樓版高低差跨過梁頂之版鋼筋

配置方式探討

陳正平  技師

前言

有技師同仁提問：『地梁之梁深不同，底面之高程不同，頂面相同。但工地誤將地梁底面施作成相同，致部分樓版鋼筋因地梁高程差(見圖1)，而無法將樓版鋼筋，於過梁處穿入梁箍筋內錨定。』，此種情形如何改善？

此種情形，有時也會發生在樓版面有高低差的情況，且此種情況，除會發生在地梁外，也會發生在一般樓層。一般來說，設計工程師會把樓版之頂面與梁之頂面設計為同一高程，渠主要原因乃，係樓版厚度與梁高度重曡，可降低樓層高度。另外，如果支撑樓版之梁，若須用來平衡二側樓版之不平衡彎矩時，樓版之鋼筋可直接與梁鋼筋作連結，而無需透過補強筋。上項所述誤失，筆者斗膽提出其改善方式及所須考量之因素，供工程先進參考，不當之處，尚請不吝指正。

考量因素及補強鋼筋量

 各種狀況決定方法，分述如下：

狀況1：二側樓版無不平衡彎矩須傳遞進入梁内

當設計圖所標示樓版鋼筋，在該梁之二側為相同量時，表示樓版二側之彎矩大致相同，則此種情況只要配置橫向“ㄇ”形連結鋼筋及防裂鋼筋，再將樓版鋼筋直通跨過梁頂即可。至於”ㄇ”形連結鋼筋之量，建議採D10或D13，其間距以不大於30cm為原則，且其錨定入梁箍筋內之長度須大於伸展長度。至於沿梁軸向之防裂鋼筋之配置量，則須依現行「混凝土結構設計規範與解說”第3.7.1節規定：「為控制受撓裂紋，梁與單向版內受拉鋼筋，應按第3.7.2節之規定，妥予分佈於構材斷面最大受撓拉力區，但雙向版應按第6.4節之規定。」，及第3.7.2節規定：「最接近構材受拉面之鋼筋中心距s，應按下列規定：
              

式中：f_s為在使用載重下算得之鋼筋應力，但亦可用(2/3)f_y替代之；

c_c為撓曲受拉鋼筋或預力鋼筋至最近受拉面之淨保護層厚度。

s若接近最外受拉面，僅有單支鋼筋或鋼線時，s為最外受拉面寬度。」。

為達到限制受撓裂紋之目的，許多結構以工作應力法及低鋼筋應力設計。當使用高強度鋼筋承受高使用載重時，可預期將發生可見之裂紋，為耐久性及美觀之理由，須利用鋼筋配置細節(detail)控制受撓裂紋，使其產生許多細小之髮絲裂紋，會比少數幾條較寬裂紋更好。對使用規定降伏強度 f_{y ，}超過2,800 kgf/cm²鋼筋之構材，控制受撓裂紋特別重要。若使用規定降伏強度 f_y 達4,200 kgf/cm²之鋼筋，有良好之鋼筋細節設計，可適當的控制受撓裂紋。經國外廣泛試驗證實，使用載重下受撓裂紋之寬度與鋼筋之應力成正比。於鋼筋細節設計時，最重要影響裂紋之變數，為鋼筋之保護層厚度及鋼筋間距。

即使在良好之試驗環境下，受撓裂紋之寬度亦受收縮及其他時間因素影響，而出現很大之變化，但當鋼筋妥善分佈於混凝土之最大拉力區時，可使受撓裂紋控制獲得改善。

現行規範直接限制最大鋼筋間距，取代土木401-86a及以前版本的規範所使用之 z 值之規定；並為符合載重組合係數之降低，提高土木401-93使用載重下之鋼筋應力f_s 及公式內之係數；對於使用 f_y=4,200 kgf/cm²主鋼筋，保護層厚5cm之梁，用(2/3)f_y替代 f_s 時，最大鋼筋間距為25 cm。

結構物之裂紋寬度具高度變異性，土木401-86a規範規定鋼筋分佈，依經驗公式限制最大裂紋寬度在0.040 cm以內。自土木401-93規範起對間距之規定，可限制裂紋寬度在一般實用上可接受之程度，但對於一些特定結構可能過寬。裂紋與鋼筋腐蝕之關係，尚有爭論，研究顯示：通常承受使用載重下應力之鋼筋，其腐蝕與裂紋寬度並無明顯關聯。因此，早期對內露與外露構材不同之規定，予以剔除。

狀況2：二側樓版有不平衡彎矩須傳遞進入梁内

此時沿梁軸向之防裂鋼筋之配置量，則須依現行「混凝土結構設計規範與解說”第3.7.1節及第3.7.2節之規定計算最少防裂鋼筋間距及鋼筋量外，其橫向“ㄇ”形連結鋼筋量之決定，須至少達二側版筋量之差值；且其間距以配合二側版鋼筋間距之較小值為原則(見圖2)，其間距以不大於30cm為原則。又，錨定入梁箍筋內之長度，須大於與梁箍筋間所需之錯位搭接長度(見圖2)。

狀況3：僅單側有版之情況且有不平衡彎矩須傳遞進入梁内

若為僅單側有版之情況，則橫向“ㄇ”形連結鋼筋量及間距，建議同版筋錨定入梁箍筋內之長度，須大於與梁箍筋間所需之錯位搭接長度。沿梁軸向之防裂鋼筋之配置量，則須依現行「混凝土結構設計規範與解說”第3.7.1節及第3.7.2節之規定計算最少防裂鋼筋間距及鋼筋量。

結語

由版筋跨過內梁的現象，表示版在梁上方為連續邊，亦即固接，因此宜以梁二側版筋之大者，連續直通跨過梁為正確作法，公會標準圖有提供，若不連續直通也應以二側之大者配置二側相同量，並採錯位搭接，才能使二側彎矩平衡，以避免梁受太大扭力。二側版筋若採不連續直通，搭接長又不足，則很容易沿梁二側產生長向開裂。以適當間距配置之多支小號鋼筋，較配置同面積之少支大號鋼筋，對受撓裂紋之控制為佳。

圖1 地梁頂面位於版底下情況		圖2 補強筋配置示意圖