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技師報於85年11月18日土木日創刊
新聞局出版事業登記證局版省報字第48號


中華民國一○三年十月十一日

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文字記者:許素梅

既有鋼筋混凝土結構建築物是否安全無虞?

陳正平 技師

前言

民國88921日凌晨147分,台灣中部地區發生芮氏地震規模7.3強烈地震,造成2,300餘人死亡,8,700餘人受傷,房屋全倒近萬棟,半倒亦達7,000餘棟,其中嚴重受損之學校校舍竟達100餘所。災情慘重令人怵目驚心,造成台灣民衆生命財產付出慘痛代價,尤其是學校校舍及政府機關等公共建築物的損害更是遠遠超過民間建築物的損害情況,此次創傷亦因此喚起民眾對建築物結構安全的重視,同時也呈現出工程界大環境所潛在的工程品質問題。該地震若發生在人口稠密的台北都會區,其後果將不堪設想。

很多人誤以為經歷921地震沒有倒塌的建築物結構是安全的,但結構安全與地震規模無關,與地震震度才有直接的關聯,依據中央氣象局第88043號(921)地震報告,台北市最大震度僅4級,尚未達台北市應有之設計地震力,因此台灣各地區之『既有鋼筋混凝土結構建築物是否安全無虞』?此問題之答案必然是否定的。

  筆者參與「中華民國結構工程學會」出版之“房屋結構鋼筋施工綱要與品管”一書中,對於施工常見缺失與處理對策列舉了幾個既有鋼筋混凝土結構建築物,常見的施工缺失及對策,供作工程先進參考,並請不吝指正。

鋼筋混凝土結構建築物主要常見的施工缺失與處理對策

鋼筋混凝土結構建築物主要常見的施工缺失與處理對策,列舉如下。

1.地梁在小梁與主要梁接合處交會區未配置主要地梁箍筋

地梁在小梁與主要梁接合處交會區未配置主要地梁箍筋,會導致主要地梁之剪力傳遞路徑中斷。

2.地梁主筋上下間距太大

地梁主筋豎向間距太大(見照片1),影響地梁主筋抵抗彎矩之有效深度。亦即該地梁之強度無法達設計之預期強度。

照片地梁主筋豎向間距太大

3.地梁下層主筋直接彎折

於電梯坑或水池位置,降地梁或降版,局部往下加深,地梁下層主筋直接彎折,致傳力路徑中斷。其改善對策為,原有地梁主筋維持原有高程,地梁局部加深處另配置局部主筋,並提供足夠之伸展與錨定長度。

4.基樁主筋因銲接燒蝕、主筋搭接處銲接不足及所留設錨定主筋受損。

基樁主筋因銲接燒蝕、主筋搭接處銲接不足及所留設錨定主筋受損,為常見影響基樁結構安全之施工缺失。基樁主筋銲接燒蝕,造成應力集中現象會影響基樁結構強度。

5.基樁主筋搭接處銲接不足

基樁主筋搭接處銲接,有吊裝鋼筋籠重量之考慮,也可能有補強主筋搭接效果不足之考慮。基樁主筋搭接處銲接不足,除會影響施工安全,亦可能影響結構強度。基樁主筋續接,採用鋼筋續接器為可行方案。

6.基樁留設錨定主筋受損

基樁主筋留設錨定於地梁或其他型式基礎之錨定主筋,常於土壤開挖過程被彎折、扭曲或燒除部份長度,地梁內之基樁錨定主筋長度不足,而以搭銲方式延長錨定主筋長度。基樁主筋預留鋼筋續接器,俟土壤開挖完成後再續接基樁為較佳之處理方式。

7.柱主筋位置放樣錯誤及柱主筋任意偏折

柱主筋位置放樣錯誤,採主筋偏折方式處理為最危險的處理方式(見照片2),卻常出現於工地。鋼筋偏折,已喪失鋼筋的抗拉及抗壓強度。柱偏移,上下柱混凝土接觸面積也減少。此種處理方式會大幅降低柱抵抗彎矩、軸拉力及軸壓力的能力。

照片2  柱主筋位置放樣錯誤及柱主筋任意偏折。

柱主筋放樣錯誤,若採斜柱、擴柱或斜主筋方式處理,仍會有於樓層面出現水平分力、結構應力改變以及其他補強細節待處理。建議,柱主筋位置放樣錯誤問題,不宜由施工及監造單位直接處理,應由設計單位檢討改善措施。另斜柱或斜主筋擴柱之主筋僅限於小角度偏斜,不得採用任何加熱方式彎折。

8.柱頂主筋彎鉤施作問題

柱頂主筋彎鉤應採用90˚彎鉤或180 ˚彎鉤向柱內錨定。若部份柱主筋90 ˚彎鉤向外錨定於梁內或梁外,或柱主筋頂離柱頂也太遠,均會影響錨定效果。但若90 ˚彎鉤全部往內錨定,勢必造成鋼筋密集重疊引致混凝土澆置品質不良。

柱主筋頂採用機械錨頭(T)代替彎鉤,應可以解決上述問題。另若條件許可,柱往上延伸突出梁頂,亦為可行的設計方式。

9.柱箍筋常見

1)柱主筋未能與柱箍筋密接。(2)柱輔助繫筋90˚彎鉤角度不足。(3)第一組柱箍筋離梁面太遠。(4)柱箍筋放置不均致間距過大,柱箍筋施工品質不良問題,應加強施工品質管理。

10.柱筋配置不良

1)柱主筋未能與柱箍筋密接:柱箍筋尺寸太大,或柱主筋位置放樣不正確。

2)未能符合每隔一支主筋就有柱箍筋鉤住柱主筋的規定:相鄰柱主筋間距不足,未能依規定放置柱輔助繫筋。

3)相鄰主筋間距不足,柱輔助繫筋135˚彎鉤端未能鉤到柱主筋。依現行規範柱輔助繫筋應直接鉤到柱主筋。ACI 318-77曾建議繫筋同時鉤到柱主筋與柱外環箍筋。

4)柱箍筋尺寸太小,未依設計圖尺寸施作,致影響抗彎及抗剪之有效深度。

11.大梁主筋放置於柱主筋外側

因大梁邊與柱邊之外側齊平,工地常見將大梁主筋放置於柱主筋外側的施工缺失情形。

除特殊情形外,大梁主筋應錨定於柱核心混凝土內。因此,將大梁主筋放置於柱主筋外側的施工缺失情形,除非設計單位另提其他補救措施,否則應重新綁紮大梁鋼筋,將大梁主筋放置於柱主筋內側。若有大梁邊突出柱邊等之特殊情形,則梁柱接頭施工應依設計詳圖施工。

12.梁主筋放置不當致鋼筋間距不足

梁單排放置多支主筋致間距不足,應內雙層配置方式設計。

13.梁主筋搭接致鋼筋間距不足

梁主筋採用上下搭接及左右搭接。於左右搭接處,梁主筋間距可能會產生不足現象。梁主筋搭接採用上下搭接,較不會影響水平間距,但會影響抵抗彎矩之有效深度。

14.梁主筋搭接位置錯誤

大梁主筋未能於緊密圍束區範圍(離柱面2倍大梁深)外搭接。梁主筋搭接位置應依設計圖規定,但於特殊狀況,梁主筋搭接位置未必能完全依設計圖規定,則仍應避開受力較大處搭接。為避免梁主筋搭接位置錯誤,施工前最好能將梁主筋施工圖送監造或設計單位審核。

15.大梁主筋錨定於柱內,主筋彎鉤錨定之直線段長度不足。

大梁主筋錨定於SRC柱,將大梁主筋彎鉤置於鋼柱前,致主筋彎鉤錨定之直線段長度不足,如照片3所示。

照片大梁主筋彎鉤錨定之水平段長度不足

大梁以彎鉤錨定於柱,應儘量延伸至最遠端,且其直線段長度必須符合規定。若大梁主筋彎鉤錨定之直線段長度太短,不僅大梁接頭韌性能力不足,也會造成梁主筋從柱內拔出之破壞模式。

16.梁箍筋與梁主筋未能密接

梁下層主筋未放置於梁兩側與梁箍筋轉角密接。梁箍筋彎鉤及其轉角必須與梁主筋密接才能充份發揮箍筋錨定作用。

17.梁與梁接合處未配置主要梁之箍筋

梁與梁接合處未配置主要梁之箍筋。梁與梁接合處,除主要梁箍筋不能中斷外,還應注意設計圖是否設計有其他補強鋼筋。

18.牆相交處之水平鋼筋錯誤

L型相交處水平鋼筋中斷,完全未處理,牆T型相交處之水平鋼筋彎鉤未延伸至遠側錨定。牆相交處之水平鋼筋必須有連續性及適當錨定。

19.牆上端鋼筋未錨定於樓版內或搭接長度不足

牆上端鋼筋未錨定於樓版內,或搭接長度不足,致影響抗剪強度。

20.牆鋼筋沒有混凝土保護層

牆鋼筋緊貼模板致沒有混凝土保護層。

21.折版凹角側鋼筋直接彎折

彎折樓版之鋼筋配置方式,折版凹角側鋼筋直接彎折,鋼筋承受拉力時會於轉折處產生往外分力,但缺少阻止鋼筋分力往外作用之機制。交叉錨定方式為折版凹角側鋼筋常見之設計施工方式。

上述折版施工缺失,常見於樓梯折版之鋼筋施工缺失,若能重新綁紮鋼筋最理想。但採搭接方式補交叉錨定鋼筋,則為常見的補救方式。

22.樓版高低差鋼筋直接彎折

樓版高低差,鋼筋直接彎折,會失去承受拉力作用能力,而出現結構安全疑慮。最好依設計詳圖重新綁紮鋼筋,若無設計詳圖應請設計單位處理。

23.樓版開口補強鋼筋長度不足

樓版開口,將替代補強鋼筋放置於開口兩側,以代替被截斷之樓版鋼筋,其從開口邊向樓版內之延伸長度,必須考慮補強鋼筋無法與被截斷後之原有樓版鋼筋直接接觸搭接,延伸長度除了基本搭接長度外,尚必須考慮非直接接觸(亦即錯位)搭接,依據開口尺寸予以加長。

樓版設置地下室土壤開挖中間柱臨時開口,通常會將開口處樓版鋼筋暫往上彎折,俟中間柱拔除後,再將鋼筋彎平,採搭接或搭銲方式回復。考量開口處樓版鋼筋回復效果以及施工過程樓版應力,仍會擺放替代補強鋼筋,但若延伸長度明顯不足,很難發揮明顯補強效果。

工地施工,碰到特殊臨時樓版開口,應檢討補強或通知設計單位處理,不應一律依據標準圖施工。

24.樓版埋設管線過於密集

樓版埋設管線過於密集,混凝土澆置不易,且減少樓版強度,樓版容易出現裂紋。

25.配合樓版內水電盒而任意彎折鋼筋

配合樓版內水電盒而任意彎折鋼筋。樓版鋼筋任意彎折後會降低或失去結構強度。

26.樓版下層鋼筋錨定長度不足

結構設計者依據樓版承載垂直載重以及傳遞地震剪力情況,對樓版下層鋼筋之錨定長度會有不同要求。樓版下層鋼筋之錨定長度應依設計圖規定施工。

27.樓版上層鋼筋於梁位置搭接,及樓版下層鋼筋於樓版中間帶搭接

鋼筋搭接應避開應力較大處,樓版上層鋼筋於梁位置搭接,樓版下層鋼筋於樓版中間帶搭接,樓版鋼筋宜儘量避免於應力較大處搭接。

樓版上層鋼筋於梁上搭接或梁兩側樓版上層鋼筋皆直接錨定於梁上,再加上梁箍筋,會造成鋼筋過於密集,而影響混凝土澆置品質。

結語

921地震之震度若發生在人口稠密的台北都會區,其後果將不堪設想。很多人誤以為經歷921地震沒有倒塌的建築物結構是安全的,但結構安全與地震規模無關,與地震震度才有直接的關聯,依據中央氣象局地震報告,台北市最大震度僅4級,尚未達台北市應有之設計地震力,因此,台灣各地區之『既有鋼筋混凝土結構建築物是否安全無虞』?這麼多常見之施工缺失,此問題之答案必然是否定的。但新建之建築物是否就安全?也顯然不是。因以上之缺失案例大部分為新近發現的,在監造制度無法落實之情況下,施工缺失的問題,一時尚難有效解決。

 

【參考文獻】

中華民國結構工程學會(2013)房屋結構鋼筋施工綱要與品管

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