、AFR 混凝土及 APC200N/mm2 超高性能混凝土結構

竹中工務店與清水建設曾共同開發在其業界首度可用於耐火災高 熱，表層不剝落飛散之超高強度混凝土「AFR（Advanced Fire

Resistant：高耐燃）混凝土」，用於 50 樓以上之 RC 超高層大樓之建造，

表層剝落、飛散之機制雖尚未完全被究明，一般說法認為火災時高熱造 成表層之急劇熱膨脹是和混凝土内部所含水分之急劇氣化、膨脹等原因 有關。混凝土強度越高則越密實，在高熱下的熱膨脹力變的越大，因内 部膨脹之氣體無宣洩之道，壓力昇高導致爆裂。因此，通常 80N/mm2 以 上的超高強度混凝土構件皆有耐燃被覆，惟一旦有耐燃被覆，柱子會約 變粗 5％，居住空間的面積相對會變小，並增加額外的工期和工費。

「AFR 混凝土」係混入聚丙烯等合成纖維之超高強度混凝土。合成 纖維在火災時因受熱溶化、消失而在混凝土形成細微空洞，此空洞可發 揮緩和表層熱膨脹力和内部膨脹氣體壓力的效果，防止表層剝落、飛 散。合成纖維對直徑 0.012～0.2mm、長度 5～20mm、強度 80～120N/mm2 之混凝土的混入率為 0.10～0.35vol％左右。經過實驗證明，「AFR 混凝 土」不但具備優良的耐燃性，還具有和一般超高強度混凝土同樣的強度 特性、施工性及耐久性。

最近開發完成世界最強的超高強度混凝土-fc’達 200N/mm2，稱之 謂 「 APC200N/mm2 超 高 性 能 混 凝 土 」（^APC： Advanced Performance Composite），其所採用的水灰比僅有 10％,並使用自行開發的分散性極高 的高性能減水劑，以確保現場的工作度，另混凝土中也添加聚丙烯合成 纖維(PP 纖維)及鋼纖維，改善耐火性能及提高混凝土的強度，以避免火 災時混凝土表層剝離飛散之爆裂而導致強度降低及碎片損及周遭的危 險情形發生。該混凝土業已使用於其「新耐火實驗大樓」之建造，並強 調已建置完成其製造管理技術，包括配比設計法、強度管理法、及構材 製造養護法，並已根據日本建築基準法第 37 條第 2 號取得國土交通省 的大臣認定。

2、T-RC+結構

大成建設預定於 2011 年 1 月在東京都池袋區建造完成 52 層高之超 高層住宅大樓，所使用之混凝土強度為 160N/mm2，標榜著 1 小塊方糖的 面積(1 公分平方)上可承載一輛小汽車(1.6 噸)的強度。該公司在超高 強度混凝土的研發上特注重混凝土的用水量上，並開發完成可控制水量 誤差僅 1～2％的程度。超高層住宅建築為節省構件斷面及提高制震能 力，有時採用制震構架，例如該公司所採用的方法之一是使用「高強度 高性能鋼筋混凝土梁」與「高性能制震中間柱系統」之組合，高性能制 震中間柱系統係由鋼材消能器(降低地震造成的搖動)及粘彈性阻尼器 (降低風力造成的搖動)所構成。根據其估算，50 層高之超高層住宅建築 採用該類組件，相較於不採用時建造成本增加 0.8％，但大地震後的補 修費卻可節省約 3％。

New RC 採用許多預鑄或半預鑄構件，一般日本大型綜合營建公司多 數都有自己的預鑄工廠及品質管理系統，並經第三者認證，例如該公司 的預鑄工廠是取得財團法人日本建築總合試驗所的生產技術證明。因經 濟不景氣影響，超高層建築市場處於寒冬狀態，上述兩家營建廠商近一 年來所建造 150N 級超高層建築，一年來合計僅約 4 棟。為求超高強度 鋼筋混凝土的繼續發展，現正考慮將其優點發揮在中層辦公大樓及工廠 等建築物上。以此推論，RC 建築物未來是否有可能類似輕鋼構用於中小 規模結構物，發展到採用較傳統低層 RC 構件材更小斷面的 New RC 柱梁 構件，以預鑄或半預鑄工法配合推廣，普遍用於中低層建築物，值得考 慮。

3、Super HRC system

SuperHRC 系統（Super High performance RC high-rise housing System）是戶田建設強調結合 TO-HRC 工法（高強度 RC 柱工法）、TO-HSC

工法（高強度混凝土工法）、TO-PWS 工法（大跨度樓板工法）、TO-HDC 工法（制震柱工法）、TO-HIS 工法（隔震工法）、及 TO-SSD 工法（地下 連續壁工法）之超高大樓 New RC 工法，實際完成 54 層與 45 層 2 棟超 高層集合住宅。為構築無柱無梁寬敞的居住空間，實現彈性及高自由度 的住宅空間計畫，該系統的整體結構是採用管狀形式，其管之內側是整 體結構核心的中心構架，外側是支撐無柱無梁居住空間的外週構架，以 及位於結構平面四角落的附屬構架等由三大構架所構成。此類結構空間 有利於 Skeleton Infill 住宅的實現。

由於 30 層以上規模的 RC 結構體現場施工，工期會相對較長，因此 採用全預鑄工法（預鑄複合工法），甚至梁柱接頭也都採用預鑄，構材 分成淨高段(下層梁上緣至上層梁下緣)的柱、梁、梁柱、及樓板。由於 超高強度混凝土在達到最大壓縮強度後，會發生載重劇烈降低、脆性破 壞的危險。因此曾進行數次結構實驗，以評估所需之高強度箍筋的圍束 量，驗證其安全性。混凝土部分各類構材分別使用不同強度，梁的混凝 土是採用一般高強度混凝土，而梁柱接頭則是採用超高強度，於現場以 超高強度水泥砂漿灌注結合，鋼筋的續接是採用機械式及銲接式。樓板 單元的跨距達 8m 至 10m 並有段差(逆 T 型)以使管線設備收納於當層地 板下，因此採用先拉預力式之地板結構，另為考慮其遮音性，並進行重 量衝擊音測定試驗。據稱採用該結構系統相較於鋼骨構造，結構體部分 可節省 20％至 30％的成本。

4、「CATS」（Core walls And Tubes System）

本構法是於結構體中央的電梯間核心體位置配置兩座厚度 750mm 左 右之ㄈ字型核心牆，以短梁連結兩者，結構外周則配置管狀構架。

因管狀結構若如使用單管，面向室外之外圍柱子間隔須十分狹窄，

難以確保較開放的空間。本構法因併用管狀結構和核心牆，因管狀結構 具耐震性，可採用較細的柱與梁。中央核心牆與外圍管狀結構間的居住

空間部分，因不見梁的存在，故可自由配置隔間牆。本構法是由間組公 司與安藤建設共同開發完成，對於核心牆部分，為確認在高軸力作用下 核心牆邊端部位與角落部位受橫向鋼筋對混凝土拘束效果與變形能 力，曾以三個核心牆 1/3 縮小模型，進行静態反覆載重試驗，通過了結 構性能的驗證。適當評估核心牆和管狀結構各自負擔之地震力，決定最 適當之元件尺寸在耐震設計上極其重要。該系統從實驗結果和結構設計 程式之分析結果的比較，證明了能夠以良好的精確度來評估核心牆在地 震時的動作。另於試設計中並確認了地震時建築物整體層間變形下，外 周管狀具備有效吸收地震能量之高耐震性能，而該構法所需施工成本與 構架式系統接近，但空間使用性及安全性卻更優異。

5、「SQRIM-H 工法」

過去梁柱一體型預鑄構件是，整跨大樑與量柱接頭成一體，柱預 鑄構件則為淨高長，由於速度快其稱之謂「SQRIM（Sumitomo Mitsui Quick RC Integration）工法」（專利工法），是由三井住友建設所開 發。惟因該工法之預鑄構件因龐大而形狀複雜，而且對同一構件有時 需灌注不同強度的混凝土，對於預鑄廠而言在生產過程上會造成較大 的負擔。另因預鑄構件較重，施工時需要大型的吊車等搬運組裝機具，

並且在道路輸送上也造成不便。現進一步改良成「SQRIM-H 工法」，解 決了以往預鑄構件生產過程的複雜化，為一種改良型超高層 RC 結構全 預鑄工法，藉由樑、柱分別獨立製作之預鑄元件構件形狀更為簡化，

各柱樑預鑄構件重量幾乎相同，並可使用較小型的吊車且組裝效率 高，可以達到平均一層樓 4 日的工期，對於品質的穩定性、施工環境 的改善也有很大助益。另該工法具有可適用於難以全預鑄化之井狀架 構的特徵，更適用傳統預鑄結構形式，實例上使用於地上 35 層地下 1 層之超高層塔狀住宅大樓之建造。而大林組的 LRV、JRV-H 工法與該工 法進行統合。

6、其他

其他有熊谷組的 New KHR 構法及鹿島建設的 Super RC Fram 工法等。

有關 New RC 結構預鑄構材的構築方式，各構法基本上的差異看似不 大，但各擁有其專利。經現場訪查時瞭解，一棟建築物從材料（黏著劑等）

到工法（預鑄方法等）涵蓋約 100 多項專利。下例示意圖為公開登載於日 本特許公報的一種工法，僅供參考。國內推動 NewRC，除參考其工法及使 用材料，更宜加強實驗研發。尤其在有限的人力及市場規模下，如何促成 廠商間可以進行合作研發的環境，應是開創與推動新工法的關鍵因素之 一。

第一

第一