鋼骨結構特有分項工程施工災害

鋼骨結構是超高層建築物唯一可行的構築方式，其整體結構的穩定 與施工階段的問題，都會對結構本身以及週遭環境的安全造成重大的影 響，建築物的超高樓化，並不會對將來的使用者以及週遭的人事物帶來 多大的好處，反倒是在設計與施工階段埋下的危險因子，將會影響建築 物週遭的人事物直到建築物拆除為止。超高層建築除了因為大規模化，

所以作業內容大增並且複雜許多，造成作業效率降低，工期拉長，並且 危險性也增加非常多，因為結構體變大，耐風耐震與防火的要求自然會 增加很多。

電銲優劣是影響鋼構件及整體結構強度的主原因之一，鋼骨結構的 鋼材加工可分為工廠電銲與工地電銲，由於工廠電銲的施工環境穩定以 及專業電銲機具、人員的配合，再經由建築公司的監造，銲接品質比較 容易接近設計值的要求。相反的，建築工地現場的銲接作業，由於工作 環境多屬高空作業，又容易受天候影響，所以電銲品質原本就不容易控 制，再加上鋼骨接續的部分一定要透過工人的現場電銲，如果沒有詳加 檢查，很可能會在銲接處產生應力集中，因此需要特別重視現場電銲不 良所產生的影響。唯有正確的鋼結構設計配合嚴格的施工品質，才能真 正達到鋼結構設計的強度。

施工及吊裝作業時，鋼骨組立之作業內容依其作業流程可分為柱的 組立、梁的組立、臨時螺栓的安裝、電銲施工與檢驗、高強度螺栓安裝 與檢驗。可能會發生的施工問題列舉如下：

一、選用不當的鋼結構構材

依構材可銲接與否約可分為三類：

1.銲接結構用鋼材：可銲接而且延展性良好。

2.薄板材、冷軌加工材及鑄鋼：可以用於銲接結構。

3.非銲接結構之鋼材鐵材料。

國內鋼骨建築大量採用巨型銲接箱型鋼，其力學特性除了 因為銲接造成殘留應力外，與國外比較常使用的熱軌工型鋼並 無太大不同。可是對於鋼板材料的選用應該要非常小心，不同 型號的鋼板材不可混用，主要樑柱所選用的鋼材或是需要使用 電銲的鋼材，應該要依照美國銲接學會所編定的銲接規範。

另外，高層建築常使用的厚鋼板，容易在軌製過程中含有 夾層，因此須對厚度 25mm 以上的鋼板進行超音波檢測或其他 可靠的方法檢驗。

二、銲接施工不良

1.氣溫在 O oC 以下時，未經預熱不得施作銲接作業。雨天 或相對濕度超過 85%時也不可施作銲接作業，如果在室內 施工必須先確認銲接部位無水份後，才可進行銲接作業。

2.風速超過施工規範所規定的大小時，必須具有防風設備才 可施作銲接，如果風速超過每秒 2m 時，除非有防風設備

，否則不可施行氣體遮護銲接。

3.氣體遮護電弧銲接(GMAW)所使用的遮護氣體，其水份含 量不可高於 0.05%。

4.銲接所使用之銲線及銲藥的搭配，必須依照規定施作，不 可隨意更改。

5.背墊板及起弧端板必須配合開槽方式適當使用，背墊板必 須使用與母材同等級的鋼材。

6.銲材烘乾規定

(l)銲條及銲藥必須儲存於密容器內，除了當日需用量以 外不可任意開啟，並且必須保持乾燥以免損壞。

(2)低氫系被覆銲條，除非另有特別規定，否則在銲接之 前應該先行烘乾。

(3)低氫系被覆銲條容許曝露於大氣的最長時間，應該依 照施工規範相關規定辦理。

7.銲接前預熱鋼材與控制電銲層的溫度，對銲接品質有很重 要的影響，可以防止電銲產生裂紋或變形，亦是防止銲道 龜裂發生的重要方法，預熱及電銲層的溫度，受構材碳當 量影響，因鋼構廠商不同而異，實際使用時應該參考鋼廠 提供的計算公式，計算其適當溫度。

8.銲接施工注意事項，依照「建築工程施工規範」規定：

(1)銲接必須依照 AWS Dl.l 結構銲接規範進行。

(2)銲接必須注意銲料是否完全熔透，尤其要避免電銲起 點的熔透不足、夾渣、燒缺或龜裂。

(3)銲接應儘可能採用平位銲接。

(4)銲接所採用的方法及程序，必須要考慮銲接時所產生 之熱是否可以平衡，以減少不必要的變形與過大的收 縮應力。可以考慮使用適當的冷卻設備，以避免過大 的銲接熱量影響鋼材材質。

(5)銲條之最大尺寸，

a.採用平位銲接時，除了根部之外，均為 8cm。

b.橫向角銲為 6cm。

c.平位角銲的根部銲接及有背板的平位對銲之根部銲 接，其開口大於 6cm 者，均為 6cm。

d.立位及仰位銲接為 4cm。

e.對銲的根部銲接及其上述以外之銲接為 5cm。

(6)角銲根部以上的每層最大銲厚及對銲之各層最大銲厚 a.槽銲根部為 6cm。

b.平位銲接根部以上每層為 3cm。

c.立位、仰位及橫向銲接根部以上每層為 5cm。

d.根部一次最小銲厚，必須以可以防止龜裂為限。

(7)一次銲成的最大角銲長度：

a.平位銲接為 10cm。

b.橫向及仰位銲接為 8cm。

c.立位銲接為 13cm。

(8)在已銲金屬上施行銲接之前，必須將熔渣刮除，並且 將銲接部與其鄰近母材刷乾淨。

(9)不使用背板的對銲，在背側銲之前，必須將根部銲接 處鑿磨至堅實金屬裸露，使用背板的對銲，必須將銲 著金屬熔入背板。

(10)對銲接縫端必須有堅實的銲著金屬，在接縫端必須延 接相同端形的補助板，使銲接沿至構材的邊端之外，

等銲接部份完全冷卻後，在將補助板除去，並且將端 部與構材邊緣修齊。

(11)銲接剪力釘的鋼板面必須處理清潔，不得有其它污雜 物。

(12)剪力釘在每次開始正式植銲前，至少應先試銲 2 只，

以檢視電銲機及銲槍的操作與調整是否適當，並將試 銲完成的 2 只剪力釘，依規定進行銲接試驗，合格後

才可繼續施工。

9.銲道檢驗方法

(l)目視檢驗:參照 CNS 13201「鋼結構銲道目視檢測法」之 規定。

(2)非破壞性檢驗分類如下:

a.滲透液檢驗法(PT)：參照 AWS D1.1 第 6 章之規定。

b.磁粒檢驗法(MT)：參照 CNS「鋼結構銲道磁粒檢測 法」之規定。

c.超音波檢驗法(UT)：參照 CNS 12618「鋼結構銲道超 音波檢測法」之規定。

e.放射性檢驗法(RT):依照 CNS 13020「鋼結構銲道射 線檢測法」之規定。

三、高強度螺栓破壞

構件與螺栓頭或螺帽的接觸面，與螺栓軸線的傾斜度不得 大於 1:20，否則應使用斜墊圈。螺栓安裝時必須施加預力，施 加的預力大小因螺栓的直徑及型號而不同，必須依照相關規定 辦理，而所施加的預拉力一般都已超過其降伏拉力，拆下後將 會產生永久變形,若是再重新安裝使用，會因為塑性變形導致強 度不足，所以使用過後的螺栓不可重複使用，其螺牙帶有傷痕 銹蝕者亦不得使用之。

安裝時不可使用鎚擊入孔，如果不能用手將螺栓入孔，可 以用沖銷穿過校正，如果仍然無效時，可以考慮以鉸孔方式擴 孔，擴孔後的孔徑仍然不得大於設計孔徑 2mm，如果超過設計 孔徑時，應該塞銲後重新鑽孔。高強度螺栓必須使用動力鎖緊 器鎖緊，如果無法施工時，可以使用手動扳手鎖緊，鎖緊方法

及程度必須依照相關規定辦理。而螺栓群的鎖緊工作，應該由 中間向兩側，上下及左右交叉進行，避免相對的螺栓受影響而 鬆動。

四、鋼架構件組立時倒塌

豎向構件未能自立穩定前，應於二垂直方向上加側撐，而 吊放 12m 以上的構架，在吊索鬆開之前，必須使用臨時支撐固 定，以保持側向穩定性。

鋼結構建築物進行組裝時，逐層構築永久性樓版，在已完 成的最上層永久性樓版上方，所組立的鋼骨構架不宜超過八層 或 24m。已完成的最高樓版層上方，尚未以銲接固定或用永久 性螺栓鎖定的鋼骨構建，應適當固定之，並且不宜超過四層或 12m，嚴格要求現場人員按圖施工。

五、鋼樑穿孔不當

由於要允許各種管線連通，所以必須要在鋼樑腹板上開孔

，開孔形狀及大小，都會折減鋼構桿件之強度及勁度，並且會 有應力集中的情形，所以開孔位置要避開應力較大的地方，並 且要限制開孔的孔徑大小。可以在開孔周圍用鋼承鈑進行補強

，以降低開孔對構件強度所產生的影響。

六、剪力釘銲接不合格

剪力在施工完成後，都應該目視檢查，並且以每 100 只抽 取 l 只的比例，做錘擊彎曲試驗。將剪力釘錘打彎成與垂直面 成 15 度，若目視檢查有銲接缺陷的剪力釘，應向缺陷相反的方 向錘擊之，檢查銲道有無裂痕，合格時保留彎後狀態，不合格 則重銲。

七、防火被覆施工品質不佳

鋼材料有不耐高溫的缺點，可以由美國 911 雙子星大廈倒 塌事件看出防火被覆的重要性，防火被覆的厚度和材料影響防 火時效甚大，所以防火被覆施工時應該確實按圖施工並且遵照 相管規定。

表 2-4 鋼骨結構特有分項工程施工災害與防制對策

高強度螺栓破壞