鋼筋混凝土構造



 
 
         鋼筋混凝土構造(Reinforced Concrete Structures,簡稱RC是利用鋼筋、混凝土為材料,建構梁、柱、
樓板、牆的建築形式,並常以磚牆作隔間牆。臺灣在1970年代之後興建的建築,大多採用鋼筋混凝土構造,直到
今天,鋼筋混凝土構造仍然是臺灣建築的主流,據估計,目前住宅用樓房約有九成以上是屬於鋼筋混凝土建築。

         鋼筋混凝土建築的施工方式,是於基礎完成後,組立柱子的鋼筋,並在鋼筋外圍架設模板,再澆注混凝土;
待柱子的混凝土凝固達到一定強度後,再組立梁和樓板的鋼筋,並架設模板灌注混凝土,之後逐層往上興建。
 

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完成基礎後,組立柱子的鋼筋

架設模板以灌注混凝土

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           鋼筋混凝土建築的隔間牆,是在梁、柱和樓板完成後,才砌磚建牆的。隔間磚牆不負責承載建築重量,不視
為結構體的一部份,理論上是可打除的。但921集集地震震災調查發現,隔間磚牆的存在,有助於防止建築倒塌,
因此現今工程師多建議不要輕言打除。
 

 

完成梁、柱和樓板後,再砌隔間磚牆

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         有些鋼筋混凝土建築在設計時,加入以鋼筋
、混凝土構成的牆,這種牆稱作剪力牆。電梯通
道間的牆,通常就是剪力牆。

         剪力牆外觀上與一般漆飾過的隔間磚牆無異
,但功能不同。隔間磚牆不負責承載結構重量,
而剪力牆和梁、柱一樣,都是承重、抗震的主結構,因此千萬不可打除剪力牆或變換位置,以免
危害建築的耐震能力。

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           臺灣的鋼筋混凝土建築,樓層高於25層的棟數不多,原因是臺灣的地震發生頻率高,而目前所使用的鋼筋混
凝土建材,強度對重量的比值小,樓高越高,低樓層的柱子需要越粗壯,才有足夠的支撐力與抗震能力。興建25
樓層以上的鋼筋混凝土建築,低樓層柱子的長寬尺寸可能得超過1.3公尺以上,不僅材料成本的大幅提升,也嚴重
影響室內的可用空間。因此臺灣超過25層以上的高樓或超高大樓,多採用鋼骨構造或鋼骨鋼筋混凝土構造

 
  鋼骨構造


         鋼骨構造 (Steel Structure,簡稱SS),常見的玻璃帷幕商用辦公大樓多屬。鋼骨建築營建的過程,是將鋼鐵廠
預鑄完成的型鋼,以拖板車運送至工地現場,之後再以螺栓、焊接等方式接合。梁、柱主結構完成後,再以鋼浪
板澆置混凝土鋪設樓板,並以輕質材料裝設隔間牆。與鋼筋混凝土建築相比較,鋼骨建築興建所需的工期短、勞
動人數少,但是技術性較高,焊接施工人員必須持有相關証照才能勝任。
 

 

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         老舊的鋼骨構造建築拆除後,其鋼材可回收再生使用,因而鋼骨建築被視為環保建築。

         然而鋼材有不耐熱的缺點,在高溫下容易變形甚至起火燃燒,因此在結構興建期間,必須施作防火披覆,以延長鋼材的防火時效。911事件之後(紐約雙子星大樓遭受恐怖攻擊而燃燒倒塌),鋼骨構造的防火披覆工程更受到高度的重視。

 

正施作防火披覆工程的鋼骨建築

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         鋼骨建築的隔間牆,通常採用「輕隔間牆」,方便牆面與主結構固鎖接合。輕隔間牆相對於鋼柱與鋼梁而言相當柔軟,不具備承重及抗震的功能,因此不視為主結構的一部分。

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          鋼材的強度對重量的比值大,而且韌性佳,使得鋼骨構造建築輕盈耐震,適合用來建造高樓或超高樓。但也
正因結構輕盈,隔音效果不如鋼筋混凝土構造,且強風吹襲時容易晃動,易使高樓上的人感覺不適,鋼結構建築
若作為居住使用,舒適性相對較差,因此臺灣的鋼骨建築大多為辦公大樓。

 

鋼骨鋼筋混凝土構造


 
 
         傳統鋼筋混凝土材料在建造高樓時,顯得相當厚重而不利耐震;鋼骨構造建築輕盈耐震,但舒適性相對較差
。為了兼顧高樓的耐震與舒適性,日本工程界結合鋼筋混凝土與鋼骨建材,率先開發鋼骨鋼筋混凝土建築(Steel
 Reinforced Concrete,簡稱SRC)。
 

 


         鋼骨鋼筋混凝土建築的興建方式,是將型鋼組合成梁柱構架,再於鋼骨外部組立鋼筋,之後架設模板再灌注
混凝土,所以鋼骨與鋼筋同樣包覆在混凝土內,結構構件不需再施作防火披覆工程。雖然說,鋼骨鋼筋混凝土構
造同時包含了鋼筋混凝土構造與鋼骨構造的優點,但在設計及施工上較這兩種構造更為複雜,造價也高出許多,
並且需要良好的施工團隊,才能讓品質獲得保障。

 



在鋼骨結構外圍組立鋼筋

 
         與鋼骨構造相比較,鋼骨鋼筋混凝土構造相對沉穩,所以超高樓建築的低樓層常採用鋼骨鋼筋混凝土,以穩
定大樓,提升低樓層耐震度;高樓層則採用鋼骨構造,使高樓層輕盈耐震。臺北101大樓就是鋼骨構造與鋼骨鋼筋
混凝土構造結合的應用案例。

         鋼骨鋼筋混凝土雖然是新興的建築工法,但臺灣已經有不少鋼骨鋼筋混凝土的住宅、商辦大樓,尤其在921
集集地震後,國內更吹起一股鋼骨鋼筋混凝土建築的風潮,不論建築的樓層高低,許多建商紛紛標榜「鋼骨鋼筋
混凝土構造」作為銷售賣點。事實上,由於材料特性的差異,鋼筋混凝土構造、鋼骨鋼筋混凝土構造與鋼骨構造
分別適合用於不同樓高範圍的建築。消費者買屋時,如果不是購買超高樓建築,可以多了解鋼筋混凝土構造的優
點與施工要點 (本手冊下一節),不必執意選購造價較高的鋼骨建築或鋼骨鋼筋混凝土建築。

 

鋼筋混凝土、鋼骨構造、鋼骨構造的特性與差異比較


 
   
  RC
鋼筋混凝土構造
SRC
鋼骨鋼筋混凝土構造
SS
鋼骨構造
適用建築高度* 低、中、高樓建築 中、高樓建築
(適用於高樓及超高
大樓的低樓層部分)
高樓及超高大樓
建築成本
主結構材料 鋼筋、混凝土 鋼骨、鋼筋、混凝土 鋼骨
主結構重量
因風及地震
晃動程度
稍大
抗震方式 鋼筋與核心混凝
土消化地震能量
鋼筋、鋼骨與核心混
凝土同時消化地震能量
鋼骨韌性消能
建築造型 變化較小 介於二者中間 外形可多變化
施工時間
施工複雜度 極高
施工技術性
防火性 稍差
隔音效果 稍差
環保度 施工污染較多
建材耗能多且少回收
介於二者中間 施工污染少
建材可回收
 
         * 註:這裡所稱的建築高度大致為:5層樓以下建築稱低樓,6~18層樓建築稱中樓,18~30層樓建築稱高樓,
30層以上的建築稱超高大樓,這些樓層高度劃分僅為參考,並非絕對值。
 

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