5工法(地上結構體工程)

[開設課程--建築構造(一)]--朝陽建築系大二必修2學分

│授課大綱│內容時程│1營建概論│2工法與流程(施工計劃)│3工法與流程(假設工程)│4工法與流程(地下工法)

│5工法與流程(地上結構體)│6工法與流程(屋頂防水與隔熱)│7工法與流程(建築裝修與植栽)│

伍、地上結構體工程

一、施工計畫內容與施工流程---以RC建物為例

二、前置作業、假設工程與高空作業

三、地下工程

四、結構體工程

(一) 最通用之材料—鋼筋混凝土(RC)—特性

(二) 結構體一：基礎、柱、牆

(三) 結構體二：梁、版

(四) 結構體一：樓梯

(五) 結構體一：屋頂、落水與防水隔熱

五、建築裝修工程

六、設備代謝系統與介面整合

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參考書籍：

1.《建築構造的基本原則--材料和工法》pp418-433; pp433-445;452-458; pp447-473;pp474-499;(501-531預鑄RC)

2.《營建法與施工(下)》pp1-48;100-131;pp73-99,61-73;pp49-61,313-331

3.《建築結構體之施工與監工》pp307-359;pp360-410

>>>>延伸閱讀

9.《本土化建築工程自動化技術開發個案研究(信昌電子)》李政憲主編，中華民國建築學會，1999.6

11.《預鑄建築工程實務》內政部建研所，1999.3

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四、 結構體工程

（一）最通用之材料—鋼筋混凝土(RC)—特性

1. 混凝土的組成材料

(1) 填充材(骨材) 混凝土 66-78%

(粒料) 水泥砂漿

(2) 黏結材(水泥) 水泥糊體 7-14%

(3) 水 (水化作用) 15-20%

2. 混凝土的特性與添加劑

(1) 強度：係由膠體質(gel),粒料與水泥糊體介面間之黏著強度

　　　　　「圓柱體抗壓試驗」　　

(2) 工作性：混凝土澆置作業過程時之難易程度

　　　　　　與水灰比w/c是相對的 (.65~.45)吽

　　　　　「坍度試驗」：近零，正常，剪力，崩陷

(3) 耐久性：抗風化、化學作用，及磨損之耐久性。

　　　　　　粒料空隙小且吸水性小(水密性) 為佳

a. 風化作用：因交替凍融現象

b. 化學作用

c. 磨損作用：重量磨擦，孔蝕

d. 海水鹽化(海砂屋)

e. 泌水與蜂巢現象

(4) 體積穩定性：因壓力、溫度及濕度、化學及機械作用而呈變化(膨脹及收縮)

a.泌水與凝結收縮

b.塑性收縮(可塑狀態之表面收縮)

c.自生體積變化(養護之乾燥致收縮)

d.溫度體積變化(巨積RC)

e.潛變(creep)：長期受一定載重致應變(strain)隨時間之增加而增大

(5) 經濟性：料料配比、水灰比、施工澆置與養護

添加劑：

(1) 輸氣劑(AE劑)

(2) 減水劑：減水5%，亦有緩凝劑之作用

(3) 強塑劑：減水15%

(4) 無收縮灌漿劑：鋁粉.2%,適用情形四

(5) 快凝劑(早強劑)：氯化鈣1%

3. 混凝土的適用環境與種類

(1) 一般混凝土：比重2.3

(2) 重質混凝土：比重2.5~4.8，防護放射線

(3) 輕質混凝土：比重2.3，發泡性與輕質粒料

(4) 纖維混凝土(FRC)：防止RC內部裂縫之蔓延

(5) 高分子混凝土

(6) 噴凝土：濕式與乾式

(7) 預力混凝土：

(8) 預鑄(製)混凝土：

(9) 預壘混凝土：先置放骨料，再壓力注砂漿

(10)預拌混凝土/機拌混凝土(Mixer)

(11)水中混凝土：特密管施作，不使混凝土分離

4. 混凝土的施作與養護

(1) 程序：選材—拌合—輸送—澆置—養護—試驗

(2) 混凝土澆置：搗實

　　　　　　　　漏斗之使用

　　　　　　　　瀉槽之使用

　　　　　　　　澆置之次序：柱-梁-版，牆，梯

(3) 接縫：

(4) 混凝土養護

a. 濕治養護

b. 護膜養護

c. 蒸氣養護

(5) 混凝土強度試驗

a. 圓柱體抗壓試驗

b. 鑽心試驗

c. 混凝土成熟度測定試驗

d. 試錘試驗

e. 貫入針測定法

f. 超音波測定法

5. 混凝土的破壞

(1) 風化作用

(2) 中性化現象

(3) 水化作用之初凝與終凝—不凝結

--未終凝前擾動

--終凝後之養護

(4) 差別凝縮(differential shrinkage) 純水泥漿

(5) 材料分離(segregation) 輸送與澆置過程

(6) 泌水現象(bleeding)

(7) 冷縫先期澆置之混凝土過度硬化或凝結，無法與新澆置之混凝土黏結成一體而形成之縫隙

(8) 蜂巢現象

6. 混凝土龜裂之成因與對策

(1) 龜裂造成之影響：外觀、強度、耐久性

(2) 龜裂之行為：

a. 握持龜裂

b. 灰漿龜裂

c. 粒料龜裂

(3) 龜裂之成因：

a. 材料性質—1.水泥、水、熱，2.體積膨脹，3.保護層厚度

b. 施工狀況—4.模板變形與支撐材，5.振動

c. 構造因素—6.施工縫,7.過密及不足配筋,

d. 環境外力與使用因素—8.超載重,9.鋼筋銹蝕10振動,11凍害,12乾縮潛變,13中性化,14化學性(海砂)

(4) 龜裂之補救(強)：

a. 表面修補

b. 注漿法

c. 加入補強措施

(5) 龜裂之事前防止：

a. 設計—均質平面立面、伸縮縫、溫度筋、構材撓度控制

b. 材料—粒料配比、水灰比、添加劑

c. 施工—拌合輸送、搗實養護、勿早拆模、錨定筋長度、懸臂及開口部補強筋

**適當拆模時間：3day基礎，10day梁側板，

14day柱與牆，

21day 大梁底樓版平台雨遮

7. 鋼筋的材料特性

(1) 鋼筋材之特性：

a. 鋼筋的降伏強度須高(尤其是拉力)

b. 鋼筋的延展性要好

c. 鋼筋與混凝土之握持作用要強

(2) 鋼筋材料的類別：

a. 圓筋( φ)

b. 方筋、

c. 變形鋼筋(竹節,D )

8. 鋼筋的施作加工

(1) 鋼筋表面之清除

(2) 鋼筋表面之防蝕：一般、海砂

(3) 鋼筋之截切及彎鉤處理

(4) 鋼筋之拼接

a. 搭接

b. 瓦斯壓接 D25,d/10

c. 焊接(電弧焊接)

d. 其他—螺管接合、套筒

9. 鋼筋之保護層厚度

(1) 基礎 7.5cm

(2) 柱、梁 4cm

(3) 版、牆 1.5~2.0cm

10. 模板—屬於假設工程一支

(1) 模板選用原則：加工簡便、廉價、材質堅固、可反覆使用

(2) 模板材料類型：

a. 木製模板(格板、散板，防水合板(清水))

b. 金屬模板(鋼模、鋁合金模)

c. 強化塑膠模-輕質、轉用性高、質感處理

d. 背撐角材

(3) 模板撐材

a. 木支撐材—圓木支撐、角材支撐、楔木、水平繫條(牽條)

b. 鋼管支撐—雙套管伸縮、插梢、旋轉盤、基座、連結接頭

c. 框型管架(門型鷹架)—

d. 型鋼支撐—

e. 跨梁支撐—

(4) 模板其他配件

a. 隔件：確保模板間之距離，鋼筋至模板間之保護層厚度。

水泥砂漿製、鋼製、塑膠製

b. 緊結器：緊結與固定模板之用。

　　　　#10鐵線、鋼條、鑄鐵條、鋼管螺栓及截頭圓錐(蓮霧頭)

c. 預埋物：截角材、接縫材、滴水線材、飾線材、天花板預埋木磚、接線盒、螺栓套管

d. 脫模劑：促使模板之拆模工作與模板面清理能夠順利進行。保護模板面材。

11. 模板加工及組立

(1) 場地整理與分類

(2) 模板組立計劃—協同作業：配筋、預埋物、緊結

(3) 施工拱勢之預留(梁、版)

(4) 鋼筋勘驗與清潔

(5) 澆置時之穩定性

(6) 監工要點(略)

12. 特殊模板工法：

將模板及支撐之裝卸作業整體化，並利用大型吊裝機具作整體式之垂直或水平移動，以增進作業時效。

(1)水平式飛模—箱型、台架式、壁掛式

(2)垂直式飛模—YH工法(台南營造)

(3)電熱模板—台北成功國宅(太平洋,新亞)　　　

鋱

（二）結構體一：基礎、柱、牆

1. 基礎：四種基礎形式(略)

2. 獨立基腳之施作：

級配夯實--PC工作面—放樣—組側模版--排基礎版筋—組立柱鋼筋(勘驗)—澆置底版RC—組立地梁側模、吊柱模—組立地梁鋼筋(勘驗)--澆置柱梁接頭RC—組立柱模(柱脖子)—澆置柱脖子RC—地面樓版下級配回填夯實(預留管)-- 澆置地樓版RC—放樣—(略)

3. 柱：承受垂直力之受壓構件，亦受剪力軸力與彎矩之混合作用。受長細比之屈曲(buckling)。

4. 柱之主筋與箍筋形式：

(1) 純混凝土柱

(2) 螺旋箍柱

(3) 橫箍筋柱：

柱斷面積＞600cm2，柱短邊長＞20cm(25cm)，

主鋼筋量As,0.01Ag＜As＜0.08Ag

主筋至少須有4支配置於四個角隅(D16)

箍筋直徑至少在D6以上，箍筋135度彎鉤

寬止筋，對角寬止筋(每3支箍筋1支)

(4) 合成柱：SRC柱、鋼管柱

5. 柱箍筋之功用：

(1) 固定主筋位置

(2) 阻止柱斷面橫向變形

(3) 抵抗剪力作用

(4) 阻止縱向主筋產生屈曲現象

(5) 增加握持力

6. 牆：垂直構件。

(1) 「承重牆」：凡載重之牆壁及承受橫力之剪力牆與帷幕牆。

(2) 「非承重牆」：凡承受自身重量及自身地震力之分間牆(輕質隔間牆)。

(3) 「剪力牆」：須能抵禦傾倒力矩、垂直載重及剪力之共同作用，並須適當傳遞牆之彎矩、垂直載重及剪力至其基礎或支承物。

(4) 牆配筋形式：正交式(縱橫直交式)、斜交式、隅角式、對角式。(D10,@12~30cm)

(5) 牆配筋補強形式：牆相交處、牆開口部

（三）結構體二：梁、版

1. 梁：水平構件。承受彎矩作用之撓度構材。依中立軸(N.A.)分為上下兩部份承受不同之彎曲應力

2. 梁之深度：RC梁深=1/8～1/10*L

鋼梁深=1/12～1/15*L

3. RC梁之破壞：

(1) 拉力破壞

(2) 壓力破壞

(3) 斜拉力破壞

(4) 剪力破壞

(5) 握持力破壞

4. 梁之配筋種類：上層主筋、下層主筋、兩端上層加強筋(連續端上層加強筋)、中央下層加強筋、弓型主筋、箍筋(肋筋)

5. 版：承受活動與載重之水平構件

6. 版之種類：

(1) 有梁版—

a.單向版：長向邊長與短向邊長之比值＞2，主鋼筋僅需配置於某一單方向者。

b.雙向版：版之長短邊比＜2，版厚＞9cm。

**補強筋：角隅上下層、開口部、出挑樓版

(2) 無梁版—平版

a. 有柱頭版：柱冠附近之樓版予以加厚以增加承載耐力及減輕所受之力矩，該增厚部份即稱為柱頭版或托版。版厚不得小於10cm。

b. 無柱頭版：版之全面積厚度均相同者。版厚不得小於10cm。

平版式樓版鋼筋之配置分為：二向式、三向式、四向式、圓環式。

(圖示)

7. 合理跨度之樓版：正常者5—8M

懸臂梁及樓版3.5M為限

合理之版厚：屋頂樓版--9～15cm (配合整體粉光)

　　　　　　　正常樓版—12～20cm

　　　　　　　地面層樓版--12～30cm

　　　　　　　筏基底版--35～60cm　　　　

8. 大跨度樓版(Long span slab)

(1) 格柵樓版(joist slab)：係由RC大梁支承著密集之小梁，小梁與樓版澆置成一體，再依次傳遞載重之。小梁之深度視跨度而定。版厚6-15cm

(2) 中空樓版(hollow slab)：係將旋楞鋼管(screw pipe)平行排列，沿管向配置主筋再於橫向配製補助鋼筋使其連結一體。　版厚大於25cm

原理：工字梁

注意：RC澆置時小心鋼管鋼筋網全面浮起

特性：

a. 利用中空鋼管減輕樓版RC重量

b. 樓版兼梁之功效,節省小梁,增加室淨高

c. 平頂無梁，美觀及節省裝修費

d. 大跨度無柱梁阻礙，利任意隔間及變動

e. 中空部份可增加隔音防熱之效

f. 中空部份可兼作空調管水電配管等穿線

(3) 格子樓版(grid slab)：係將等間拒之肋梁(rib)與其上頂板澆置成一體，構成雙向格子狀之樓版。

正交,斜交,與三方向格梁系統。版厚6-15cm

華福樓版 (waffle slab)：定製規格60*60cm，90*90cm

（四）結構體三：樓梯

1. 定義：連通兩個不同高度之樓層。

2. 依坡度比而定類別：

　扶梯，樓梯，坡道

3. 樓梯之五要素：階高

階深

階寬(平台深)
　　　　　　　　扶手

　　　　　　　　淨高

4. 依動線路徑而定類別：

　直梯，折梯(單,兩,參)，旋梯，圓梯

　　　　　 (法規) 直通樓梯，一般樓梯，安全梯，特別安全梯　

5. 依材料別：

木材

鋼構：爬梯、預製梯

6. RC梯之結構行為別

傾斜版式、側承版式、曲折版式、懸臂式、

7. 止滑之裝修

8. 自動梯(手扶梯)

9. 昇降機

10.安全梯之法令規範(技#93-#96)

（五）預力混凝土

（六）房屋工業化—預鑄RC、帷幕牆工法

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