採用「五螺箍」設計之 SRC 柱

5.4.1 動機與目的

如圖5.1 所示，近年來有許多採用新型的「五螺箍」(5-Spirals)之 SRC 短柱、

SRC 長柱與 SRC 梁柱接頭之試驗成果出現[26,30,45]，試驗結果證實這種新型的 SRC 構造具有良好的強度、韌性與經濟效益。因此，本研究乃針對「五螺箍應用 於SRC 柱」之主題召開學者專家座談會，討論其是否適合納入 SRC 規範。

圖 5.1 配置「五螺箍」之矩形 SRC 柱斷面示意圖 (資料來源：本研究繪製)

根據學者專家座談會討論的結果，大多數人相當肯定「五螺箍」應用於 SRC 構造之效益。建議可納入我國SRC 構造設計規範的解說（Commentary），並建議 專利權所有人考慮釋出相關之專利權。(註：五螺箍之發明人潤泰集團尹衍樑總裁 已於2008 年夏天公開宣佈將五螺箍之專利權釋放出來，免費提供國人使用。)

「五螺箍」是一種新型的組合式螺旋箍筋，可應用於具有矩形斷面之SRC 柱，

這種創新構想是由尹衍樑博士率先提出，因此又稱為尹氏螺箍（Yin’s Spirals）。五 螺箍的配置方式是以一個中心的大圓螺箍，再搭配四個角落的小圓螺箍交織而 成。由於五螺箍是由五個圓交織而成，其形狀類似奧運標誌，故早期亦有奧林匹 克螺箍（Olympic Spirals）之稱。

「五螺箍」的特色在於突破傳統上螺旋箍筋只適用於「圓形斷面」柱的限制。

五螺箍巧妙的克服了傳統單一螺旋箍筋無法應用於「矩形斷面柱」的困擾，它的

第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說

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四個小圓螺箍對矩形柱「四個角落的混凝土」發揮了良好的圍束效果。此外，由 於螺旋箍筋具有連續性，不像每一支橫箍筋（Rectangular Hoop）均為獨立個體且 需在角隅處以彎鉤來固定，所以螺旋箍筋不僅對混凝土之圍束效果比橫箍筋更 好，更因為不需要角隅彎鉤而節省可觀的箍筋用量。

在施工方面，由於橫箍筋之綁紮較耗費工時，因此若能採用螺旋箍筋，並以 預鑄（Precast）方式來施作，將可大幅降低箍筋綁紮之人力並有效的節省成本、縮 短工期、提昇工程品質與降低工地污染。

關於五螺箍應用於矩形SRC 柱之配置方式，已經由尹衍樑與翁正強等進行一 系列的短柱軸壓試驗[26]、長柱反復載重耐震試驗[30]與梁柱接頭之反復載重耐震 試驗[45]，證實五螺箍可以成功的應用於矩形 SRC 柱上。試驗結果顯示，採用五 螺箍之SRC 柱其「強度」、「韌性」及「經濟效益」三項指標皆優於採用傳統橫箍 者。因此，建築構造中採用五螺箍SRC 柱，對於保障地震來襲時生命與財產安全 具有正面效益。

5.4.2 建議修訂之規範條文與解說

根據上述之討論結果，本研究初步建議將「五螺箍應用於矩形SRC 柱」納入 我國SRC 規範的解說中，亦即在我國 SRC 構造設計規範的第四章第 4.3.5 節「柱 之箍筋」之解說中，增列以下有關「五螺箍」應用於SRC 柱之內容(以下建議新增 之規範條文與解說，以「細明體」之字型表示)：

4.3.5 柱之箍筋

1. 鋼骨鋼筋混凝土柱中之箍筋直徑須為 D10(#3)以上。

（…以下規定與原規範相同，故文字部分予以省略）

解說﹕(本節原有之解說不變，新增以下有關「五螺箍」應用於 SRC 柱之內容) 如圖C4.3.8 所示，近年來有許多採用「五螺箍」(5-Spirals) 之 SRC 短柱、

SRC 長柱與 SRC 梁柱接頭之試驗成果出現，實尺寸之試驗結果顯示這種

新型的 SRC 構造具有良好的強度、韌性與經濟效益[26,30,45]。五螺箍的 配置方式是以一個中心大圓螺箍，再搭配四個角落小圓螺箍交織而成；其 中，四個小圓螺箍主要扮演以下功能：(1)圍束矩形柱四個角落的混凝土；

(2)對大螺箍提供側向束制以減緩大螺箍外擴現象；(3)固定角落的主筋並提 供其側向支撐。

圖 C4.3.8 配置「五螺箍」之矩形 SRC 柱斷面示意圖 (資料來源：本研究繪製)

五螺箍的特色在於突破傳統單一螺箍無法應用於矩形斷面柱的限制，它的 四個小圓螺箍對矩形柱四個角落的混凝土發揮了圍束效果。此外，由於螺 旋箍筋具有連續性，不像橫箍筋均為獨立個體且需在角隅處以彎鉤固定，

所以螺旋箍筋不僅對混凝土之圍束效果良好，亦因不需要彎鉤而節省箍筋 用量。在施工方面，由於傳統橫箍筋之綁紮較耗費工時，因此若採用螺旋 箍筋並以預鑄(Precast)方式來施作，將可降低箍筋綁紮之人力、節省成本、

縮短工期與降低工地污染。

進行五螺箍設計時，大螺箍之圍束直徑可以盡量放大（但仍需符合混凝土 保護層之要求）以圍束柱核心區域之混凝土，小螺箍之圍束直徑可取為約 0.3 倍左右的大螺箍圍束直徑。由於大螺箍需要圍束較多的混凝土，因此設 計時大螺箍之鋼筋尺寸（線徑）通常比小螺箍之線徑大一些，例如大螺箍 之線徑採用#5(D16)鋼筋，小螺箍之線徑則採用#4(D13)鋼筋。此外，宜使 大螺箍與小螺箍具有相同之間距以利互相嵌合。

第五章 其它建議新增或修訂之條文與解說

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關於五螺箍應用於SRC 構造之研究，尹衍樑等[30]首先針對傳統橫箍及五 螺箍應用於矩形 SRC 柱進行一系列短柱軸壓試驗，並採用不同方法設計 SRC 柱之圍束箍筋需求量。Weng 等[26]進行四支五螺箍 SRC 長柱之反復 載重耐震試驗，試驗結果顯示，SRC 柱之遲滯迴圈飽滿，試體的層間變位 角可達6.0% 弧度。此外，翁正強等[45]進行三組五螺箍 SRC 梁柱接頭之 反復載重試驗，其中一組採用SRC 柱接鋼梁，兩組採用 SRC 柱接 SRC 梁。

試驗結果顯示梁柱接頭的遲滯迴圈飽滿，層間變位角可達到4.0%弧度以 上。此種 SRC 梁柱接頭之鋼梁在未經過翼板切削減弱或蓋板補強之情況 下，仍可發揮良好耐震性能。研究結果顯示，SRC 梁柱接頭區之鋼筋混凝 土可以扮演類似「補強式接頭」的角色，使鋼梁與SRC 柱中鋼骨接合處之 銲道受到接頭區鋼筋混凝土的有效保護。