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第二章 審查內容重點

第 一 節 日 本 New RC 之 發 展 經 驗

日本於 1981 年導入所謂新耐震設計法而修正建築基準法施行令,其中 指出「高度 60 公尺以上建築物的結構計算,必須為建設大臣認定之可確認 該建築物結構強度上安全的結構計算」。但是並未出示具體的結構計算法。

日本高層建築物構造評定委員會(1986 年 6 月)提出動力分析用地震力,將 建築物耐用年限中可能遭遇 1 次以上地震定義為等級 1 地震,過去及將來 可能之最強地震定義為等級 2 地震,標準地震波形必須使用具地區特性之 地震波形,及含有長周期成分等之地震波形共 3 地震波以上。地震的強度 規定,支持層為堅實地盤,並具有剛強地下部分的建築物,地表面的地震 最大速度,等級 1 地震為 250mm/sec 以上,等級 2 地震動為 500mm/sec 以 上。

根據新耐震設計法,雖說日本已可建設超高層建築物,但是 RC 結構一 直以來被認為缺乏韌性,耐震性尚有令人無法安心的地方,因此根據行政 指導持續長期間被限制於 20m 以下之低樓層建築。而經過多次震災的經驗 後,產官學協力進行實驗性研究,開發出對地震具足夠韌性抵抗的 RC 構造 技術。更因 RC 結構具有高遮音性,樓板振動問題較小等優點,適合高層化 集合住宅,最近幾乎與鋼結構同數或以上之 RC 造超高層建築物取得國土交 通大臣的認定。造成此契機的是,日本建築中心所設立「高層鋼筋混凝土 造技術檢討委員會」(1985 年 1 月)和以使用高強度 RC 構造技術開發為目標 之「鋼筋混凝土造建築物之超輕量‧超高層化技術的開發」(通稱 New RC 計劃,1988~1993)總合技術開發計劃。

隨著大規模集合住宅的需要,從 1970 年代末以大型建設公司為中心進 行了建設高層 RC 造集合住宅之技術開發,同時也向日本建築中心提出接受 評定之案件。但是,當時審查專家側及受審查設計者側對於高層 RC 造之技

法。

建議之結構設計方針為,形成韌性梁先行降伏的降伏機構,期待結構物 塑性化的同時,也要防止導致建築物崩壞之構材的脆性破壞。委員會設置 當初並無技術標準等,大型建設公司提出其獨自檢討之設計方法或施工方 法出席檢討委員會,與學識經驗者之委員進行攻防,於相互試行錯誤中產 生出新的技術。但是中型建設公司或設計事務所接受檢討委員會審查時,

漸漸失去企業的技術獨自性,學識經驗之審查側累積更多的經驗知識,檢 討委員會對於申請者漸漸變成進行技術指導,名稱也變更為「高層鋼筋混 凝土造技術指導委員會」,1998 年委員會活動結束。此技術檢討(指導)委員 會,對於高層 RC 造建築物的設計‧施工技術能於中型建設公司間普及扮演 著非常大重要的角色。

建設省鑒於高層住宅建設需要升高,提出「New RC 計劃」針對建造高 強度混凝土及鋼筋之 RC 造超高層建築物時必要的技術開發,得到民間建設 公司及大學關係者之協力而得以實施。研究活動分別為高強度混凝土、高 強度鋼筋、構造性能、設計、工法等分科會。對象之材料為,抗壓強度 300~1200kgf/cm2之混凝土和降伏強度 4000~12,000 kgf/cm2的鋼筋,根據 此研究,600 kgf/cm2為止的混凝土,7,000kgf/cm2為止的鋼筋得以實用化。

此外,也製作出高強度混凝土的配比設計和品質管理基準,高強度鋼筋之 製造及使用基準,確立材料、結構構材、架構之基本性能評價法。有關結 構設計製作出地震反應評價指針、結構設計指針,關於施工也製作出標準 施工指針。結構設計方法中,對於等級 1 地震之性能目標為,結構構材及 非結構構材不得產生破壞,對於等級 2 地震則為,除根據地震反應分析確 認其不會倒塌外,並以靜力側推分析確認架構之降伏機構及水平強度。另

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外於設計用地震定義工學上的基盤位置,考慮由於地盤的放大效應,及水 平 2 方向地震和垂直地震的影響。

日本更於 2000 年 6 月導入「界限強度計算」之新結構設計方法。於超 高層建築物之特例中指出「超高層建築物之結構計算,因應建築物之構造 方法、振動性能等,必須依據建設大臣所定基準進行結構計算,連續把握 載重及外力導致建築物各部所產生的力量及變形,才可確保建築物結構強 度上安全」。進一步要求確定性能的結構計算(歷時反應分析),成為評定時 必須審查的焦點。此外,超高層建築物之結構性能評價開放指定性能評價 機關,各自根據所製作之「歷時反應分析建築物性能評價業務方法書」實 施評價業務。

目前日本於高層建築物之設計,有關設計地震波為,從代表性觀測地震 波中考慮建設地及建築物之特性適切選取 3 波以上,等級 1 地震最大速度 為 250mm/sec,等級 2 地震最大速度為 500mm/sec,而將其乘上地震地域係 數之值基準化,進行結構性能之檢討。建築物之地震反應分析方法,必須 為可評價結構物主要部分的破壞及建築物崩塌的方法。實際的做法為,將 結構物進行預設水平力分布之側推分析,定出彎曲剪力質點系模型的恢復 力特性,針對輸入地震進行彈塑性地震反應分析。推定建築物與地盤之動 態相互作用大的時候,則使用考慮其影響之質點系模型。

質點系模型的反應無法評價結構構材所作用之力與變形,因此對於等級 1 地震,從(a)最大層間位移角大小,(b)從大於質點系模型最大層剪力之層 剪力,根據架構靜力側推分析所得結構構材之應力值,來確認結構構材不 會發生破壞。對於等級 2 地震,從(a)最大層間位移角之大小,(b)層之最 大塑性率大小,(c)於超過質點系最大可能地震反應之變形,根據架構靜力 側推分析所計算構材的塑性率及脆性破壞寬裕率的大小,確認建築物不會 崩塌。

關於高強度材料之想法為,高強度混凝土之製造被要求比通常之混凝土 有更安定的材料品質及更確實的製造管理。強度超過 600 kgf/cm2之混凝

通常高強度混凝土使用於垂直構材的柱,使用柱模擬構材澆置混凝土,

進行確認結構體強度之實大試驗,決定配比。決定養護試體強度與結構物 強度之修正值時,採取之流程為,(1)於與實結構體相同斷面尺寸之柱模型 澆置混凝土,(2)於各材齡從模型試驗體鑽心取樣測定其抗壓強度,(3)同 時測定標準養護試體之強度。這種試驗因為花費大量時間及費用,目前也 有使用簡易隔熱養護層,來推定結構體混凝土強度的方法。

日本 2000 年 6 月建築基準法之修正,規定未符合 JIS A 5308 之混凝 土必須經過大臣的認定,當初混凝土標稱強度最大值為 400kgf/cm2,即超 過此強度則必須經過認定。目前 JIS A 5308 之最高混凝土強度已包含到 600 kgf/cm2

高強度鋼筋根據成分調整和延壓及熱處理所製造出,因為瓦斯壓接或焊 接續接器等加熱類型之續接器會使鋼筋母材之金屬組織產生變化,很難得 到與母材同等的強度,因此通常使用套管續接器及填充式續接器等機械式 續接器。高強度鋼筋 USD685 所使用續接器的方法有(1)將螺紋節鋼筋以連 結器作機械式接合,(2)將螺紋節鋼筋以連結器連接,於續接器內注入填充 材加以固定,(3)異形鋼筋相互的一方以螺栓固定,他方透過套管以水泥砂 漿固定等。梁通常採用上述(1),(2)的方法,柱則大多採用(3)的方法。續 接器性能依所定判定基準以單體試驗結果來判定。

高強度混凝土欠缺到達抗壓強度後的韌性,會引起急劇的破壞。控制此 急劇強度降低的方法為使用強度鋼筋的橫向圍束效果。橫向圍束效果隨著 (橫向補強筋比 X 補強筋降伏強度)增大,其達到抗壓強度後的強度降低將 變小,抗壓韌性可大幅改善。

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對於施工計劃之檢討,應(1)把握現場條件:如基地條件、道路條件、

輸送條件、近鄰條件、氣象條件等,(2)檢討施工的妥當性:如結構條件、

作業狀況、外部安全、機械設備、計測設備等。關於工程計畫上應檢討事 項如,(1)結構特殊性和問題點,(2)起重方法與建物形狀,(3)起重機械之 種類和特徵等。對於構築工法之選定可考慮構材之預鑄化、系統化,確保 結構體之品質、縮短工期、有利於現場施工之簡略化、施工之安全性。

一般結構體工程期間,約佔工期的 50%~80%,計劃初期階段之構築工法 的選定對整體工期之影響非常大。另外,決定整體工期時,從基礎工程到 標準層為止之期間和裝修期間,難以考慮工期的縮短,因此標準層每層設 定為幾天的循環工程變成重點。關於循環工程之檢討事項有(1)起重機配 置、台數、機種,(2)循環工期日期,(3)混凝土澆置方法,(4)現場預鑄之 構材製作,(5)工區分割之檢討等。

力,產業界對高強度材料(高強度混凝土、高強度鋼筋及續接器、錨定 器、高強度箍筋等)的全力開發,政府單位配合提出五年的國家級發展 計劃(New RC 計劃),進行建築基準法的修正,規定未合乎當時規範可使 用範圍之建築材料必須經過建設大臣的認定;學術單位等更於日本建築 中心組成「高層鋼筋混凝土造技術檢討委員會」與接受評定之業界共同 討論,產生新技術,之後改名為「高層鋼筋混凝土造技術指導委員會」

將累積之新技術,推廣到有意願參與的各業界。目前日本超高樓層之審 查已開放到 14 個機構,惟提出之性能評價單格式相同(參考資料一、二)。

本案「超高強度鋼筋混凝土建築設計施工審核要項」之擬定,正期 待如日本建築中心之「技術檢討(指導)委員會」發揮技術的累積及推廣 的使命,除目前國內「特殊結構委託審查原則」外,將針對超高強度鋼

本案「超高強度鋼筋混凝土建築設計施工審核要項」之擬定,正期 待如日本建築中心之「技術檢討(指導)委員會」發揮技術的累積及推廣 的使命,除目前國內「特殊結構委託審查原則」外,將針對超高強度鋼

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