地梁穿孔是否可位於距柱邊二倍梁深範圍內

陳正平技師

地梁上之穿孔是否可設置於地梁梁端距柱邊2倍梁深範圍內？這個問題，常在施工單位與監造單位或設計單位間產生爭執。此問題對於有完整地下室外牆(或連續壁)之地梁，因大部分之地震力會由外牆承受，因此地梁不會產生塑鉸，但須依現行耐震設計規範第6.2.11(基面以下之構架)，將地震力放大1.4α_y倍(或放大上部結構之超額強度因子Ω₀倍，註：Ω₀係極限層剪力與設計層剪力之比值)設計之。但實務上，大部分地震力仍會由地下室外牆承受，幾乎不會增加地梁受力，因此地梁無韌性需求。此時，理論上地梁上之穿孔，可設置於地梁端距柱邊2倍梁深範圍內，但因地梁梁端部之剪力值會比跨度中央位置為大，由剪力所產生之二次彎矩較大，因此通常開孔位置，宜設置於剪力較小之跨度中央處，梁容許穿孔之建議位置及孔徑與孔間距限制之參考資料，見圖1所示。一般標準圖之開孔補強筋量，只是提供一個可行的補強型式(見圖2及3)，並不保證可足夠承受開孔處之剪力及衍生之二次彎矩，設計者必須個別檢核是否安全。

原則上，設置於跨度中央段，因剪力較小，比較容易通過檢核。若開孔設置於地梁梁端距柱邊2倍梁深範圍內，則因梁端之剪力會較大，有較大的可能性會不夠，必須檢核標準圖之補強筋量，是否足夠承受該處之剪力及衍生之二次彎矩。況且標準圖之開孔補強圖上，未將有韌性需求與無韌性需求之可開孔位置分開表示，因此將開孔設置於距柱邊2倍梁深範圍內，容易引起爭議。若開孔已施作完成，只好依以上述理由，進行梁端處開孔剪力補強筋需求量之檢核。

對於無地下室或地下室外牆不完整，致地梁仍須發展韌性者，仍須依標準圖之建議，避開「梁端距柱邊2倍梁深範圍」(見圖1)。

圖1  梁容許穿孔之位置及孔徑與孔間距之限制[5]		圖2  圓形穿孔補強參考圖[5]
圖3  方形穿孔補強參考圖[5]

通常筏式基礎之筏基坑內，都會留設大約100mm~160mm左右的上、下連通管。上連通管的位置會在筏基頂版的版下緣附近，以作為透氣之用；下連通管的位置則是位於筏基版上緣，作為通水之用。相較於地梁尺寸而言，連通管貫穿孔所佔面積比例不大，在計算上常有不需補強的情形，設計圖說中應註明不需補強之限制條件(例如：梁深比1/10，孔間距3D)或簡易之補強細部(見圖4所示)，但是穿孔位置仍應儘可能避開地梁的高應力區，且補強筋應配置在穿孔四周並均勻分布在梁腹全寬，不能僅配置於梁腹之二側。由於地梁尺寸較大，若以梁深來作為規定「距柱邊2H範圍內」不可穿孔的範圍，可能會比較無法符合實務上的需求，設計圖說中應該視個案條件加以特別註明。

圖4 設計圖說若無特別註明連通管穿孔補強方式時，可參考此圖例^[5]。

【參考資料】

[1] 內政部營建署(2002)。混凝土結構設計規範。台內營字第1000801914號頒佈，中華民國100年6月9日。

[2] 土木水利工程學會(2012)。混凝土工程設計規範與解說(土木401-100)。

[3] 美國混凝土協會(2011),BUILDING  CODE  REQUIREMENTS  FOR  STRUCTURAL  CONCRETE,ACI318-11版。

[4] 中華民國結構工程學會(2013) 。房屋結構鋼筋施工綱要與品管。2013年12月。

[5] 中華民國結構工程學會(2011)。鋼筋混凝土房屋結構配筋準則。