用ASD與LRFD方法比較 ACI 347R-14之模板設計

—以格梁與牆梁為例

鄧建剛 技師

一、前言

模板設計僅需要簡單的材料力學公式，但其困難在於載重計算與材料性質的推估。國內模板設計目前並無專用規範，主要參考其他設計規範或資料 [1][2][3][4]，只是其中載重說明簡略，且缺乏完整計算例。國內鋼筋混凝土或鋼結構設計規範，皆已進入載重與阻抗係數設計法(LRFD)，而國內目前模板設計，根據木構造建築物設計及施工技術規範，均以容許應力設計方法(ASD)為主。美國ACI第347號委員會，於2014年出版的「Guide to Formwork for Concrete」[5]，除原先ASD設計方法外，另加入LRFD設計方法，並附有計算例說明。

本文以樓版模板中格梁(joist)與牆模板牆梁(stud或內背橕材)為例，比較ACI 347R-14中ASD與LRFD設計結果的差異。

二、材料修正係數

木材為天然材料，考慮到製造與施工環境，強度須適度修正，ACI 347R-14對木材強度採用甚多修正係數，但其中大多數修正係數很少使用，若必須使用但缺乏資料時，採用1.0亦可。

圖1 計算例之模板襯板、格梁與貫材配置

圖2 剪力計算之臨界斷面[5]

六、結語

   1.本文中考慮的案例，根據計算，承受垂直力的格梁所需斷面係數與斷面積，LRFD較ASD經濟；承受混凝土側向力的牆梁所需斷面係數與斷面積，ASD較LRFD為低。究其原因，應是格梁與牆梁之LRFD設計使用的載重係數不同，牆梁側向力使用的載重係數為1.6，此時LRFD計算所需的斷面性質會大於ASD的計算結果。

   2.因LRFD設計不適用於撓度計算，如最終斷面設計由撓度控制，將會使用ASD之容許應力計算結果。

   3.我國尚無專用的混凝土模板設計與施工規範，ACI 347委員會提出的建議規範，針對混凝土模板設計與施工，內容完整應可供參考。

參考文獻

1.營建署，木構造建築物設計及施工技術規範，民國92年5月1日

2.公共工程委員會品管班教材，單元二第七章鋼筋、模板、混凝土施工，109.06版

3.鋼筋混凝土工程標準說明書(JASS5)，日本建築學會，1981

4.公共工程施工綱要規範第01525章，橋梁工程施工作業安全一般要求，公共工程委員會

5. ACI 347R-14, Formwork for Concrete, 8th Edition, 2014

6. National Design Specification for Wood Construction, American Wood Council, 2018

7. ASCE/SEI 37-14, Design Loads on Structures during Construction, American Society of Civil Engineers, 2014

8. ASCE/SEI 7-10, Minimum Design loads for Buildings and Other Structures, American Society of Civil Engineers, 2010

9. ASCE/SEI 37-02, Design Loads on Structures during Construction, American Society of Civil Engineers, 2002

10. ACI 301-10, Specifications for Structural Concrete, 2010