4、1 鋼結構材料 (1) 原料
目前國內煉鋼業可分為兩大煉鋼系統,一為高爐—轉爐 煉鋼,另一則為電爐煉鋼。目前國內以高爐煉鋼者僅有中 鋼,而電爐煉鋼則因投資所需資金較少,因此民營煉鋼多 選 擇 以 電 爐 系 統 為 主 , 以 台 灣 區 鋼 鐵 公 會 的 統 計 資 料 顯 示,目前台灣共有電爐煉鋼業者 17 家,這兩個煉鋼系統所 用的原物料不盡相同,高爐所需的原料以鐵礦砂及焦碳為 主,而電爐煉鋼業則以廢鋼或進口鋼胚為其煉鋼之主要原 料。
由於台灣並不出產鐵礦砂,因此鐵礦砂均由國外進口 供應。每年鐵礦砂的進口量約 1000 萬噸。在焦碳方面,全 年焦碳供給量為 280 萬公噸,其中國內採購量佔整體供給 量的 90%,國外進口量佔整體供給量的 10%。在廢鋼的供 需方面,廢鋼年供給量約 700 萬公噸,國內採購量佔廢鋼 總供給量的 85%左右。事實上鋼鐵業亦為資源回收業,如 台灣之拆船業在全世界多名列前茅,統計從 1966 年到 1997 年共拆船 4709 艘,總排水量達 40306404 噸,見表 4.1。
(2) 鋼板
目前國內僅有中鋼公司生產鋼板,供應鋼構業所需。因 係採用高爐貫化作業方式生產,從煉鋼開始、經精煉、連
鑄,軋鋼、表面處理等製程,直至成品產出均採嚴格的品 質管制,以確保產品品質,目前中鋼鋼板年產量約 120 萬 公噸,其中內銷量約 105 公噸,佔國內鋼板需求之 65%。
由於國際鋼鐵貿易流通相當自由及便捷,不足時可由國外 進口補充。
(3) H 型鋼
型鋼為鋼結構椼架、梁、及柱等基本構材,其生產方式 可經由熱軋或鋼板切割焊接而成,國外目前大部份均以熱 軋方式生產,而國內剛開始設計鋼結構時由於需求量少,
而尺寸規格範圍相當大,在此情形下為滿足設計之需求,
以切割銲接方式生產型鋼,因而在民國 82 年前國內所需 H 型鋼悉數仰賴進口,直至 83 年耗資百億,年產能 60 萬噸 之東和型鋼苗栗廠峻工始發揮替代進口效果。近三年國內 H 型鋼表面需求量約 100 萬噸,東和型鋼之國內市場佔有 率已逐年提升,至 85 年達 62%,另外東和高雄廠新投資設 立 40 萬公噸(生產中小尺寸 H 型鋼)之第二型鋼廠而桂裕年 產能 60 萬公噸 H 型鋼廠亦將投產,國內 H 型鋼市場將可 自給自足,鋼構業所需 H 型鋼料源將不虞匱乏。
(4) 鋼材價格
過去幾年國內鋼材價格穩定,見表 4.2,主要原因係國 內鋼材已進入國際市場具國際競爭能力價格均比照國際鋼 鐵行情訂定,除 1995 年因神戶地震而波動較大外,漲跌幅 度不大;由於鋼材料源充裕,故鋼結構建築施工進度較易
於掌控。此可避免營建工程因材料短缺問題,致價格暴漲,
造成營建工期延誤,營造廠被迫停工待料,增加承擔額外 之機具租賃,融資利息等經營成本。
4、2 鋼構廠設備需求
鋼構物施工絕大多數在製程工廠內部組製完成,是故其 相關之基礎設備機具亦需求較多。如電腦繪圖設備、材料 及尺寸檢查設備、製造工廠各種CNC電腦控制設備、各種 組合、切割、電焊和噴砂油漆設備以及各種類型之起重設 備等。鋼構造物之設備使用屬〝定點性〞,不若傳統鋼筋混 凝土構造物所需之設備屬移動性較高之〝多點性〞作業,
因 此 設 備 經 濟 性 上 , 鋼 構 造 物 所 需 之 設 備 在 長 期 方 面 應 較 為經濟。
建立鋼構廠通常須要廣大的廠房,堆積埸,假安裝埸地 等,其土地成本及建築成本甚為龐大。而其大量採用機械 設備,這些設備亦甚為昂貴,表 4.3 即為一個鋼構廠所需 的設備種類,這些設備有的單價高達上千萬,甚至逾億元。
可說鋼構廠亦為一個成本密集的工業,如國內鋼構公司資 本額有上百億者。因此如何維持一個鋼構廠的運轉規模甚 為重要,目前參加台灣鋼鐵公會鋼結構專業小組的廠家有 42 家,而其中有統計資料之 37 家鋼構廠總產能為 148 萬 噸/年,而未參加鋼構小組的小廠家總產能之和可能亦在百 萬噸左右,因此國內鋼結構之總產能應在每年 200 萬噸以
上,但國內目前鋼結構之使用並不普遍,每年之鋼骨用量 不到百萬噸,因此業界常以削價競爭,市場混亂,甚而造 成結構安全的隱憂,而不少鋼構廠亦處於停工中,亦屬經 濟資源的浪費,宜儘速實施鋼構產業分級制度,建立產業 秩 序 , 並 推 廣 鋼 結 構 之 使 用 , 減 少 投 資 的 浪 費 。
表 4.3 鋼構廠之設備需求 項目 設備名稱
1 圓型鋸床或帶型鋸床 2 移動式自動瓦斯切割機
開槽專用切割機
大型龍門自動瓦斯切割機 電離子自動切割機
3 鉆孔機
˙直立式鉆床 16φmm 以上
˙旋臂式鉆床 30φmm 以上
˙門式旋臂鉆床 30φmm 以上
˙電磁式電鉆 16φmm 以上
˙三向多軸鉆床(H 型鋼用)16mm 以上
˙NC 型鉆床 16mm 以上 4 沖壓機 100T 以上
100T 以上、300T 以上、1000T 以上 5 噴砂及噴漆設備
6 端面銑床 7 半自動電銲機 8 自動電銲機 9 銲條乾燥箱
10 廠房軌道式吊車包括 L 型、門型以上 2T~5T、5T~10T、10T 以上
11 其他之起重機
12 萬能試驗機(容量 50T 以上)
13 超音波探傷設備或放射線檢測設備 14 磁粉探傷設備
滲透液探傷設備
4.3施工經濟性
鋼 結 構 與 混 凝 土 依 施 工 之 經 濟 性 作 評 估 與 比 較 鋼 構 造,因製作前需先予確認材料及施工方式,並依材質、規 格、種類、尺寸後始決定訂單,又製作圖(施工圖)亦另需 詳細繪製以供製造,不若鋼筋混凝土構造物施工之取料與 施工可同時進行,因此在施工前之前置作業較長。然而鋼 構造於工廠製造完成後再運至工地進行組裝,其吊裝可連 續進行,不若鋼筋混凝土,如釘模、灌漿、養生、折模等 有階段性之限制,無法連續,期間自然延長。而鋼構物於 工地現場之環境污染,交通影響以及民怨抗爭之種種社會 成本可降至最低。
在 安裝方面,鋼結構可配合工程進度需求規劃吊裝順 序,以提供工廠製造依據,並藉由工地吊裝計劃,有系統 安排作業流程,使吊裝作業順利完成,工期得以掌控,縮 短工期節省施工成本。對超高建築可使用塔式吊車作業施
工,特殊性及大跨距建築可於工地先行組裝後,一次完成 吊裝, 減少施工困難度,而達到預期效果並節省成本。在 安裝過程中,工安設施配合作業,減少施工危險性,確保 安全。並可減少周圍環境污染破壞及噪音影響。
另外,〝時間即是成本〞,對投資者而言是毋庸置疑 的事實,鋼結構之施工速度與效率是鋼筋混凝土結構所無 法匹敵的,鋼結構之工期較短,對總造價成本而言,可提 供 一 非 常 有 利 的 先 決 節 約 條 件 , 尤 其 可 提 早 完 工 以 供 使 用,並得提前回收其投資成本,減低投資成本之利息負擔。
4、4 施工環境及拆除作業
鋼結構之施工為乾式工法,在施工過程可避免不必要之 環境污染。在材料之運送,可於夜間時段進行,減低對都 會區日間交通衝擊或影響,混凝土在夜間進行施工將會有 噪音或污染及施工品質等問題。鋼結構構件在工廠加工,
製作精度高且品質優良,工地現場作業屬組裝作業,對配 合工作影響較小,有利工期控制。
在 設計上鋼結構提供建築設計多樣化及立體化之創意 空間,使建築物呈現多彩多姿之變化,提昇整體環境之美 觀。且因其品質優異,故樑、柱之設計斷面可較小,可增 加建築物使用空間。而在建築設備上,大樓之通訊及管路 與消防等設備日新月異,隨需求性變更機率大,鋼結構建 築較易配合變更。
當結構因生命週期或變更用途,無法滿足功能之要求,
必需拆除時,舊有混凝土大樓拆除易產生粉塵,廢棄混凝 土等之大量垃圾,而鋼結構大樓拆除後不僅無此困擾且大 量鋼材得以回收再利用,或將回收廢鋼當作國內民營煉鋼 廠以電弧爐煉鋼之原料,具有資源再生之剩餘價值,而減 低廢棄物理上的問題,免除對生態環境之衝擊,且對資源 再次利用與環境保育共生共榮,更能達到居住環境綠建築 之理想目標。
4、5 鋼結構與混凝土大樓施工期及成本之比較
臺灣因處地震帶上,高樓結構系統之耐震性更愈趨受到重視,鋼結構 對耐震性之功能遠比混凝土為佳,且樓層越高鋼結構施工期之優勢差 異性更大,是故 20 層以上超高大樓採用鋼結構施工顯然為未來之必 然趨勢。至於 12-20 層之中高建築大樓,雖然在防震及扺受風力之問 題上二者差異小,然從經濟面之考量鋼結構仍較混凝土大樓略佔些許 優勢。參考文獻 30 曾對在台北都會區及高雄都會區之十四層及十七 層之大樓建築作深入的案例設計比較,發現採用鋼結構之建築物較鋼 筋混凝土建築物之工期可縮短甚多,鋼結構可節省工期約 11~14%。
而在考慮因工期縮短所節省之通貨膨脹,及利息支出,提早完工之租 金收入後,發現採用鋼結構可以對整體成本節省近 26%。此亦可知在 比較鋼結構建築物與鋼筋混凝土建築物時,單純從結構體造價進行比 較,可能無法反映實際上因鋼結構之工期縮短使建築物可提前使用,
因租金及利息所獲取之利益考量。而鋼筋混凝土結構雖造價低但工期 長,期間成本高,相對的整體成本可能反而較鋼結構來得高。
參考文獻
4.1 利比建築工料測量師,英國鋼鐵公司,奧雅納香港公司”台灣地區
中高建築結構之經濟分析”。
樓層數 十四層大樓 十七樓大樓 1.造價結構體 65,203,650 35,920,000 78,693,800 39,027,500 2.基礎造價 8,905,500 9,823,500 10,333,000 11,183,000 3.與時間有關之節
總體成本 38,679,150 45,743,500 37,096,800 50,210,500 樓 板 面 積 ( 不 含 地
4.1 技術性人力經濟性之分析:
鋼結構產業於製程中技術性人力運用含:
鋼結構產業於製程中技術性人力運用含: