基礎補強配筋細節探討

既有房屋建築結構之柱基礎補強時，設計者會於既有基礎版上加打一新基礎版，但因基礎版中央存在一既有柱，致新基礎版之版筋，受到既有柱之阻擋而無法直通。

此觀點，筆者亦於參與國家地震研究中心編訂校舍耐震補強參考圖時提出討論，並為全體委員所接受(見圖4)，但也因此衍生既有柱寬度範圍，是否需配置輔助鋼筋防裂的問題，值得探討。

新設置之基礎版，於既有柱寬度範圍是否需配置輔助鋼筋防裂的問題，可先由現行「混凝土結構設計規範及解說」談起：

第6.4.2節規定：「版在臨界斷面處之鋼筋間距不得大於版厚之兩倍，惟肋版鋼筋配置可不受此限」。

由此條規定觀之，臨界斷面處之鋼筋間距需小於版厚之二倍，即可符合結構安全需求。通常柱越寬，基礎版厚度亦會配合增大，因此一般校舍結構物之柱寬，甚少大於二倍基礎版厚之情況。

第8.5.3節規定：「單向基腳與方形雙向基腳之鋼筋須均勻配置於基腳之全部寬度」。

此條規定雖較不易符合，惟以力學觀點而言，若以最大間距，亦即版厚之2倍間距配置大號鋼筋，則可符合規範規定。例如，基礎版厚為50cm，若版筋採配置D25@100或D15@39，二者單位寬度之鋼筋斷面積相同，其間距亦均可符合規範對「版在臨界斷面處之鋼筋間距不得大於版厚之兩倍」之最大間距規定。若原為配置D15@39之版筋，將遇既有柱之版筋移至柱旁時，並改為較大號數之鋼筋或二根並排成束，就如同改為D25@100，其單位寬度內仍可保有相同之鋼筋斷面積，同樣可符合規範對鋼筋最大間距規定。因此基腳之鋼筋應以單位寬度內有配置足夠的鋼筋量，使強度需求位置與鋼筋提供位置一致，即可大致符合規範所隱含之「斷面均質」的精神。依此理念將無法直通之基礎版筋平移，至既有柱之二側直通，應屬合乎現行「混凝土結構設計規範及解說」之規定。

現行“混凝土結構設計規範及解說”第13.5.5節規定：「除混凝土櫊柵版外，牆及版之主筋間距不得大於牆厚或版厚之3倍，亦不得超過45 cm」。此條之規定與第6.4.2節之規定略有衝突，且未提及是否適用於基礎版之情況，惟在一般校舍結構物補強之情況，若新增基礎版厚(高)度內之既有柱鋼筋保護層打除，以提高柱軸力進入基礎版之剪力摩擦力之傳遞能力，則既有柱寬在55cm以內者，均可符合此條規定。惟此條規定應僅適用一般厚度之樓版。

若是為了符合第13.5.5節之規定，將新增基礎版筋勉強採用植筋在既有柱上，則因植筋背後之混凝土強度普遍偏低，且混凝土錐狀破壞之拉破強度亦較小，並且變形量較小，為一種脆性破壞模式，因此可能在鄰近其他直通之基礎版筋受拉產生降伏應變之前，混凝土錐狀拉破之破壞模式已先發生，反而造成不利之影響而有結構安全疑慮。筆者認為「二害相權取其輕」，縱使將受阻之版筋平移至既有柱之二側直通配置之作法，會使版筋間距大於45cm，也不致有結構安全疑慮，因此不宜採植筋的方式來連續版筋。

至於將受阻之版筋平移至既有柱之二側直通配置後，產生之鋼筋較大間距範圍內是否需要配置輔助筋防裂的問題，筆者仍認為沒有必要。理由是一旦配置輔助筋防裂，則所有裂縫會集中在版彎矩最大之既有柱邊緣前；不配置輔助筋，則二旁仍有版之補強筋可控制裂縫，因此縱使有裂紋也會較小且分散。因此不配置輔助筋反而較有利。

擴柱或翼牆壓在新設基礎版上，若有部份軸力須經由原有柱斷面，與新基礎間之交界面傳入新增基礎版，可於新增基礎版厚(高)度內之既有柱鋼筋保護層打除成一頸部狀，以增加承壓面積，並在既有柱植剪力摩擦筋，亦可增加剪力摩擦力之傳遞。另外，若軸力由原有柱斷面先傳入擴柱，再進入新增基礎版時，則須檢核原有柱斷面與新增基礎版間，及原有柱斷面與擴柱間之植筋數量，檢核方式建議以剪力摩擦方式傳遞。依「混凝土結構設計規範」第4.8.9節規定：「混凝土澆置於硬化混凝土面，為符合第4.8節以剪力摩擦傳遞剪力，應清除界面之水泥乳化皮並使之潔凈。若設為1.0λ則其接觸面應有約0.6cm之粗糙度」。因此採擴柱方式補強時，新舊混凝土交界面，若有足夠的粗糙接觸面，並配合增加擴柱之圍束箍筋，作為剪力摩擦筋，亦會有很大的助益。

結語

基礎補強之版筋配置應以直通為原則，被既有柱阻擋而無法直通之基礎版筋，應全數或以較大號數之鋼筋，平移至既有柱二旁側直通。無法直通之基礎版筋平移後，所騰出之空間可不需配置輔助鋼筋較為有利。

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