談大尺度梁、柱之箍筋分段搭接問題

陳正平技師

大尺度梁或柱之箍筋，施工時若箍筋總長度太長而無法一箍閉合時，是否可分段接合？梁或柱之箍筋常會有因尺度太大，或因綁紮空間受限，或受到其他構件之阻礙而必須採分段綁紮的情形，現行『結構混凝土設計規範』對梁箍筋是否可分段搭接綁紮有下列相關規定：

1、 第5.14節 (腹筋之伸展) 中第5.14.5條規定：「以成對U形肋筋或箍筋組成閉合肋筋者，若其搭接長度已達 1.3Ld ，則應認定為適當之續接。構材深度在45cm以上者，若肋筋各肢均已延伸至構材全部可用深度，且其搭接每肢計算之 A_bf_y 不超過 4,000 kgf 者，亦應認為適當」。

2、 第13.10節 (受撓構材之橫向鋼筋) 中第13.10.3條規定：「閉合箍筋或肋筋可以1支箍筋或肋筋端之標準彎鉤叠合繫繞於1支主鋼筋，或以1支或2支箍筋或肋筋按第5.16.2節乙級續接之規定搭接或按第5.14節之規定錨定」。

梁因所承受之軸壓力較小，梁箍筋一般僅有承受剪力或扭力的需求，無圍束軸壓力之需求；若柱箍筋有搭接需求，則柱之鋼筋保護層有可能因受壓而剝落，其搭接長度需較長。但現行『結構混凝土設計規範』對柱箍筋之相關規定，則僅有第13.9.5節 (受壓構材之橫箍筋) 中第13.9.5.3條：「橫箍筋之配置須使在各柱角處之主鋼筋及每隔一根主鋼筋均以有轉角之橫箍作橫向支承；…」(見圖1及2)。並於解說中說明：「橫箍筋配置之規定可參考圖1。橫箍筋之標準彎鉤僅適用於竹節鋼筋，並應盡可能錯開」。然而『混凝土結構設計規範』並未規定柱之橫箍筋是否可如梁一樣，以兩支箍筋或肋筋按第5.16.2節乙級續接之規定搭接。

按柱箍筋除須用來提供抵抗剪力及扭力所需外，最主要是當柱承載軸壓力時有向外爆開之趨勢，而現行『結構混凝土設計規範』對柱內橫箍筋之配置規定為「須使在各柱角處之主鋼筋及每隔一根主鋼筋均以有轉角之橫箍作橫向支承。」；亦即柱繫筋或箍筋之端部，係鉤住柱主筋而非鉤住箍筋。因此，柱箍筋之每邊除在角隅處有支撐外，整個邊長範圍均無朿制或支撐，當柱之鋼筋保護層因受壓而爆裂剝離或剝落後，柱箍筋之搭接段就會外露而鬆開，致搭接效果大幅下降。因此，大尺度柱之外箍筋，施工時若有箍筋總長度太長，或因綁紮空間受限，或受到其他構件之阻礙而無法一箍閉合，而須分段綁紮時，則應避免在箍筋直線段搭接；建議改採以2個“L”形箍筋組合成一閉合箍筋，亦即在角隅處設置135^o彎鉤(俗稱鳥嘴)，並鉤住柱主筋之接合方式，且上、下相鄰箍筋之接頭位置並應錯開。一般柱試體作抗壓試驗時，柱箍筋之損壞位置大部份(約90%)都會在轉角135^o標準彎鉤之接頭處脫開(見圖3及4)，因此吾人須了解到，柱轉角處「135^o標準彎鉤鉤住柱主筋」之接頭，仍無法滿足柱箍筋達全應力時之需求。亦即，同一柱箍筋在柱轉角處「135^o耐震彎鉤鉤住柱主筋」之接頭越多處，對柱圍束效果就越不好。因此，接頭較多之柱箍筋，建議酌予增加箍筋數量以彌補接頭多之暇疵，或採電銲(見圖5)或電阻銲(見圖6)續接，並配合採用可銲鋼筋SD280W∕420W。

採用可銲鋼筋並以可發展達箍筋全應力之銲道續接，為目前最為可靠的施工法。若因施工性需要，必須在箍筋直線段搭接時，則其搭接方式建議採箍筋端部具標準彎鉤之搭接方式，直線段搭接長度在未有規範規定前，建議取2 Ld_h（具標準彎鉤之伸度長度），其標準彎鉤之延伸長度應依受拉主筋(12d_b＋彎曲半徑)之規定(見圖7及8及表1)。

結論

柱橫箍筋具標準彎鉤之搭接，考慮箍筋外側之混凝土保護層，因不受箍筋的圍束而容易剝落後，橫箍筋之搭接效果存有疑義。依『結構混凝土設計規範』對於鋼筋混凝土圓形柱或基樁之箍筋的續接依第13.9.4.5條規定：「螺箍筋之續接可用銲接…」，故若採用可銲鋼筋(SDXXXW級)，並以可發展達箍筋全應力之銲道續接，為目前最為可靠的施工法。橫箍筋若採銲接方式續接，則不論鋼筋保護層是否剝落，其接合效果不但明確且不受混凝土保護層剝落後之影響。且若配合上、下箍筋之搭接位置錯開，以及增設「具耐震彎鉤之繫筋」作輔助，其靜不定贅餘度遠比螺箍筋高很多，結構安全性應已高於『結構混凝土設計規範』第13.9.4節(螺箍筋)中第13.9.4.5條所規定之「螺箍筋之……搭接長度至少為48d_b」之規定。再者，接合位置可任意旋轉，不會有受標準彎鉤卡住柱主筋而無法轉動之現象，施工更為方便。若其接頭採用電阻壓銲對接(見圖六[3])之方式，亦為可行，惟須有專用之銲接設備。

【參考資料】

[1]  營建署“結構混凝土設計規範” (2002)  內政部91.6.27台內營字第0910084633號頒佈。

[2]中國土木水利工程學會(2007)，“混凝土工程議取LdhCODE  REQUIREMENTS  FOR  STRUCTURAL  CONCRETE” ACI 318 - 08版。

[3]“日本高層預鑄建築”投影片，潤泰集團曹昌盛。

註：1 圓形橫箍筋搭接長度至少為Ls，兩端並以90o標準彎鉤錨定於柱內。

    2上、下箍筋之搭接位置應錯開；繫筋之彎鉤應鉤住柱主筋。

    3 D：柱直徑。

圖7  圓柱橫箍筋二端具標準彎鉤之搭接長度示意圖

圖8  抗拉標準彎鉤

表1 圓柱橫箍筋二端具標準彎鉤之搭接長度參考表