前言

內政部營建署於91年6月27日以台內營字第0910084633號令訂定，並自92年1月1日施行之「結構混凝土設計規範」(註：「結構混凝土設計規範」名稱已決定修正為「混凝土結構設計規範」)，第1.7.2節(混凝土規定強度)中規定：「結構混凝土之(規定抗壓強度)fc’不得小於175kgf/cm2」；另於第15.3.4.1節(抵抗地震力構材之混凝土)中規定：「混凝土之規定抗壓強度fc’不得小於210kgf/cm2」。

財團法人台灣混凝土學會提出建議營建署修訂中之「混凝土結構設計規範」，將第1.7.2節(混凝土規定強度)中規定之最低結構混凝土規定抗壓強度由175kgf/cm2修訂提高為210kgf/cm2；及第15.3.4.1節(抵抗地震力構材之混凝土)中規定之最低結構混凝土規定抗壓強度由210kgf/cm2修訂提高為245kgf/cm2。此項建議案，事關混凝土產製業、工程設計顧問業及建築投資業等之權益，而引起熱烈的討論。

美國、中國大陸與日本對混凝土抗壓強度之規定

(1)美國「混凝土結構設計規範」(ACI318-08)規定耐震構材之混凝土設計抗壓強度不得低於210kgf/cm2。
(2)中國大陸「混凝土結構設計規範」 (GB 50010-2002)規定，使用於結構框架(梁、柱) 耐震構材之混凝土設計抗壓強度不得低於C30(210kgf/cm2)。
(3)日本「建築標準規範」(JASS5-2009)規定在一般使用年限下，耐震構材之混凝土設計抗壓強度不得低於240kgf/cm2。
由以上規範之規定顯示，美國與中國大陸對於抗震結構之混凝土最低設計強度要求為不得低於 210kgf/cm2。而與我國同為位於地震頻繁地區的日本，對耐震構材之混凝土最低設計抗壓強度之要求較高(不得低於240kgf/cm2)。因此，「財團法人台灣混凝土學會」提出建議將修訂中之「混凝土結構設計規範」，第1.7.2節(混凝土規定強度)中規定之最低結構混凝土規定抗壓強度提高為210kgf/cm2；及第15.3.4.1節(抵抗地震力構材之混凝土)中規定之最低結構混凝土規定抗壓強度提高為245kgf/cm2。

提高結構混凝土最低規定抗壓強度之優點

提高結構混凝土最低抗壓強度具有下列優點：

1.可減小房屋構材之尺寸，進而減少混凝土材料使用量，達到減少天然資源之使用量，並可減少能源消粍量，達到節能減碳的功效。
2.結構構材尺寸減小後，可增加房屋內可使用之面積。
3.房屋結構構材尺寸減小後，可降低結構物自重及基礎之載重，繼而可減少結構物所承受之地震力。
4.採用緻密性較高之結構混凝土，可提升結構構件之強度及耐久性，進而增加混凝土結構物的使用年限。
5.提升耐震性能-混凝土斷面極限曲率
依現行「混凝土結構設計規範」之規定，在相同梁斷面尺寸下，將混凝土強度由210kgf/cm2提升至245kgf/cm2時，對梁構件的彎矩強度無顯著提高，但對混凝土斷面極限曲率可增加約16%(見圖1) [9]。

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圖1 混凝土設計強度對斷面曲率之影響[9]

6.提升混凝土結構物之耐久性
混凝土中性化深度為混凝土結構物耐久性之指標之一，中性化深度愈小，耐久性愈佳，在相同環境下，每提高10kgf/cm2之混凝土抗壓強度，則可減少約1~1.6mm之混凝土中性化深度。換言之，若混凝土保護層厚度為25mm，且在相同暴露環境下，混凝土強度提升35 kgf/cm2時(由175 kgf/cm2提升至2lO kgf/cm2；或210kgf/cm2提升至245 kgf/cm2)，可減少約3.4~5.1mm的中性化深度，因而可延長結構物的使用年限。
7.提高混凝土最低規定抗壓強度可提高握裹強度，進而減少搭接長度。
8.提高混凝土最低規定抗壓強度可提高剪力強度，進而減少剪力鋼筋量。
提高結構混凝土最低規定抗壓強度之缺點

混凝土每立方公尺的單價與其強度大約成正比，強度提高則價格也提高。依預拌混凝土公會提供之資料顯示[7]，混凝土抗壓強度為175 kgf/cm2之平均售價為1,375元/m3；混凝土抗壓強度為2lO kgf/cm2之平均售價約為1,450元/ m3；混凝土抗壓強度為245 kgf/cm2之平均售價約為1,525元/ m3。每增加35 kgf/cm2售價約增加75元/ m3，約為增加5.17%。成本增加率與ACI 211.1配比計算所求得的成本增加率6%的數據大致相同。房屋結構每坪平均約使用2.5 m3混凝土，因此，每坪建築物的混凝土成本隨使用強度由2lO kgf/cm2提高為245 kgf/cm2，約增加188元。此外，根據行政院主計處中央政府總預算編製作業手冊中，政府機關鋼筋混凝土構造住宅與宿舍預算編列標準，1~4 層之建築物每坪造價為5萬4,546元；5~12層之建築物每坪造價為6萬4,463元；13~16層之建築物每坪造價為7萬4,380元；17層以上之建築物為每坪造價為7萬7,686元。換言之，由於混凝土強度的增加，所衍生的建築物建造成本約增加0.3%。

結論

提高結構物混凝土之抗壓強度，工程成本雖會微幅增加，卻可獲得減少混凝土用量，以及增加鋼筋混凝土構件的耐震性與耐久性等優點，進而提升結構物的安全性與使用年限。為響應政府節能減碳政策，修訂中之「混凝土結構設計規範」，將第1.7.2節(混凝土規定強度)中規定之最低結構混凝土規定抗壓強度由175kgf/cm2修訂提高為210kgf/cm2；及第15.3.4.1節(抵抗地震力構材之混凝土)中規定之最低結構混凝土規定抗壓強度由210kgf/cm2修訂提高為245kgf/cm2之建議案值得考慮。惟筆者擔心台灣現行房屋結構施工之監造權係由非結構專業之建築師所掌控，經常未實質執行連續性監造作業。若提高最低結構混凝土規定抗壓強度，是否會造成施工者更可放心地降低混凝土施工品質？根據2000年國家地震中心「學校建築結構能力詳細評估與補強」[1]報告書」中指出，國立成功大學曾對台南市內之160棟校舍進行普查，其結果發現校舍混凝土平均抗壓強度為147 kgf/cm2，且最低強度為91kgf/cm2 (筆者參與校舍耐震補強審查案例有出現低至約50 kgf/cm2者) ;另由2007年國家地震中心「校舍隔間磚牆增設複合柱補強試體靜態單向側推現地試驗」[2]報告書中亦指出，部份校舍混凝土鑽心試體抗壓之平均強度為143 kgf/cm2，由以上資料顯示，國內校舍結構混凝土強度僅約為設計強度之70%，其品質不佳之情形已顯然可見。在此情形下，位於地震帶上的台灣建築物與人民生命財產的安全甚為堪憂，提升國內混凝土結構物設計規範之結構混凝土最低抗壓強度，以增加國內混凝土建築物混凝土之耐震功能，有其必要性，惟若監造制度未配合修訂改由土木、結構技師負責執行，此項結構混凝土強度提高，恐未蒙其利先受其害。


參考文獻
[1]蔡益超、黃炯憲、曾一平、陳威成（2000）。學校建築結構能力詳細評估與補強(報告編號NCREE-O0-036)。國家地震中心。
[2]鐘立來等（2007）。校舍隔間磚牆增設複合柱補強試體靜態單向側推現地試驗(報告編號NCREE-07-058)。國家地震中心。
[3]Wight,J.K.and James,G.M.（2009）.Reinforced Concrete:Mechmics and Design“5/E,ISBN-l0:0132281414.Prentice Hall.
[4]Parrott,L.（1987）.A review of carbonation in reiinforced concrete.Cement and Concrete Association.
[5]Ben-Bassat,M.,Nixon,P.and Hardcastle,J.（1990）.The effect of differences in the composition of Portland cement on the properties of hardened concrete. Magazine of Concrete Research,42(151),59-66.
[6]袁群、何芳蟬、李杉（2010）。混凝土碳化理論與研究。黃河水利出版社，河南鄭州。
[7]台灣預拌混凝土公會統計資料（2010年7月）。
[8]張國鎮、黃世建、楊哲人、李宏仁、磨穎雯、鄭瑞濱、何長慶、兵子良、劉楨業（2009）。新世代高強度鋼筋混凝土研究期末報告。台灣混凝土學會，315~317。
[9]財團法人台灣混凝土學會（2010）。「建議提高結構混凝土設計規範之結構混凝土最低抗壓強度」說明書。

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