緒論

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第一章 緒 論

1.1 前言

自從「九二一集集大地震」之後，台灣民眾對建築物耐震能力與安全性的要 求大幅提高，政府相關部門更是十分重視此一問題。民國八十八年的九月二十一 日是台灣歷史上最悲傷的日子之一，也是作為土木與建築工程界一份子，心中最 沉痛的時刻之一。由於強烈地震的侵襲，使得台灣島上許多鋼筋混凝土(Reinforced Concrete，RC)建築受到重創，也間接的使民眾慎重思考是否有另一種更好的建築 構造可提供選擇。近年來，在國內新增的建築中，鋼骨鋼筋混凝土(Steel Reinforced Concrete，SRC)構造所佔的比例逐漸增加，顯示這種新型的建築構造日益受到建築 業者與一般民眾的歡迎。

從工程專業的觀點而言，SRC 構造可以經由適當的設計，將鋼骨(S)與鋼筋混 凝土(RC)有效的結合起來，使它成為一種更安全與經濟的結構體。因此，SRC 構 造設計之目標在於有效的結合「S」與「RC」兩種構造，使它兼具這兩種構造的優 點。換言之，一個經過適當設計的SRC 構造可以擷取「S」與「RC」構造的優點，

並可以利用彼此互相「截長補短」，進而達到更安全與更經濟的「雙贏目標」[1]。

從「優生學」的觀點而言，我們可以比喻說：「一個經過適當設計的SRC 構造，

就像是S 構造與 RC 構造結婚之後所生的『優生寶寶』」[2]。優生學之目標在於結 合不同的個體以產生更優良的下一代或新品種，其主要的作法是經由擷取被結合 者各自的優點，讓優點儘可能充份發揮出來，並藉以彌補原本個體的缺點。不過，

反觀一個未經用心設計的SRC 構造，不但可能沒有享受到 S 構造與 RC 構造的優 點，反而可能弄巧成拙衍生出更多的問題。因此，如何能夠設計出SRC 優生寶寶 而不是SRC 低能兒，實在是一個成功的 SRC 構造設計者所欲努力達成的目標。

由於SRC 構造具有許多建築與力學方面的優點，因此逐漸受到業主、建築師、

土木與結構技師的青睞。圖1.1 顯示兩種常見的 SRC 梁柱的配置情況[2]。設計者

可以選擇採用包覆十字型鋼骨SRC 柱，或採用包覆填充型鋼管 SRC 柱。以 SRC 柱為例，包覆於鋼骨表面的混凝土主要可以發揮以下功能：(1)提供鋼骨柱防火被 覆；(2)增進鋼骨柱防銹功能；(3)提昇鋼骨柱之抗壓能力；(4)增加鋼骨柱之結構勁 度；(5)避免鋼骨發生局部挫屈。

圖 1.1 SRC 梁柱構件示意圖 (資料來源：參考書目 2)

相對於一般鋼骨(S)構造與鋼筋混凝土(RC)構造而言，SRC 構造的主要優點可 以摘要說明如下[2]：

(一) SRC 構造相對於一般鋼骨(S)構造：

1. 包覆鋼骨的混凝土可以成為良好的防火被覆，也可進一步降低成本。

2. 包覆鋼骨的混凝土可有效的減少鋼骨發生局部挫曲的問題。

3. 相對於一般鋼骨建築，SRC 建築的梁柱勁度較大，若以 SRC 柱取代純鋼柱，

可以增加建築物的勁度，減少大樓側向位移。

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4. 相對於純鋼柱，SRC 柱利用混凝土抗壓的優點提高抗壓能力，有助於降低成 本，並減少超厚鋼板的使用，有助於減少發生銲接缺陷的機率。

(二) SRC 構造相對於一般鋼筋混凝土(RC)構造：

1. 對高層集合住宅而言，採用 SRC 柱取代傳統 RC 柱，能夠減少柱斷面積，增 加實際可用空間。

2. 對辦公大樓而言，若採用鋼管混凝土柱，可在不增加柱斷面積的情況下，提高 柱的抗壓強度與建築物之勁度，非常經濟有效。

3. 若採用鋼管混凝土柱，鋼管亦是澆注混凝土時的模板，並可以提供混凝土良好 的圍束效應，提高混凝土的抗壓能力。

1.2 研究背景與目的

在民國九十三年之前，由於我國「建築技術規則」中尚未明訂SRC 構造設計 之規定，使得國內從事 SRC 構造設計之業者與審查機構缺乏一套依循的標準規 範。因此基於提昇國內SRC 建築工程品質之目標，在內政部建築研究所的大力推 動之下，乃於民國八十三年以專案研究計畫之方式委託中華民國結構工程學會進 行草擬我國SRC 構造設計規範之研究，並由國立交通大學翁正強教授擔任計畫主 持人[3]。經過研究小組多年持續不斷的努力，由資料收集、問卷調查、徵詢學者 專家之意見與密集的研究過程，我國「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」草 案終於在民國九十二年底正式經過內政部審議通過[4]。

由於國內所採用的鋼結構與RC結構設計規範主要係參考美國AISC(American Institute of Steel Construction)[5,6]及ACI(American Concrete Institute)設計規範[7]而 訂定，因此有關SRC規範的研擬係朝結合上述AISC與ACI規範的方向進行，其主要 目的在於使國內的S、RC及SRC三種設計規範能夠具有一貫性。此外，由於日本在 SRC構造方面經驗頗豐，因此國內SRC規範的發展亦適度的參考日本建築學會 (Architectural Institute of Japan，AIJ) SRC規範[8]的經驗，特別是在SRC構造細則與 強度疊加的概念方面。

內政部於民國九十三年一月十六日公佈修正我國「建築技術規則」之建築設 計施工編第二百四十條及建築構造編部份條文[9]。從此以後，我國「建築技術規 則」的建築構造編中增列「第七章：鋼骨鋼筋混凝土構造」，由第496 條至 520 條 明訂SRC 構造之設計相關規定，內容包括設計原則、材料、構材設計、接合設計 與施工等。隨後，內政部並公告我國第一部「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解 說」[10]自民國九十三年七月一日起正式施行，使得國內從事 SRC 構造設計之業 者與審查機構有明確的SRC 構造設計規範可以依循。

自從內政部公佈SRC 構造設計規範以後，對於提昇國內 SRC 建築的工程品質 已經產生相當的正面效益。不過，早期在研擬SRC 規範時(民國 83 至 86 年間)，

有部份條文尚缺乏充分的理論或實驗佐證，因此暫時採取比較保守的規定，其中 包括SRC 構造之結構系統「韌性容量 R 值」、SRC 梁柱接頭之「撓曲強度比值」

限制、SRC 柱之「圍束箍筋需求量」等方面。

近年來，國內外陸續有許多SRC 構造之研究報告與學術論文發表，其中不乏 大尺寸的實驗結果，證實經過適當設計的SRC 構造可以具備良好的強度與韌性。

此外，許多土木技師、結構技師與相關的公會及工程顧問公司之設計者亦反映目 前SRC 構造設計規範確實有部份規定過於保守且不盡合理，並可能造成不必要的 浪費，實有儘速檢討修訂之必要，以使我國SRC 構造設計規範能夠更為合理。

1.3 研究方法及過程

本研究針對工程界反映SRC 構造設計規範中，部份過於保守之條文規定的，

進行深入且有系統的探討。首先，將收集近年來國內外發表之SRC 構造相關研究 報告與論文，同時針對國外先進國家之SRC 構造相關設計規範進行瞭解，接著研 讀與分析這些文獻與法規，並檢視新的SRC 構造實驗結果，以探討其對我國 SRC 構造設計規範修訂之參考價值。

本計畫在研究過程中針對以下三項主題進行深入的分析：

(1) SRC 構造耐震設計之結構系統「韌性容量 R 值」之合理性；

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(2) SRC 梁柱接頭「撓曲強度比值」限制之合理性；

(3) SRC 柱「圍束箍筋需求量」之合理性。

本研究亦舉辦學者專家咨詢座談會，邀請對象包括學術界、工程顧問業者、

建築師、土木技師、結構技師及相關公會等代表，以期充分交換意見與集思廣義。

最後本研究小組提出具體的規範條文修訂建議，以使我國SRC 構造設計規範更為 合理完善，研究步驟流程圖如圖1.2 所示。

圖 1.2 研究步驟流程圖(資料來源：本研究繪製)

收集國內外發表之SRC 構造 相關研究報告與學術論文

瞭解美、日等先進國家SRC 構造 設計法規之新發展

研讀與分析重要SRC 構造 文獻與法規

檢視與分析SRC 構造 實驗結果

主要檢討項目

1. SRC 結構系統「韌性容量 R 值」之檢討 2. SRC 梁柱接頭「撓曲強度比值」之檢討 3. SRC 柱「圍束箍筋」需求量之檢討

舉辦學者專家咨詢座談會 交換意見與集思廣義

研擬SRC 規範建議修訂條文解說

撰寫本研究報

1.4 研究內容

本研究係針對目前我國SRC 構造設計規範之中部份條文規定過於保守或不盡 合宜的問題進行深入檢討，期望研究成果可提供未來修訂 SRC 規範之參考與依 據。本研究共分為六章，其主要內容如下：

第一章：緒論。本研究首先介紹SRC 構造之特性、相關研究背景與目的，並說明 本計畫之研究方法與內容。