SRC規範細部設計標準

陳純森 技師 / 成功大學建築研究所 教授級專家

 高雄大學土木環工系 教授級專技

鋼骨鋼筋混凝土(SRC)構造為鋼結構與鋼筋混凝土之綜合體，許多從業人員的迷失認為鋼結構部分按造鋼結構之規範，而鋼筋混凝土構造則按照鋼筋混凝土之規範，個別處理就可以了。其實SRC構造在國內與日本都有完整規範，卻被大多數人忽略了。值得一提的是日本的規範遠在55年前(1959年)就公告實施了，參見圖1，之後也陸續修正，參見圖2，甚至日本建築學會(AIJ)也出版完整之SRC配筋標準圖，參見圖3。國內的SRC規範則配合建築技術規則的修訂也在20年前(民國93年，2004年)公告實施。而美國的工程界至今仍缺乏正式之SRC規範，所以國內熟諳美規標準作法的從業人員，自然會有諸多不符合規範之處，筆者藉此篇幅略為介紹。

圖1日本SRC規範		圖2日本修正規範		圖3日本SRC標準圖

梁柱接頭處理

依照上位建技規則第509條規定：「矩形斷面鋼骨鋼筋混凝土構材之主筋，應以直接通過梁柱接頭為原則。」而國內現行之SRC規範第8.5.1節也規定：「鋼骨鋼筋混凝土梁柱接頭處之主筋應以直接通過接頭為原則，宜儘量避免以鋼筋續接器銲於鋼柱翼板上以續接主筋。…鋼骨鋼筋混凝土梁柱接頭處若需於鋼柱上穿孔以貫通主筋時，則鋼骨之貫穿孔應符合第 4.2.3 節規定。」

規範第4.2.3節則規定：「鋼骨鋼筋混凝土梁或柱之鋼骨斷面之翼板，原則上不得設置鋼筋貫穿孔。鋼骨鋼筋混凝土柱之鋼骨斷面之腹板，於必要時得設置鋼筋貫穿孔。」準此，若鋼柱為十字型斷面時，梁柱接頭之細部如圖4所示，而鋼柱為箱型斷面時，則梁之主筋都必須從箱型柱外圍直通，不應採用續接器，參見圖5。也不得在箱型柱之面板穿孔，因為箱型柱之四面都有機會成為翼板。規範之邏輯為RC的內力對RC傳遞，而鋼骨的內力對鋼骨傳遞，RC構材不宜與鋼骨傳遞內力。

圖4 梁柱接頭鋼筋直通		圖5 梁柱接頭不可用續接器

鋼梁與鋼柱接合方式

規範建議鋼梁與鋼柱之結合方式，可分別採用柱面工地接合，參見圖6之左圖；或採用遠離柱面之工地接合，參見圖6之右圖。前者為美式之作法，而後者則為日式之作法，兩者皆為國內規範所許可之作法。

日式之作法需事先將鋼梁切成三支，鋼梁之左右兩端與鋼柱介面採用工廠接合，即鋼柱附帶托梁(牛腿)進行安裝，左右兩邊之托梁再分別與中央段之鋼梁於工地接合。日式之作法比較麻煩，但為了考量柱面之彎矩與剪力都是最大，其工地電銲之品質遠不如工廠，所以將柱面之工地電銲改為工廠電焊。採用美式作法者則完全遵照理論之邏輯，認為不需要將鋼梁切成三段而增加接頭處理，何必多此一舉。

圖6 鋼梁與鋼柱之銜接法

SRC柱之鋼筋配置

規範規定SRC柱之主筋應配置於柱子之四個角落，如圖7，不得配置於柱子之四邊，唯恐於梁柱接頭牴觸鋼梁。若主筋之間隔太大，則應該增設補助筋，其間隔應小於300mm，如圖8。若補助筋牴觸鋼梁時，直接將其切斷即可，原則上補助筋並非結構性鋼筋。

圖7 SRC柱之配筋		圖8 補助筋之間隔

SRC柱之閉合箍筋可以一筆箍，如圖9(a)所示，角落採用135^o彎鉤，彎鉤之長度最少為6倍之直徑且須大於75mm。如果閉合箍筋難以施工亦可採用搭接電銲之箍筋，如圖9(b)所示，其搭接長度至少100mm，且電銲之強度應大於鋼筋之降伏強度。至於繫筋之設置則如圖10所示。

圖9 箍筋之工法		圖10 SRC柱之繫筋

SRC柱內之透氣孔與灌漿孔

SRC柱子於澆注混凝土時，規範規定須於橫膈板設置透氣孔，透氣孔之直徑為35~45mm。十字型鋼或T型鋼之透氣孔參見圖11。至於箱型鋼柱，除了透氣孔之外，尚須於橫膈板開大孔作為自充填混凝土(SCC)灌漿之用。灌漿孔之直徑最少250mm，如圖12。

圖11 透氣孔之配置		圖12 灌漿孔與透氣孔

SRC梁之鋼筋配置

SRC梁之主筋配置可參考一般鋼筋混凝土梁之作法。SRC規範規定箍筋之間距原則上須小於梁深之一半。使用#3箍筋時，其間距s為250mm≧s≧75mm；若使用#4箍筋時，其間矩s須小於450mm。箍筋之配置可依構材之塑性區而有所不同，如圖13所示。

圖13 SRC梁之箍筋

SRC梁之開孔

建築物之水電管配置，常常在梁之腹板開孔，規範規定可以開孔之範圍須離開柱面達梁深之範圍，如圖14。開孔直徑需小於梁深之40%，且須小於鋼梁深度之70%。開孔邊緣須離開梁頂與梁底180mm以上，且須離該鋼梁頂部與底部80mm以上。如多數開孔其孔心至孔心之間隔需大於孔徑之3倍，如圖15。

圖14 SRC梁之開孔範圍		圖15 開孔之大小與位置之限制

鋼骨之穿孔

如果鋼筋須貫穿鋼骨之腹板時，AIJ規定鋼筋穿孔之孔徑(單位mm)如表1，孔徑比鋼筋之標稱直徑大11~14mm。

表1 各種竹節鋼筋之穿孔大小

於梁柱接頭之穿孔最複雜，除了雙向的主筋高程不得相互抵觸外，主筋亦不得與箍筋互相干擾，圖16為雙向之穿孔對照圖。此外，箍筋之穿孔亦必須閃開鋼梁之螺栓孔，如圖17。如果將梁柱接頭之鋼筋配置與穿孔細部繪製3D立體圖，如圖18所示。

圖16 梁柱接頭之雙向穿孔對照		圖17 鋼梁穿孔與螺栓孔之檢核
圖18 梁柱接頭之3D立體圖		圖19 鋼筋與鋼骨之凈空

鋼筋與鋼骨之凈間距

由於SRC構造係鋼骨與RC的綜合體，內部組織較複雜，為考量混凝土澆注之順暢，規範規定當鋼筋與鋼骨平行排列時，其凈間距至少須25mm或粒料最大粒徑之1.25倍。若鋼筋與鋼骨垂直交錯時，則不需隔開可以接觸，如圖19。

SRC之鋼骨保護層

有關SRC之鋼骨保護層檢討，首先須檢討梁或柱之角隅鋼筋配置，參見圖20。於柱子之角隅，主筋位置須盡量靠角落，即C_x =C_y；但是梁之角隅，主筋位置須盡量靠頂部，即C_x >C_y。且彎鉤末端與鋼骨之凈寬a必須至少10mm以上，才不至於影響混凝土之澆注。規範建議SRC構造之鋼骨保護層最少125mm。

圖20 SRC構材之角隅配筋檢討

舉例言之， SRC柱之鋼骨保護層與SRC梁之鋼骨保護層分別如圖21與圖22所示。圖21採用最小保護層之規定；圖22之型鋼斷面：H450×200，主筋：#7，箍筋：#4，計算出鋼骨上層之保護層為160mm，遠大於規範之規定，則RC斷面至少應為72×47cm。

圖21 SRC柱之鋼骨保護層檢討		圖22 SRC梁之鋼骨保護層檢討

柱腳之細部圖

SRC柱腳之基礎錨栓，常常與地梁之鋼筋衝突無法安裝，為減少此等問題，規範建議可將鋼柱基腳考慮鉸接之模式處理，除了柱腳斷面漸變縮小外，也可以減少基礎錨栓之數量，如圖23所示。

箱型柱內之擠漿細部圖

SRC之箱型柱內須要填充混凝土時，必須使用高流動性之SCC從柱底向上堆擠，不得用一般之常重混凝土從上向下澆灌，唯恐將灌漿孔或透氣孔堵塞，造成柱內空心。箱型鋼柱之細部參考圖如圖24。當擠漿孔完成任務後，再將該孔以鋼板補銲封板。

RC梁與SRC柱之結合

規範第8.7.2節規定：「當設計SRC柱與RC梁相接時，為使應力傳遞平順，應使RC梁之應力先傳遞至SRC梁上，再由SRC梁與SRC柱相接合。」換言之，規範不允許RC梁與SRC柱直接結合，必須先將RC梁轉換為SRC梁，再由SRC梁與SRC柱相結合。示意圖如圖25。轉換段必須有許多補強主筋、剪力筋與剪力釘，施工比較麻煩。

結語

總之，由於SRC係將鋼骨與RC混合構築，其設計與施工有許多複雜之規定，設計與施工人員都必須熟諳規範之規定，確實遵守。工程人員如果違反技術成規，將會付出甚高之法律責任代價。

參考文獻

1.鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範及解說，內政部100.3.24台內營字第1000800090號令修正。

2.鋼骨鋼筋混凝土工程實務，陳純森著，科技圖書公司出版，2017年5月。