修正RC梁上預留開口處補強配筋之芻議

翔威工程顧問有限公司  楊智斌、涂耀賢

土木技師  江文卿、黃科銘

一、前言

不論新建或既有建築物，為了配置管路之施工性暨考慮建築物之美觀性要求，常在梁上開口。開口，降低了梁的剪力強度，因此在開孔處常見剪力裂縫的發生，如圖1所示。剪力破壞屬脆性破壞，危險性較撓曲破壞高，因此規範[1]，將剪力破壞的安全係數設定得較撓曲破壞高，目的在控制撓曲破壞的發生先於剪力破壞。

為確保開口後的安全性，新建工程於參考圖說，都會註明梁上預留開孔之相關規定、及開孔處補強示意圖，如圖2所示[2]。惟現行參考圖之開孔處補強設計[2]，是否符合需求？本文藉鋼筋混凝土的理論及規範[1]相關規定，探討現行工程師常用補強方案的合理性，並且提出改善的補強建議方案，敬供技師先進參考。

圖1  RC梁開孔之剪力裂縫		圖2 梁上預留開孔補強圖 (摘自台灣省土木技師公會參考圖[2])

圖3  RC梁剪力強度計算示意圖[1](取自土木401-96圖R4.2.3.1修改)

三、參考圖說之補強設計不足處

為了確保施工品質，也為了施工現場，能有施工標準可以依循，國內有許多單位提供了標準圖說，本文以台灣省土木技師公會鋼筋混凝土參考圖(98.01.08修正版)[2]為例，梁穿孔補強設計圖(圖號RC06)，如圖3所示，補強鋼筋可分為：補強箍筋、斜筋、橫筋，以及上下箍筋等四種。

依現行規範規定，可當成剪力鋼筋之種類有：(1)垂直肋筋：肋筋與構材軸向垂直者。(2)熔接鋼線網：熔接鋼線網之鋼線與構材軸向垂直者。(3)螺箍筋、圓箍筋及閉合箍筋。(4)斜向肋筋：與縱向拉力鋼筋之交角等於或大於45°者。(5)彎起鋼筋：縱向拉力鋼筋彎起之角度等於或大於30°者。(6)肋筋與彎起鋼筋合併使用[1]。

比對現行規範[1]規定，標準圖說(RC06)[2]之四種補強鋼筋中，可視為剪力鋼筋提供剪力抵抗者，僅補強箍筋、斜筋以及上下箍筋三種。其中斜筋放置角度，未控制在等於或大於45°者，將無法計入，由於施工過程，無法確保斜筋放置角度，可控制在等於或大於45°，因此以保守的角度來看，應予以忽略，如此僅剩下補強箍筋以及上下箍筋，可提供剪力補強效果。由於上下箍筋，不在剪力裂縫路徑上(如圖1)，無法發揮剪力補強效果。故可補強剪力強度之鋼筋，僅剩下補強箍筋而已，參考圖說之補強箍筋，僅採用4-D13~D19，補強效果有限。

圖4  建議修正之新建工程梁上預留開孔補強圖

六、結論與建議

新建工程在梁上預留開孔，似乎無法避免，我國有許多單位提供有梁上預留開孔之補強設計參考圖，但這些參考圖，均著重於控制裂縫發展及裂縫寬度之配筋，對於預留開孔造成之剪力強度減損的補強，略顯不足。本文建議，應考量剪力強度減損量，採用補強箍筋全部承擔減損量的概念，將剪力強度減損量轉換成補強箍筋數量後，平均分配於預留開孔之兩側，以使預留開孔處之抗剪能力，也能達到無開孔之強度。

參考文獻

1.     內政部(2019)。“混凝土結構設計規範”。pp388。

2.     台灣省土木技師公會(2009)。“鋼筋混凝土參考圖”。pp11。