鋼筋混凝土柱之縱向鋼筋搭接段是否須配置緊密圍束箍筋

依據現行"混凝土結構設計規範"第15.4.2.3節規定：「受撓鋼筋之搭接，必須於搭接範圍配置閉合箍筋或螺箍，此橫向鋼筋之最大間距不得大於d / 4或10 cm。搭接不得用於：(1)構材接頭內；(2)距接頭交接面2倍構材深度以內範圍，及(3)分析顯示，由構架非彈性側向變位所引起撓曲降伏之位置。」，其解說亦略以：「在彎矩降伏會發生的範圍，鋼筋不允許搭接，乃因在承受非彈性反覆載重時，搭接並不可靠。任一位置的搭接處，其混凝土保護層皆有可能剝落，因此需要配置閉合箍筋。」此解說說明了梁主筋搭接段之圍束需求及重要性。大部分工程師，均會認為此項規定似乎過於嚴格。蓋會引致「梁之混凝土保護層可能剝落」的主要原因，除了桿件承受非彈性反覆載重之塑鉸區外，還有承受軸壓力與扭力的情況。但鋼筋混凝土結構之梁通常會與樓版共同構築，梁所承受之軸力及扭力通常不大，至於會承受較大之軸壓力或扭力的情況，多出現在有承載小梁之邊梁(扭力較大)，及橫隔樓版之邊構材(軸力較大)。

因此在未有承受非彈性反覆載重之塑鉸區、未承載小梁之邊梁，及非橫隔樓版之邊構材等位置之大梁，於搭接段必須配置最大間距不得大於d / 4或10 cm之閉合箍筋或螺箍筋圍束，對絕大部的工程師及施工從業人員的心態，均會覺得有太過於嚴格之疑問。因梁之上、下層縱向主筋之搭接位置不同，若要嚴格執行此條規定，則多數梁會出現梁之全長度，均需為全段配置最大間距不得大於d / 4或10 cm之閉合箍筋或螺箍筋圍束之情形。此項規定，甚至比現行"混凝土結構設計規範"第15.4.3.2節對塑鉸區之橫向鋼筋規定：「第一個閉合箍筋距支承構材面不得超過5 cm。閉合箍筋最大間距不得超過(1)d / 4，(2)最小主鋼筋直徑之8倍，(3)閉合箍筋直徑之24倍，及(4)30 cm。」之規定更嚴格。

國內結構設計單位之標準圖，均會遵照現行"混凝土結構設計規範"之規定，將此項規定繪製於標準圖上，然而在工地施工時，可能是監造單位未注意到此項規定，或是監造人員認為此項規定過於嚴格，而未嚴格執行此項規定。因此是否執行此項規定，除了會對箍筋數量影響甚大外，已配置綁紮完成之梁鋼筋，若需修改則非常困難，所需費用亦甚為龐大，因此常有發生爭執的情況。也因此被要求須符合規範規定於梁之搭接段以閉合箍筋圍束之廠商，因其成本及工時大幅增加而致心理憤憤不平。且大部分之設計單位及營造廠商，在施工及投標階段，均未將此部分圍束箍筋施工所需之工時及材料成本列入預算中。

反觀柱構材，在大部分使用情況下，都持續承載軸壓力之柱構材，在結構設計單位之標準圖中，卻未見有規定必須在搭接段配置最大間距不得大於d / 4或10 cm之閉合箍筋或螺箍筋圍束之規定，僅依現行「混凝土結構設計規範」第15.5.4.6節規定：「在柱全長中未按第15.5.4.1至15.5.4.3節規定配置橫向鋼筋之部份，則應採用螺箍或閉合箍筋，其中心距s 不得超過柱主筋直徑之 6 倍及15 cm。」。因此相較之下，柱主筋之搭接段圍束程度會過於偏向不安全側。但若要比照梁之搭接段必須以「最大間距不得大於d / 4或10 cm之閉合箍筋或螺箍筋圍束」之規定，則縱向鋼筋以搭接方式續接之柱，其搭接段之閉合箍筋間距，可能比柱上、下二端之塑鉸區之緊密圍束箍筋間距更密，且以搭接方式續接之柱，會出現全長均須以閉合箍筋或螺箍筋圍束之現象。

其實現行「混凝土結構設計規範」第15.5.3.2節(構架內承受撓曲與軸向載重構材之縱向鋼筋)已有規定：「......鋼筋之搭接僅容許於構材淨長之中央1/2內，並應考慮為拉力搭接，此外並應配置符合第15.5.4.2與15.5.4.3節之橫向鋼筋。」。其解說亦說明：「柱端因彎矩大，混凝土保護層可能剝落，因彎矩分佈具不確定性，配置圍束箍筋可圍束搭接處，增加其抵抗反復應力的能力。」。

經查新版"混凝土結構設計規範"(草案)第18.4.4.3節亦有相同之規定如下：「機械式續接須符合第18.2.7節之規定，銲接續接則須符合第18.2.8節之規定。搭接續接僅容許於構材長度之中央1/2內，並應設計為拉力搭接，且應被圍封於符合第18.4.5.2節與第18.4.5.3節之橫向鋼筋內。」。其解說亦略以：「......在典型設計的構架中，柱端容易產生保護層混凝土之剝落，使得此區域之搭接容易受到損壞。若要使用搭接，則得置於柱半高附近，相較於接頭附近處，該區之反復應力易侷限於較小應力範圍內。因為彎矩沿高度分布之不確定性，且受反復應力下搭接之圍束需求 (Sivakumar等人 1983)，搭接區需要配置橫向鋼筋。」說明柱主筋搭接段之圍束需求性。其中：

第18.4.5.2節規定：「橫向鋼筋須符合(a)至(f)之規定：

(a)橫向鋼筋應包含單個或重疊螺箍筋、圓形閉合箍筋或含與不含繫筋之直線型閉合箍筋。

(b)直線型閉合箍筋與繫筋之彎轉段均須圍繞於外周之縱向鋼筋。

(c)在第25.7.2.2節規定之限制下，繫筋應可使用與閉合箍筋同尺度或較小之鋼筋。沿著縱向鋼筋與沿著斷面周邊，相鄰繫筋端部應交替。

(d)直線型閉合箍筋或繫筋應按第25.7.2.2節與第25.7.2.3節規定提供縱向鋼筋側向支撐。

(e)鋼筋應配置使沿柱周邊上，受繫筋轉角或閉合箍筋各肢側向支撐之縱向鋼筋間距hx不超過 35 cm 。

(f)在Pu > 0.3Ag fc¢ 或 fc¢ > 700 kgf/cm2 [ fc¢ > 70 MPa ]之直線型閉合箍筋柱，沿柱核心周邊之每一縱向鋼筋或束筋應有閉合箍筋轉角或繫筋彎轉段所提供之側向支撐，且hx(二相鄰縱向鋼筋之最大間距)之值應不超過 20 cm 。Pu應為含E之因數化載重組合所得之最大壓力。18.4.5.5於第18.4.5.1節所規定長度ℓo範圍之外，除非第18.4.4.3節或第18.4.6節另有要求較多之橫向鋼筋量，否則柱應採用符合第25.7.2至25.7.4節規定之螺箍筋或閉合箍筋，其間距s應不超過柱最小縱向鋼筋直徑之6倍與 15 cm 之較小值。」。其中：

第18.4.5.3節規定：「橫向鋼筋之間距應不超過(a)至(c)之最小值：

(a) 柱最小尺度之1/4。

(b) 6倍最小縱向鋼筋直徑。

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式(18.4.5.3)之so值應不超過 15 cm ，亦不須小於 10 cm 。」

由以上探討可知，柱筋以搭接方式續接，除了搭接所需之鋼筋用量較多外，亦常會施工查核時，遭遇被查核委員要求將直線方式搭接之縱向鋼筋，改為以偏折方式搭接的情況。然而，其每根偏折縱向鋼筋之上、下偏折點卻又難以做到可符合規範規定須以橫向箍筋補強水平分力之1.5倍的規定。如今，現行及新版規範草案又規定「搭接續接僅容許於構材長度之中央1/2內，並應設計為拉力搭接，且應被圍封於符合第18.4.5.2節與第18.4.5.3節之橫向鋼筋內。」之規定。因此柱主筋採以搭接方式續接，柱全長就要以緊密箍筋圍束之現象。也因此柱筋採以搭接方式續接所需之成本大幅增加。筆者建議要避開前述困擾，耐震結構之梁或柱，儘可能採用鋼筋續接器續接。盡管有些人認為鋼筋續接器之品質欠佳，但筆者認為若採用現行"混凝土結構設計規範"第15.3.6.4節所規定之第二類機械式續接器(SA級)(柱主筋採鋼筋續接器，且錯開續接之案例見照片1)，並配合在柱構材長度之中央1/2內，採錯位60cm以上續接，再配合嚴格之抽樣檢驗品管措施，則即使有少量漏網之魚，因已有安排在應力較小之位置續接，再加上SA級續接器錯開續接等多道安全防線，定可確保結構安全。近來擴(T)頭鋼筋(擴頭鋼筋型式之一見照片2)已逐漸普遍採用，使得將梁、柱縱向鋼筋搭接之方式改採鋼筋續接器之可行性大幅提高。新版"混凝土結構設計規範"(草案)第25.4.4.1節對擴頭鋼筋之規定：「使用擴頭於受拉竹節鋼筋之伸展，必須滿足下列(a)至(g)條件：

(a) 鋼筋須符合第20.2.1.3節規定；

(b) 鋼筋降伏強度fy不得超過4200 kgf/cm2 [420 MPa]；

(d) 擴頭淨承載面積Abrg 應至少4Ab；

(e) 混凝土應為常重混凝土；

(f) 鋼筋淨保護層應至少2db；

(g) 鋼筋間淨距應至少4db。

第18.5.5.2節規定：「符合第20.2.1.6節規定之擴頭竹節鋼筋，其受拉伸展應符合第25.4.4節之規定，惟鋼筋淨間距應允許為至少2db或更大值，且fc¢值應允許不得超過 700 kgf/cm2 [70 MPa]。」。

由於縱向鋼筋以搭接方式續接之安全性原本就不可靠(見照片3)，且遍查不著以搭接方式續接之柱之抗壓試驗之文獻資料，因此不論梁或柱，若嚴格執行規範對搭接段之圍束規定，則其所增加之箍筋量甚為可觀，且施工工期增長，成本大幅增加甚至遠遠超越以鋼筋續接器續接施作之成本，如此就形同對耐震結構梁柱構材禁止以搭接方式續接。筆者認為：受壓構材以搭接方式續接，本來就力學行為欠佳，尤其是繫筋隔根鈎住主筋，會導致有一半主筋未受到充分圍束，致新版「混凝土結構設計規範」第18.4.5.2節規定：「在Pu > 0.3Ag fc¢或 fc¢ > 700 kgf/cm2 [ fc¢ > 70 MPa ]之直線型閉合箍筋柱，沿柱核心周邊之每一縱向鋼筋或束筋應有閉合箍筋轉角或繫筋彎轉段所提供之側向支撐，且hx 之值應不超過 20 cm 。」，因此採用鋼筋續接器及擴(T)頭鋼筋變成是解決梁及柱之縱向鋼筋續接之最佳方案。

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