中 華 大 學

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碩 士 論 文

題目:建築工程結構材料用量之統計與分析

以新竹地區 R.C 住宅為例

系 所 別:土木與工程資訊學系碩士班 學號姓名:E09304002 王 坦 指導教授:李 錫 霖 博 士

中 華 民 國 九十七 年 八 月

摘 摘 摘 摘 要 要 要 要

結構材料的用量，關係著建築物的結構安全與建築成本，然而鋼 筋混凝土仍是目前國內建築業使用最為普遍的一種工程材料。

本研究擬探討與統計自民國 92 至 96 年間，新竹地區集合住宅 建案結構體單位面積之材料用量，進而蒐集以三十二棟集合、透天住 宅，區分為中、低樓層之實際建案所用的結構材料數量，透過統計學 之散佈與迴歸分析圖，以分析目前在該地區不同樓高之鋼筋混凝土結 構物在柱、梁、版、牆等部位的單位面積材料用量情形。

希望藉由本次得之不易的建案資料，可作為該地區未來在住宅建 案初步規劃階段的結構設計與成本架構之建議與參考。

關鍵字:單位面積材料用量、統計學、散佈圖、迴歸分析圖

誌 誌 誌 誌 謝 謝 謝 謝

回首研究所這段學習的歲月，可說是在我的求學過程中最難以忘 懷的一段經歷，因為我要感謝恩師 李錫霖博士，在我進修與論文撰 寫的過程中給予細心的指導與教誨，使我能將理論方法與實務經驗相 結合，並啟發研究與思考能力，使本文能順利完成，在此謹致最深的 謝忱與敬意。

同時要感謝本校土木與工程資訊學系教授 張奇偉博士，於論文 口試期間給予的引導和指正，使得本文之架構與內容更加充實完備。

另本文所收集的建案，係由同業諸位好友所提供的珍貴資料，使本文 得以如期完成，特此致謝。

最後，謹以此論文獻給關心與鼓勵我的家人父母、兄姊，因為有 你們的支持，才能讓我無後顧之憂的堅持到最後，順利完成學業，特 此致上最高的敬意與愛意。

王 坦 謹致 中華民國九十七年八月

目 目

目 目 錄 錄 錄 錄

摘要

致謝

目錄

表目錄

圖目錄

第一章 緒論

1-1 研究動機與目的 ¹

1-2 研究範圍與內容 ²

1-3 研究方法與步驟 ³

第二章 文獻回顧

2-1 相關定義說明 ⁷

2-1-1 建案樓高之區分 ⁷

2-2 鋼筋混凝土結構系統 ⁹

2-3 結構體材料單位用量與統計 ⁹

第三章 結構體材料單位用量分析與統計方法

3-1 概述 ¹¹

3-2 統計方法說明 ¹³

第四章 研究案例

4-1 概述 ……… ……… ………...…… …17 4-2 結構體材料單位用量統計分析 ²¹

第五章 結論與建議

5-1 結論 ⁴³

5-2 建議 ⁴⁴

參考文獻

表目錄 表目錄 表目錄 表目錄

表 2-1 建築物高度分類表………⁸ 表 3-1 案例狀況說明表………¹⁷ 表 4-2 各建案結構體材料(鋼筋)用量統計表………²⁶ 表 4-3 校舍工程結構體材料(模板)用量統計表…………²⁷ 表 4-4 校舍工程結構體材料(混凝土)用量統計表………²⁸ 表 4-5 結構體/樓高單位面積材料平均用量表 …………²⁹ 表 4-6 歷年結構體單位面積材料用量對照表(住宅)……³⁰ 表 4-7 結構體單位面積材料用量統計表(校舍)…………³¹

圖目錄 圖目錄 圖目錄 圖目錄

圖 1-1 研究流程圖...6

圖 3-1 房屋建築結構設計流程 ...12

圖 4-1 單位面積鋼筋用量散佈與迴歸分析圖 ...32

圖 4-2 單位面積柱鋼筋用量散佈與迴歸分析圖...33

圖 4-3 單位面積梁鋼筋用量散佈與迴歸分析圖...34

圖 4-4 單位面積版鋼筋用量散佈與迴歸分析圖...35

圖 4-5 單位面積牆鋼筋用量散佈與迴歸分析圖...36

圖 4-6 單位面積模板用量散佈與迴歸分析圖...37

圖 4-7 單位面積混凝土用量散佈與迴歸分析圖 ...38

圖 4-8 單位面積柱混凝土用量散佈與迴歸分析圖 ...39

圖 4-9 單位面積梁混凝土用量散佈與迴歸分析圖 ...40

圖 4-10 單位面積版混凝土用量散佈與迴歸分析圖 ...41

圖 4-11 單位面積牆混凝土用量散佈與迴歸分析圖 ...42

第一章 緒論

1-1 研究動機與目的

1. 研究動機

台灣在經歷了 921 大地震之後，許多建築物如同遭遇了一場無情的浩劫，

因此引起了大眾對於房屋抗震性能之重視，政府相關部門也立即對國家之設 計規範進行檢討，重新修訂我國｢建築物耐震設計規範及解說｣，將台灣地區 所設計之地震力加以提高。

由於設計地震力的提高，在 921 地震後所設計興建之房屋建築物，其結 構體材料用量的變化如何?到目前為止，尚無相關文獻可資引用。因此本研究 希望透過實際建案的資料蒐集與統計分析，來探討現階段各種不同樓層高度 的建築物結構體之材料用量變化，以作為結構設計與成本效益評估之參考依 據。

2. 研究目的

依據前述，本研究擬蒐集新竹地區不同樓高之住宅建案，依分層之結構 單位面積材料用量做統計分析，以期能達成下列目標:

(1)藉由不同樓高建案的結構材料用量之統計與分析，可瞭解該地區集合 住宅其單位面積材料用量的現況。

(2)經由建案各分層單位面積之材料用量統計與分析後，瞭解樓層高度與 材料用量之相互關係。

(3)依單位面積材料用量之統計成果，並透過統計法之散佈及線性回歸分 析，可作為新竹地區住宅結構設計與成本架構初步規劃之參考。

1-2 研究範圍與內容

1. 研究範圍

由於科技進步，建築工程施工技術及工法也不斷創新，而許多強調具耐 震制震結構的建築物也紛紛推陳出新，因此若要將所有不同結構性質的建案 作全面性的調查、統計與分析，除有限的時間外，實際案例的取得實非易事，

有鑑於此，本研究僅針對較普遍的鋼筋混凝土建案進行資料的蒐集與分析。

所蒐集的案例，以新竹縣、市為主要範圍，依建物樓層數區分為中、低 樓層，再細分其不同結構部位，以統計與分析結構單位面積之材料用量。以 下就本研究範圍之限制，分別說明如下::::

(1) 研究對象

由於案例的來源與新竹地區的建案均以 R.C 集合住宅案量最多，所以本 研究即針對較普遍之 R.C 集合住宅為主要研究對象。

(2) 標的物設計完成期間

所收集之住宅案，以民國 92 年至 96 年間設計完成者為原則，以求統計 資料之均一性。

(3) 研究重點

本研究重點在於探討主要結構體之材料使用量變化情形。除了依樓層

數之不同分成兩個族群探討外，並將依構件之不同分別探討柱、梁、版、

牆等不同構件在材料使用量之變化情形。而材料主要探討鋼筋、混凝土及 模板等三種最主要的結構體材料。

2. 研究內容

本研究內容主要是以探討新竹地區，在最近幾年所設計興建之 R.C 集合 住宅，其主要結構體之材料用量情形，利用統計分析手法，找出各種材料與 樓層數之間的關聯性，並與坊間一般的估算值進行比較，以瞭解新竹地區有 關 R.C 集合住宅目前結構體材料用量的現況，可提供工程界在初步規劃階段 的參考使用。

1-3 研究方法與步驟

1. 研究方法

(1) 資料蒐集與整理

由於建築案的結構材料用量資料係屬建商之重要資料，故難以取得。

因本人在工程界服務多年，且有部分同業的人脈和在建商負責估算業務的 好友於新竹地區服務，於是在資料來源便於取得的情形下，本研究選擇新 竹地區已完工之 R.C 集合住宅為研究案例。將所有建案依不同樓層高度區 分為中、低樓層，並分別將結構體之柱、梁、版、牆等構件的鋼筋、模板、

混凝土用量加以分項統計，同時標註各建案之內、外牆體結構形式，以供 材料用量分析時之參考。

(2) 彙總分析

依據前項統計結果，將建案之總樓地板面積分別與其鋼筋、模板、混 凝土用量之比值，可求得各建案的單位面積材料用量，其次，再將已細分 之柱、梁、版、牆等結構構件材料用量與總樓地板面積之比值，可求得單 位面積柱、梁、版、牆的材料用量。最後依照各項計算結果，利用統計學 之散佈與回歸分析圖，將樓高與單位面積材料用量做線性分析，以瞭解其 兩者間之關聯性。

(3) 模式建立

影響建築物結構體材料用量的因素非常多，從基地所在位置、建築物 的用途別、結構系統的種類、設計者的偏好、分析設計所使用的軟體，一 直到施工團隊的習性等等，都可能會造成材料用量的差異。在這麼多的影 響因素下，要找出其間明確的關聯性，實非易事，因此本研究將嘗試以統 計學裏最常用的迴歸分析方法，建立建築物總樓層數與結構體材料用量間 之關係模式，以供新竹地區房屋建築結構在初步規劃階段，預測結構體材 料用量與成本之估算。

2. 研究步驟

本研究之主要步驟如(圖 1)並歸納說明如下:::: (1) 擬定研究計畫，確定研究之目的及範圍。

(2) 蒐集新竹地區近幾年之集合住宅案，並彙整其結構體單位面積結構材料

用量。

(3) 依照不同樓高與單位面積材料用量之統計結果，繪製散佈與迴歸分析 圖，以分析其二者間之關聯性。

(4) 綜合統計分析結果，提出結論與建議，以供業界作為新竹地區建案之 初步規劃和設計之參考。

圖 1-1 : 研究流程圖 確定研究之目的及範圍

案例資料之蒐集與彙整

案例資料之統計與分析

結論與建議

第二章 文獻回顧

2-1 相關定義說明

如以類型區分集合住宅時，大致可分成以下三種：：：：(一)、公寓式集 合住宅：高度為三層至五層樓之建築物，而數戶共用樓梯或電梯上下，

且每一戶均能獨立成一完整之住宅單位。 (二)、大廈式集合住宅：：：：大 廈通常指六樓以上，以電梯通往上下之間的建築物，因樓層高度的差異，

又可區分為一般大廈（六層樓～十層樓）、高樓大廈（十層樓～十四層樓）

與超高樓大廈（十五層樓以上）三種。 (三)、社區式集合住宅：社區型 集合住宅較公寓及大廈型發展較晚，該類型住宅，除了具備公寓與大廈 所具備的型式外，更具有屬於社區專有的各項公共設施，形成類似一小 型的鄰里單位[1]。

2-1-1 建案樓高之區分

國內有關低層建築及中、高層建築之用語與定義，至今尚無一致性論 述，在「建築技術規則」中有關消防法規對高度之用語也與部分條文之高 度上用語有所抵觸，如以「建築技術規則」中相關條文予以分類時，依 92 年 10月14日修正之「建築技術規則」第 227條中已明確定義「高層建築物」

高度與樓層數，其定義如下：所謂「高層建築物」係指高度在五十公尺或 樓層在十六層以上之建築物。另依「建築技術規則」第 23條「住宅區高度 限制」中定義：住宅建築物之高度不得超高21公尺或7層樓。在該高度下，

理應當視為低層建築物。

文獻[2]對建築物高度之範圍定義如下：：： ： 1、低層建築物：指7層或21公尺以下。

2、中層建築物：指7至12層或21公尺至36公尺之間。

3、中高層建築物：指12至15層或36公尺至50公尺之間。

4、高層建築物：指50公尺至100公尺之間。

5、超高層建築物：指100公尺以上。

綜合「建築技術規則」中有關高度限制定義與說明，歸納如表(2-1)

表2-1 建築物高度分類表

低層建築物 中層建築物 中高層建築物 高層建築物 21公尺以下及樓

層在7層以下之建 築物

21公尺以上至36 公尺及樓層在7層 至12層之建築物

36公尺以上至50 公尺及樓層在12 層至15層之建築物

50公尺以上或樓 層在16層以上之 建築物

建築技術規則 第23條

文獻[2] 文獻[2] 建築技術規則 第227條

根據以上分類得知，中層建築物在7層至12層之間，中高層建築物在12 層至15層之間。因本研究所蒐集個案之建築物高度以3層至14層為主要來源

，22層建案為1件，其涵蓋文獻中界定之範圍為中層建築物、中高層建築物 及高層建築物等三個範圍。而為使本次研究之建案數平均，除低樓層採五樓 以下，高層採十二樓以上外，將文獻中中高層建築物統一以「中樓層」界定，

為本次研究之樓層高度。

2-2 鋼筋混凝土結構系統

在文獻[14]內提到，在中、低層建築中，結構基本上僅負擔重力載重，

其建築使用功能是確定結構系統的唯一因素，因而結構系統之種類比較少。

在高樓中，因結構除負擔重力載重外，還負擔較大側向力的水平載重，且隨 著建築高度急遽的增加，水平載重往往成為確定結構系統的關鍵性因素。這 顯示樓高與結構材料之用量之關係應是呈相對成長之關係。

文獻[4]中對於如何兼顧品質與成本，同時在考慮鋼筋的型號、配置、焊 接、绑紮等條件下,從结構設計和施工二方面在 R.C 结構中節约鋼筋的用 量，在保證工程品質的前提,節約了鋼材用量,而創造更多的經濟效益。

2-3 結構體材料單位用量與統計

由文獻[1]中對於結構體之工程造價分析得知，結構體工程費用約佔總工 程費 25%，近 1/4 強，並由結構體線性迴歸方程式，所呈現正相關走勢中表

示，R.C 工程結構體構造施工費用頗為一致，因此可利用此特性將結構體中 各分項工程之數量如: 模板、鋼筋、混凝土分析出其單位用量。

以一般工程估算的慣例，都是使用單位樓地板面積的材料用量作為計算 基準，而文獻[1]針對單位用量表示法有以下之說明：：： ：

(1)、模板工程單位用量(m²/m²)=模板總施作數量(m²)/總樓地板面積(m²) 。此 單位用量可用在評估模板使用數量及工程費用時，以單位用量係數乘以 樓地板面積即可迅速算出概略值。

(2)、鋼筋工程單位用量(ton/m²)=鋼筋總施作重量(ton)/總樓地板面積(m²) 。

(3)、混凝土工程單位用量(m³/m²)=混凝土總施作體積(m³)/總樓地板面積(m²)。

文獻[5]提到，結構材料用量運用統計的方法，透過蒐集數據、分析結果 與顯示資料，可以在不確定之條件下提供科學的方法與尋求對策，進而根據 分析結果加以推論，可獲得合理的研判與有效的結論。

而同時探討2個或2個以上變數間之關係，透過2個變數間的關係，找到代 表此關係的方程式，進而建立預測的模式，此方法稱為「迴歸分析法」[1]、

[7]。

第三章 結構體材料用量分析與統計方法

3-1 概述

建築工程是一種高度客製化的產品，而影響其結構體材料用量之原因 除了施工位置、環境因素、工法、作業項目與施工計畫等因素外，更因用途、

條件與設計規範之不同而有所差異。國內房屋建築結構大都以鋼筋混凝土材 料為主，在施工過程中必須配合模板施作，達到結構物整體塑性之要求，所 以在建築結構體材料中，鋼筋、模板與混凝土佔最大金額比例。

由圖(2)之房屋建築結構設計流程，可瞭解在結構設計各階段所需考慮 之因素[18]。首先是通盤規劃之擬訂，在成本概估前必先確認結構斷面、材 料之選擇與根據初步結構設計之合理分析。又包括了最適興建位置之選擇、

法令規章、預算經費、及有關社會、文化、環境的調和適應情形等。其次是 載重調查和應力分析，即是對結構做精確的分析前，必須決定結構應據以設 計之各項載重，結構基本形式與外部載重確定後，方得進行結構分析；接著 要進行構件的選定，對構件及連接方式與大小之選定，與應力分析結果及規 範書或規則中之設計條款有關；最後在確認各部構造與尺寸後，即可開始設 計之最後階段，如合約用工程圖說、細部詳圖、施工說明書與預算書等。

NO

NO

圖 圖 圖

圖3-1 房屋建築結構設計流程房屋建築結構設計流程房屋建築結構設計流程房屋建築結構設計流程

構造計畫構造計畫構造計畫

構造計畫:假設結構斷面尺寸及選用主要材料

計 計 計

計算設計資料算設計資料算設計資料算設計資料:計算各層面積、重 心位置、建物自重及動力分析資料

動力分析動力分析動力分析

動力分析:求基本振動週期 Tx，Ty 及振態結果再與設計規範計 算之基本震動週期比較求得設計用之 Tx，Ty 值

計算地震力 計算地震力計算地震力

計算地震力:依照設計規範規定計算地震總 橫力，並以規範公式之橫力分布作豎向分配

地震力之靜力分析 地震力之靜力分析地震力之靜力分析

地震力之靜力分析:分析各方向之地震橫力，

並依規範規定，另加與樓層剪力垂直方向尺度 5%之意外扭矩，同時考慮各層扭矩放大係數

地震力層間變位之檢核 地震力層間變位之檢核 地震力層間變位之檢核

地震力層間變位之檢核:檢核各方向正負扭矩時之層間變位

調整 調整調整

調整動力分析動力分析動力分析之反應譜動力分析之反應譜之反應譜之反應譜:依據規範規定之設計地震力，

調整 Scale Factor 使總橫力為規範規定之設計地震力

垂直載重作用之分析 垂直載重作用之分析 垂直載重作用之分析 垂直載重作用之分析

靜力及動力振譜之水平力 靜力及動力振譜之水平力 靜力及動力振譜之水平力

靜力及動力振譜之水平力((((地震地震地震地震))))分析分析分析 分析

載重組合 載重組合載重組合

載重組合:依規範規定計算各載重組合下樑、柱等構件之 內力，並依相關規範(ACI 或 AISC)進行構件及接頭設計

基礎設計基礎設計 基礎設計基礎設計

開挖及臨時擋土措施之設 開挖及臨時擋土措施之設 開挖及臨時擋土措施之設 開挖及臨時擋土措施之設

施工圖 施工圖施工圖

施工圖、、、、施工規範及施工說明書施工規範及施工說明書施工規範及施工說明書施工規範及施工說明書

設計完成 設計完成 設計完成 設計完成

由於基礎部分在結構設計上，較不受地震力之影響，且各建案地下層面 積所佔總面積各異，材料用量標準不一致。因此本研究樓層之計算將只針對 地面層以上之樓層，不包含地下室及基礎部分。

因建案資料取得不易，且因涉及商業機密，故本研究所蒐集建案僅以 一般 R.C 之集合住宅和透天案之材料用量作統計分析，而不對其它背景細節 做說明。

3-2 統計方法說明

在統計過程中，樣本數的多寡與數據異常的樣本，均會影響統計分析之 結果。樣本數的不足，除了無法將統計結果繪製曲線外，也不能提供客觀的 分析結果，數據異常的樣本會使分佈圖形與判定係數 R²值異常，因而失去 其可信度。因此，本研究在統計過程中，已先剔除部分數據異常之樣本並予 排除，以提高統計分析的信賴度和可靠度。

以下就統計分析法中的四個重點做說明:

1. 樣本分佈描述之方法：：：：

統計學中描述樣本分佈的方法，可概分為集中趨勢量數與差異量數二 方面做探討。集中趨勢量數(Measures of Central Tendency)亦簡稱為集中量 數，代表一組資料中，各個個體的某種特性有共同的趨勢存在之量數，又 因其可反映該組資料觀測值集中的位置，故又稱為位置量數。較常用的集

中量數有平均數、中位數、眾數與百分位數，平均數是指一組資料之全部 數值相加的總和除以其所包含項數，所求得即稱為平均數。依其平均方式 不同又分為算數平均數(Arithmetic Mean)、幾何平均數(Geometric Mean)與 調和平均(Harmonicmean)等。而中位數是指一順序數列或次數分配中心項的 數值，即比中位數值大的項數等於比中位數值小的項數，又稱為二分數。

眾數則是在一組資料中，出現次數最多、最集中且以位置為主的數值。百 分位數即是延伸中位數之觀念，將資料依大小順序排列，並取 99 個等分點 (分割成 100 等分)，則每個等分點皆為百分位數。而差異量數(Dispersion Measures)則在衡量一組資料中，各個觀測值之間的差異或離散程度(故差異 量數亦有稱為離散量數者)，由此可表現此組資料的散佈範圍及分佈的形 態，並可反映出平均數的代表性。

而比較重要的差異量數，可概分為：全距、平均偏差、四分位差、標 準差及變異係數，因前述均帶有與原資料相同的單位，稱為絕對差異量數。

凡是性質相同、單位相同、平均數相同的統計資料，皆可用絕對差異量數 來比較。但若兩種或兩種以上性質不同，或單位不同、或平均數不同的資 料，絕對差異量數則不適用，需使用相對差異量數。

2. 迴歸分析的意義：：：：

我們日常生活中所面臨的問題，很多都在尋求兩個或兩個以上變數之間 的關係。如身高與體重，一般來說，身高較高者體重亦較重；又如消費與所

得，所得愈高者，消費額可能亦愈多。以上這些兩個變數間的關係較為明顯，

但是亦有許多其他現象之關係，並非如此明顯。而即使是關係明顯者，亦有 程度上的差別。迴歸分析(Regression Analysis)主要就是在討論變數間的關 係，可以一數學方程式來顯示變數間的關係，並根據相關理論建立預測模 型，討論重要之統計推論。若僅探討各種變數之間的相關程度之大小與相關 方向則稱之為相關分析(Correlation Analysis)。迴歸分析中必有一因變數 (Dependedt Variable)又稱為被解釋變數(Explained Variable)或被預測變數 (Regressand)，一般以 y 表示，而可能有數個自變數(Independent Variable)，

又稱為獨立變數或預測變數(Predictor)或解釋變數(Explanlatory Variable)，一 般以 xi 表示。若自變數只有一個，則稱為簡單迴歸(Simple Regression)；若 自變數有二個或二個以上者，則稱為複迴歸(Multiple Regression)。而變數間 若具有統計關係，則進行迴歸分析之目的即在於找出一適當數學方程式以表 示其關係，此方程式稱之為迴歸方程式(Regression Equation)，若迴歸方程式 具線性特性，稱之為線性迴歸(Linear Regression)，否則為非線性迴歸

(Nonlinear Regression)。 3. 迴歸公式之建立:

在工程上許多問題基於時間與成本上之考量，常需以某一變數預測另一 變數，其解決方式常由以往之資料，利用方法推導出經驗公式以供應用。而 統計學中的｢迴歸分析｣便可解決上述問題，依迴歸方式可分為線性迴歸與非

線性迴歸模式，一般以判定係數來決定何種方式較佳，而判定係數 R²值愈接 近 1 時，表示迴歸關係愈强或迴歸模型解釋能力愈高。

建案之結構材料數量的簡單迴歸式是以樓層數為＂自變數＂，各主要建 材之單位面積用量為＂因變數＂，分別進行簡單迴歸分析。

4. 樓高與結構材料用量之關係

以一般建築物而言，高度愈高往往所承受的各種應力也愈大，除了自 重外，諸如:風力、地震力、活載重等複雜的外在作用力，對結構之安全有 著莫大影響，因此在高層結構的設計上，其安全係數的高低與結構體斷面 大小、型式和材料用量，有著絕對而密切的關係。

而影響結構材料用量的方法很多，例如:高樓層在樓版鋼筋與內牆之材 料選用上，為考量減輕自重而仍能提高強度與節省工期，部分可施做點焊 鋼絲網與輕隔間牆等材料，均可減少傳統 R.C 結構體材料之使用量。

第四章 研究案例

4-1 概述

本研究所調查之建案以新竹縣市地區 R.C 結構住宅為主，時間為民國 92年以後所設計興建者。其中六～二十二樓有十一棟，三～五樓有二十一 棟，合計為三十二棟。此外，另蒐集該地區二棟中小學校舍之 R.C 結構材 料用量，以供不同用途建築結構材料用量之參考。詳細各案例之建築規模、

結構系統、材料及牆體材質，如表 4-1。

表 4-1 案例概況說明表

項目 樓層 建 築 規 模 結構系統 ^{牆 體 結 構}

外牆 / 內牆 結構材料 年度 案 1 B3F～22 FL

A=11513.56 ㎡㎡㎡㎡ R.C ^{R.C /}輕隔間

FS :5000psi B1F～8F:

4000 psi 8F↑:

3000 psi

96

案 2 B2F～14 FL A=6179.66 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}輕隔間

4000psi RC 柱筋採續接

器 95

案 3 B2F～14 FL A=4508.19 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}磚牆

4000psi RC 柱筋採續接

器 95

案 4

中

樓

層

B3F～14 FL A=13079.7 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}輕隔間

4000psi RC 柱筋採續接

器 95

項目 樓層 建 築 規 模 結構系統 ^{牆 體 結 構}

外牆 / 內牆 結構材料 年度

案 5

B3F～14 FL A=13626.99 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}輕隔間

4000psi RC 柱筋採續接 器

95

案 6 B3F～14 FL A=11715.72 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}輕隔間

4000psi RC 柱筋採續接

器 95

案 7 B3F～14 FL A=5456.25 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}輕隔間

4000psi RC

柱筋採續接 器

95

案 8 B1F～10 FL A=3899.89 ㎡㎡㎡㎡

R.C R.C /R.C

3000psi RC

94

案 9

1F～7 FL A=2634.29 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}磚牆 4000psi RC

94

案10 B1F～6FL A=10577.82 ㎡㎡㎡㎡

R.C R.C /磚牆 3000psi RC

93

案11 1F～6FL

A=1447.51 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}磚牆 3000psi RC

96

案12

中

樓

層

1F～6FL

A=1268.39 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

95

案13 低 層

1F～5FL

A=1540.38 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}磚牆

3000 psi RC 94

項目 樓層 建 築 規 模 結構系統 ^{牆 體 結 構}

外牆 / 內牆 結構材料 年度

案14 B1F～5FL A=1398.33 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3500psi RC 95

案15 1F～5FL A=10734 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}磚牆 3000psi RC

94

案16 1F～5FL

A=1405.97 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}磚牆 3000psi RC

94

案17 1F～5FL

A= 1097.23 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

95

案18 1F～5FL A=938.6 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

96

案19 1F～4FL A=1043.91 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC 95

案20

1F～4FL A=953.39㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆

3000psi RC

95

案21

低

樓

層

1F～4FL A=800.66㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

95

項目

樓層

建 築 規 模 結構系統 ^{牆 體 結 構}

外牆 / 內牆 結構材料 年度

案22 1F～4F A=3865 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

96

案23 1F～4FL

A=1845.97 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

97

案24 1F～4FL

A=10733.9 ㎡㎡㎡㎡

R.C ^{R.C /}磚牆

3000 psi RC 92

案25 1F～4FL

A=1608.69 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

95

案26 1F～4FL A=1903 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

92

案27 1F～4FL A=1320 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC 95

案28 1F～4FL A=230.96 ㎡㎡㎡㎡

R.C _{磚牆/磚牆} 3000psi RC 95

案29

低

樓

層 1F～3FL

A=1952.06 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆

3000 psi RC 95

項目 樓層 建 築 規 模 結構系統 ^{牆 體 結 構}

外牆 / 內牆 結構材料 年度

案30 1F～3FL

A=1718.13 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

95

案31 1F～3FL

A=1713.12 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

95

案32

低

樓

層 1F～3FL A=1352.76 ㎡㎡㎡㎡

R.C 磚牆/磚牆 3000psi RC

95

4-2 結構體材料單位用量統計分析

本研究在進行結構各材料用量數據統計前，需先扣除建案之地下室 樓地板面積，理由說明如下:

1.地下室結構體之受力較不受地震力影響。

2.地下室外牆為較厚之結構牆，強度高。

3.地下室面積在各建案間會有相當大之差異。

扣除以上與地震受力較無關聯之數據後，所得到的統計結果更為客 觀，且具參考價值。其次再依結構體之柱、梁、版、牆之鋼筋、模板、

混凝土等材料用量分別核計再與總樓地板面積之比值，可求出柱、梁、版、

牆各單位面積之材料用量，其成果分述如後:

(1)、鋼筋用量:

由表(4-2)中顯示中中中中樓層樓層樓層樓層案例之鋼筋每單位用量最高為 0.166(ton/m²)

，最低為 0.081 (ton/m²)，平均值為 0.111(ton/m²)。低低低低樓層樓層樓層樓層案例之每單位用 量最高為 0.091(ton/m²)，最低為 0.050 (ton/m²)，平均值為 0.073(ton/m²)。

由統計分析顯示，近幾年新竹地區在中、低樓層之結構體單位面積鋼 筋用量與樓層高度，是呈相對成長的關係，而以圖 4-1 的迴歸分析結果，

判定係數 R²=0.79，表示單位面積鋼筋用量與中、低樓層高度二者間的迴 歸關係密切，其樓高愈高用量也愈多。

若以各構件(柱、梁、版、牆)分項加以探討，由表 4-5 和圖 4-3 中可 看出梁的鋼筋用量在中、低樓層中增加最為明顯，有隨樓層數增高呈增加 之趨勢，而判定係數 R²=0.8 ，顯示梁鋼筋用量在與中、低樓層二者間的 迴歸關係密切，對樓層結構影響最大。而圖 4-2 與 4-4 柱、版的迴歸分析 結果，判定係數 R²分別為 0.39 與 0.26，表示樓高與柱、版間之鋼筋用量 關係並不顯著。圖 4-5 牆筋用量與樓高間之 R²值為 0.6，由於低樓層在內、

外牆均為磚牆結構，因此用量與樓高有相對之關聯性。

(2)、模板用量:

由表 4-3 中顯示中中中中樓層樓層樓層樓層案例之每單位用量最高為 5.736(m²/ m²)，最低

為 4.434(m²/ m²)，最低為 2.041(m²/ m²)，平均值為 3.925(m²/m²)。

由統計分析可看出，在中、低樓層之結構體單位面積模板用量與樓層 高度，二者仍有其關聯性，以圖 4-6 的迴歸分析結果，判定係數 R²=0.50，

也顯示結構體單位面積模板用量與樓層高度二者間也有部分關聯性，且其 材料用量與樓高成正比。

由於柱、梁、版、牆之模板用量對於結構體承受地震力較無絕對之關 係，故本研究僅針對總單位面積用量作統計說明，其餘構件則不分別做探 討與分析。

(3)、混凝土用量:

由表 4-4 中顯示中中中中樓層樓層樓層案例之每單位用量最高為 0.780(m³/ m²)，最樓層 低為 0.389(m³/ m²)，平均值為 0.603(m³/m²)。低低低低樓層樓層樓層案例之每單位用量最樓層 高為 0.470(m³/ m²)，最低為 0.281(m³/ m²)，平均值 0.381(m³/m²)。

由統計分析發現，在中、低樓層之結構體單位面積混凝土用量與樓 層高度，是呈相互成長的關係，而以圖 4-7 的迴歸分析結果，判定係數 R²=0.81，表示單位面積鋼筋用量與樓層高度二者間的關聯性密切，證明 樓高愈高混凝土用量也相對增加。

若以各構件(柱、梁、版、牆)分項加以分析，從表 4-11 中可看出牆 的單位面積混凝土用量與樓高間之相對關係最為明顯，而以案例情況可由

表 4-4 分兩方面說明:一、牆體結構在低樓層的內、外牆，大都以磚牆為 主要形式。二、中樓層之內、外牆體則大部分為磚牆、R.C 形式，且部分 外牆厚度最厚者達 18CM，可證明單位面積牆體混凝土用量與樓高成正 比。

在梁構件之單位面積混凝土用量，由表 4-5 以及圖 4-9 中之判定係數 R²=0.74 % 得知其統計樣本對用量與樓高二者解釋能力達 74 %，表示梁 構件混凝土用量對樓高愈高者影響愈大。柱構件之單位面積混凝土用量，

由圖 4-8 中之判定係數 R²=0.63 % 表示統計樣本對用量與樓高二者解釋 能力達 63 %，顯示其用量與樓高間之關聯性亦愈高。而版構件之單位面 積混凝土用量，由表 4-5 及圖 4-10 中之線型與判定係數 R²=0.68 % 表 示其用量與樓高間之關係較緩和，變化量不顯著。

由表 4-6 歷年結構體單位面積材料用量對照表顯示，本研究統計結 果在鋼筋用量方面，中、低樓層結構材料用量較文獻[13]、[14]、[15]均 明顯增加約 53 %，與文獻[8]比較結果，中、低樓層在鋼筋用量則無明顯 差異，較文獻[1]用量少，其原因在於本研究案例已將受地震力較小的地 下室樓地板面積扣除而有所影響。在模板用量方面，中、低樓層結構材料 用量較文獻[14]、[15]明顯增加，與文獻[8]比較結果，中樓層用量未明顯 變化，低樓層則因本研究案例之內、外牆大部分為磚牆形式，故較 9F 以

方面，中樓層單位面積用量較文獻[14]、[15]有明顯增加，與文獻[8]用量 相比無明顯差異，表示近幾年在中樓層結構體單位面積混凝土用量並無很 大的變化，與文獻[1]間之微幅差異，在於本研究案例已扣除受地震力較 小的地下室樓地板面積而有所影響。而低樓層的用量較部分文獻略少，原 因在於本案例佔多數之內外牆均為磚牆結構，故影響整體混凝土用量。

以不同用途建案的結構體單位面積材料用量而言，由表 4-7 所統計 新竹地區二所小學校舍案例，在結構體單位面積鋼筋用量與表 4-6 本研 究實際建案之低樓層住宅單位面積鋼筋用量相比，顯示校舍用量確實是高 於住宅用量，證明與結構設計上所訂校舍工程之用途係數值 I= 1.25 是接 近且略高的。在單位面積模板用量上，校舍較住宅約高 1.28 倍。而單位 面積混凝土用量，校舍較住宅約高 1.3～1.5 倍，由以上分析除證明校舍與 住宅用途係數之合理差異外，其內、外牆體結構型式對於結構材料用量亦

有相對的影響。

表 4-5 結構體/樓高 單位面積材料平均用量表

樓層別

材料、部位 低樓層 中樓層 差異 柱

0.020 0.029 0.009 梁 0.024 0.048 0.024 版 0.019 0.021 0.002

鋼

筋

(to n/m²)

牆 0.009 0.022 0.013 柱 0.497 0.528 0.031 梁 0.854 1.087 0.233 版 0.921 0.939 0.018 模

板

(m²/ m²))))

牆 1.004 2.162

1.158 柱

0.063 0.107

0.044 梁 0.108 0.176

0.068 版 0.133 0.158 0.025 混

凝 土

(m³/ m²))))

牆 0.076 0.164

0.088

表 4-6 歷年結構體單位面積材料用量對照表(住宅)

項 目

調查案例 時間/樓層

鋼筋用量 (ton/m²)層

模板用量 (m²/ m²)

混凝土用量 (m³/ m²) 中樓層

(6FL～～～～22 FL)

0.121 4.322 0.602

實際

調查 低樓層

(3 FL～～～～5FL)

0.073 3.214 0.4

文獻 (1)

中高樓層

(9FL～～～～16 FL) 87～～～～93年年台北年年台北台北台北

0.149 4.021 0.734

9FL以上以上平均以上以上平均平均平均 86年年台北年年台北台北台北

0.092～0.121 4.36～4.62 0.601～0.630

文獻 (8)

9FL以下以下平均以下以下平均平均平均 86年年台北年年台北台北台北

0.077～0.094 4.26～4.69 0.574～0.615

文獻 (13)

68年年年年 0.059 4.940 0.660

文獻 (14)

62年年年年 0.041 3.900 0.501

文獻 (15)

67年年年年 0.065 3.350 0.453

表 4-7 結構體單位面積材料用量統計表(校舍)

項目 建築規模 牆體結構(外/內)

鋼筋用量 (ton/ m²)

模板用量 (m²/ m²)

混凝土用量 (m³/ m²)

年度

實例 (1)

B2F～5FL A=4495 m² R.C/輕隔間

0.147 4.082 0.638 90

實例 (2)

B1F～3FL A=2780 m²

R.C / R.C

0.098 4.128 0.543 88

第五章 結論與建議

5.1 結論

藉由統計法中之線性迴歸分析所建構之趨勢圖，用以分析中、低樓層住 宅之單位面積結構材料用量，以供該地區結構設計與成本架構初步規劃之參 考。茲就主要結論分述如下:

1. 總單位面積鋼筋用量隨樓層高度有明顯之增加，而各結構構件中以梁 筋用量隨樓高增加最顯著，次高者為牆筋用量，柱和版筋用量則較不 明顯。

2. 總單位面積模板用量與樓層高度成正比。

3. 總單位面積混凝土用量隨樓層高度明顯增加，在各結構構件中以梁混 凝土與牆混凝土的用量隨樓高增加最顯著，其次為柱、版混凝土，其 用量增加較為緩和。

4.校舍案之結構體單位面積材料用量與住宅案比較結果，其用量確實較 高。

5.2 建議

1.對於高強度材料之運用，可減少建物結構斷面積、增進使用空間、減 輕結構自重及降低成本等研究，限於時間的關係無法於本次逐一探討

，希望未來能在這方面做深入分析。

2.由政府鼓勵民間建築設計業或承商，建立在全國各地完工建案之歷史 資料庫，可供日後規劃設計與成本推估之參考文獻。

3.本研究所蒐集之建案數據為設計階段編製預算用資料，若能蒐集其完 工後之實際用量，則分析之數據更有參考價值。

4.本研究所蒐集之住宅建案，礙於個人能力、時間及資源不足，無法將 高樓層的建案做統計與分析，期望日後能在此一方向做更完整與深入 的探討。

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