鋼筋混凝土柱 主筋合理淨間距之探討與組合繫筋之應用

一、前言

鋼筋混凝土(RC)柱斷面之橫向鋼筋(Transverse Reinforcement)，其主要作用為提供剪力強度、避免縱向鋼筋受壓挫屈及圍束核心混凝土，對於地震頻仍地區的建築物，後二者對於柱撓曲韌性的發展非常重要的。傳統的橫向鋼筋，通常由一根圍繞斷面的完整外箍筋，以及數根一端具135度彎鉤(或180度彎鉤)、且另一端為90度彎鉤的繫筋所組成，如圖1所示。

國內現行設計規範[1]規定，柱主筋的淨間距不得小於1.5倍主筋直徑、1.33倍骨材最大粒徑及40mm。以D32(#10)鋼筋為例，主筋之淨間距可能僅有48 mm，繫筋之安裝將相當困難。設計者在配筋時，往往僅考慮到設計規範對主筋淨間距的要求，而忽略了安裝傳統繫筋所需之施工間距，因此工地常有繫筋安裝困難、施工品質不佳的現象發生。

二、混凝土結構設計規範有關橫向鋼筋之規定

三、RC柱鋼筋配置之設計建議

3.1 考量繫筋安裝施工性之RC柱主筋合理淨間距

國內現行設計規範規定柱主筋的淨間距不得小於1.5倍主筋直徑、1.33倍骨材最大粒徑及40 mm。其主要目的在於使混凝土澆置時，混凝土易於通過鋼筋之間隙進入模板內，完全充滿鋼筋與模板間及鋼筋與鋼筋間之空間，不致產生蜂窩現象，並避免鋼筋排列過密，以致發生剪力或乾縮裂縫，但此一規定並未考慮繫筋安裝的施工性。在彎鉤及彎鉤延伸段，都符合規範規定的情況下，一般而言，RC柱主筋間應有80~100 mm之淨間距，繫筋才比較容易施作。

四、組合繫筋實務使用注意事項

以橫向鋼筋間距100 mm，並採用D13鋼筋之上下搭接組合繫筋為例，也就是說一層橫向鋼筋包含外箍筋及兩向的組合繫筋，其總厚度達到5倍橫向鋼筋的直徑，在塑性鉸區橫向鋼筋密集配置時，組合繫筋與外箍筋的淨間距僅為35 mm，施工較為困難，如圖6所示。如果組合繫筋使用水平搭接，則一層橫向鋼筋的總厚度，會與使用傳統繫筋或兩端使用180度彎鉤之一體繫筋相同，亦即3倍橫向鋼筋的直徑，且組合繫筋與外箍筋的淨間距，會與使用傳統繫筋或兩端使用180度彎鉤之一體繫筋相同。

五、結語

有鑑於未來規範對於RC柱承受高軸力時，主筋束制的要求更趨嚴格的趨勢，未來繫筋安裝將愈形困難。針對國內中高層RC建築物之高軸力底層柱構件，本文提出考量繫筋安裝施工性之RC柱主筋合理淨間距，以及滿足組合繫筋搭接長度之最小RC柱尺寸，期能對國內工程技術之提升有所助益，並避免歷次地震中，高層RC建築物底層柱破壞，造成建築物整體產生傾斜甚至倒塌的悲劇再次發生。

參考資料

1.內政部 (2019)。"混凝土結構設計規範"。內政部營建署全球資訊網https://www.cpami.gov.tw/。

2. ACI Committee 318 (2014). "Building code requirements for structural concrete (ACI 318M-14) and commentary (ACI
318RM-14)", Michigan, USA.

3.李台光、陳正誠、華根 (2012)。"大型鋼筋混凝土方形柱軸壓行為之探討"。結構工程第27卷第2期第3-20頁，中華民國結構工程學會。

4.李台光、陳正誠 (2015)。"含組合繫筋及組合內箍筋RC柱之耐震性能"。結構工程第30卷第1期第34-52頁，中華民國結構工程學會。

5.李台光、陳正誠 (2016)。"不同軸力作用下組合繫筋之一體性及RC柱之耐震性能"。結構工程第31卷第2期第5-24頁，中華民國結構工程學會。

6. ACI Committee 318 (2011). "Building code requirements for structural concrete (ACI 318M-11) and commentary (ACI 318RM-11)", Michigan, USA.

7.內政部 (2002)。"結構混凝土施工規範"。內政部營建署全球資訊網https://www.cpami.gov.tw/。

表1 考量繫筋施工性之RC柱主筋合理淨間距

表2 滿足組合繫筋搭接長度之最小RC柱尺寸

圖1 鋼筋混凝土耐震柱的橫向鋼筋配置示意圖(施工圖)

圖2 合乎ACI 318M-14要求之橫向鋼筋配置圖

圖3 組合繫筋組成示意圖

圖4 配置135/135繫筋之主筋合理淨間距(單位：mm)

圖5 配置組合繫筋及180/180繫筋之主筋合理淨間距(單位：mm)

圖6 上下搭接組合繫筋與外箍筋淨間距(單位：mm)

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