談「鋼筋混凝土牆之最小牆厚」需求

現行“混凝土結構設計規範”第7.7節(非承重牆)規定：「非承重牆之厚度不得小於10 cm，亦不得小於側向支承構材間最小距離之1/30」。若小於側向支承構材間最小距離之1/30的非承重牆，經結構分析設計，可具有合適之強度與穩定性，亦不影響使用性時，是否可採用較小厚度之非承重牆？這個問題困擾過甚多工程師。

前段“混凝土結構設計規範”第7.7節(非承重牆)之規定，應係僅適用於未經結構分析設計之非承重牆。若經結構分析設計後，其面外強度可具有合適之抵抗地震、風力之強度與穩定性，其隔音性、變形量或振動幅度等等，亦可不影響使用性，則可採用較小厚度之非承重牆。依據“Building Code Requirement for Structural Concrete”ACI 318-14第11.3.1節(最小牆厚)中規定：「最小牆厚應符合表11.3.1.1規定。若經結構分析其具有合適之強度與穩定性及使用性時，則可採用厚度較小的牆。

表 11.3.1.1 – 最小牆厚h

牆型式	最小牆厚h
承重牆^[1]	取大值	10cm
		未支撐長度與未支撐高度之較小者的1/25
非承重牆	取大值	10cm
		未支撐長度與未支撐高度之較小者的1/30
地下室外牆與基礎外牆^[1]	20cm

[1]僅適用於依11.5.3簡易設計法所設計的牆

其中，第11.5.3節(軸向載重與面外撓曲-簡易設計法)之規定如下：

第11.5.3.1節若矩形斷面實心牆之所有因數化載重合力，落在牆厚之中間1/3部分時，Pn應可按下式計算：

1011-7-1 (11.5.3.1)

第11.5.3.2節式(11.5.3.1)中使用之有效長度因子k應符合表11.5.3.2.

表11.5.3.2 – 牆之有效長度因子k

邊界條件	k
牆上下端有側撐均能抵抗側向移動，且：
(a) 至少一端或兩端有束制能抵抗轉動(上端、下端或上下二端)	0.8
(b) 兩端均無束制不能抵抗轉動	1
牆無側撐抵抗側向移動	2

第11.5.3.3節由式(11.5.3.1)所得之Pn，應依21.2.2壓力控制斷面之f折減(亦即，0.65)。
第11.5.3.4節牆鋼筋應至少符合11.6.1及11.6.2之規定。
第11.6.1節若面內Vu ≤ 0.5fVc，ρℓ 及ρt之最小值，應符合表11.6.1之規定。牆經結構分析證明，有足夠之強度及穩定性時，上述限制可不須符合。

表 11.6.1 牆面內Vu ≤ 0.5fVc之最少鋼筋量

牆形式	非預力鋼筋型式	鋼筋尺寸	規定降伏強度f_y(kg/cm²)	垂直鋼筋ρ_ℓ	水平鋼筋 ρ_t
場鑄	竹節鋼筋	≤ D16	≥4,200	0.0012	0.002
		≤ D16	< 60,000	0.0015	0.0025
		> D16	不限	0.0015	0.0025

所有牆皆需要水平與垂直鋼筋。分布鋼筋之方向即為平行於牆之縱軸或橫軸方向。因此，對垂直牆段而言，水平分布鋼筋比之符號為ρt，垂直分布鋼筋比之符號為ρℓ。受單向載重具「高度對長度」之比值低的牆而言, 試驗資料(Barda et al. 1977)顯示，水平剪力鋼筋抵抗剪力之效果，不如垂直鋼筋。此種水平鋼筋對垂直鋼筋效果之改變，可由式(11.6.2)顯示出來。當hw/ℓw小於0.5時，垂直鋼筋量與水平鋼筋量相等；當hw/ℓw大於2.5時，則僅須提供最少量垂直鋼筋(0.0025sh)。
結語
鋼筋混凝土牆結構牆與非結構牆之最小牆厚規定，僅為提供經驗數據，方便工程師設計採用，亦可避免出現不必要的或過度不合理的尺寸。若有經結構分析後，可具有合適之強度與穩定性及使用性時，則可採用厚度較小的牆。
惟使用規範前，應先了解設計規範製訂之原意，筆者認為，設計規範僅為提供經驗數據，方便工程師設計採用，避免出現不必要的或過度不合理的尺寸。依據ACI 318-14「混凝土結構設計規範」首頁之說明中特別強調，該規範所規定之要求，『僅為提供材料、設計及細節上之最低要求，提供給有能力評估其內容及建議之涵義與限制條件的個人使用，及提供對於其所包含資訊之應用，須擔負責任的使用者。ACI (American Concrite Institute)不承擔所提出原則內容之任何及所有責任，ACI學會亦不承擔由此所產生之任何損失或損害責任。』。因此建議技師先進，在設計結構工程時，應依個案及載重狀況及大小、周邊之束制條件及使用需求等，詳實設計，以確保結構安全。
【參考資料】
[1] 營建署(2011)。混凝土結構設計規範。內政部100.6.9台內營字第1000801914號頒佈。
[2] ACI 318委員會〔2014〕。結構混凝土建築規範及解說(ACI 318-14)。

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