震知道《建築中的秘密-結構工法》

上一回的震知道我們提到了如何提前為地震做準備,以及當地震發生時該如何應變,今天的《建築中的秘密》就要來帶大家認識各種不同的建築結構和它們的優缺點,畢竟「家是我們永遠的避風港」,我們當然要來了解一下自己的家到底是甚麼結構的建築!

 

建築結構的基本要求

新型建築材料的生產、施工技術的進步、結構分析方法的發展,都給建築設計帶來了新的靈活性。但是,在展現靈活性的同時,也要滿足現代建築結構的基本要求,就讓我們來看看有哪些基本要求吧!

1.平衡

平衡的基本要求就是保證結構和結構的任何一部分都不發生運動,力的平衡條件總能得到滿足。從巨觀上看,建築物應該是靜止的。也就是結構與“機構”即幾何可變體系是不同的。因此建築結構的整體或結構的任何部分都應當是幾何不變的。

2.穩定

整體結構或結構的一部分作為剛體不允許發生危險的運動。這種危險可能來自結構自身,例如雨篷的傾覆;也可能來自地基的不均勻沉陷或地基土的滑移(滑坡),例如義大利的比薩斜塔就是由於地基不均勻沉降引起的傾斜。

3.承載能力

結構或結構的任何一部分在預計的荷載作用下必須安全可靠,具備足夠的承載能力。結構工程師對結構的承載能力負有不容推卸的責任。

4.適用

結構應當滿足建築物的使用目的,不應出現影響正常使用的過大變形、過寬的裂縫、局部損壞、振動等。

5.經濟

現代建築的結構部分造價通常不超過建築總造價的20%~30%,因此結構的採用應當是使建築的總造價最經濟。結構的經濟性並不是指單純的造價,而是體現在多個方面;而且結構的造價受材料和勞動力價格比值的影響,還受施工方法、施工速度以及結構維護費用(如鋼結構的防鏽、木結構的防腐等)的影響。

6.美觀

美學對結構的要求有時甚至超過承載能力的要求和經濟要求,尤其是象徵性建築和紀念性建築更是如此。應當懂得,純粹質樸和真實的結構會增加美的效果,不正確的結構將明顯地損害建築物的美觀

 

三大建築主體結構介紹

鋼筋混凝土構造(Reinforced Concrete Structures,簡稱RC)

是一種利用鋼筋、混凝土為材料,建構梁、柱、樓板、牆的建築形式,並常以磚牆作隔間牆。臺灣在1970年代之後興建的建築,大多採用鋼筋混凝土構造,直到今天,鋼筋混凝土構造仍然是臺灣建築的主流,據估計,目前住宅用樓房約有九成以上是屬於鋼筋混凝土建築。

臺灣的鋼筋混凝土建築,樓層高於25層的棟數不多,原因是臺灣的地震發生頻率高,而目前所使用的鋼筋混凝土建材,強度對重量的比值小,樓高越高,低樓層的柱子需要越粗壯,才有足夠的支撐力與抗震能力。興建25樓層以上的鋼筋混凝土建築,低樓層柱子的長寬尺寸可能得超過1.3公尺以上,不僅材料成本的大幅提升,也嚴重影響室內的可用空間。因此臺灣超過25層以上的高樓或超高大樓,多採用鋼骨構造或鋼骨鋼筋混凝土構造。

 

 

鋼骨構造 (Steel Structure,簡稱SS)

目前常見的玻璃帷幕商用辦公大樓多屬此種。鋼骨建築營建的過程,是將鋼鐵廠預鑄完成的型鋼,以拖板車運送至工地現場,之後再以螺栓、焊接等方式接合。因為老舊的鋼骨構造建築拆除後,其鋼材可回收再生使用,所以鋼骨建築被視為環保建築。

然而鋼材有不耐熱的缺點,在高溫下容易變形甚至起火燃燒,因此在結構興建期間,必須施作防火披覆,以延長鋼材的防火時效。911事件之後(紐約雙子星大樓遭受恐怖攻擊而燃燒倒塌),鋼骨構造的防火披覆工程更受到高度的重視。

鋼材的強度對重量的比值大,而且韌性佳,使得鋼骨構造建築輕盈耐震,適合用來建造高樓或超高樓。但也正因結構輕盈,隔音效果不如鋼筋混凝土構造,且強風吹襲時容易晃動,易使高樓上的人感覺不適,鋼骨結構建築若作為居住使用,舒適性相對較差,因此臺灣的鋼骨建築大多為辦公大樓。

 

 

鋼骨鋼筋混凝土建築(Steel Reinforced Concrete,簡稱SRC)

傳統鋼筋混凝土材料在建造高樓時,顯得相當厚重而不利耐震;鋼骨構造建築輕盈耐震,但舒適性相對較差。為了兼顧高樓的耐震與舒適性,日本工程界結合鋼筋混凝土與鋼骨建材,率先開發鋼骨鋼筋混凝土建築(Steel Reinforced Concrete,簡稱SRC)。

雖然說,鋼骨鋼筋混凝土構造同時包含了鋼筋混凝土構造與鋼骨構造的優點,但在設計及施工上較這兩種構造更為複雜,造價也高出許多,並且需要良好的施工團隊,才能讓品質獲得保障。

與鋼骨構造相比較,鋼骨鋼筋混凝土構造相對沉穩,所以超高樓建築的低樓層常採用鋼骨鋼筋混凝土,以穩定大樓,提升低樓層耐震度;高樓層則採用鋼骨構造,使高樓層輕盈耐震。臺北101大樓就是鋼骨構造與鋼骨鋼筋混凝土構造結合的應用案例。

鋼骨鋼筋混凝土雖然是新興的建築工法,但臺灣已經有不少鋼骨鋼筋混凝土的住宅、商辦大樓,尤其在921集集地震後,國內更吹起一股鋼骨鋼筋混凝土建築的風潮,不論建築的樓層高低,許多建商紛紛標榜「鋼骨鋼筋混凝土構造」作為銷售賣點。事實上,由於材料特性的差異,鋼筋混凝土構造、鋼骨鋼筋混凝土構造與鋼骨構造分別適合用於不同樓高範圍的建築。消費者買屋時,如果不是購買超高樓建築,可以多了解鋼筋混凝土構造的優點與施工要點,不必執意選購造價較高的鋼骨建築或鋼骨鋼筋混凝土建築。

 

三大建築結構比較表

三大建築結構比較圖

 

資料與圖片來源:國家地震工程研究中心

 

優良建築結構制震宅

 

吉美一品花園

為了提高建築的穩固與永續性,以及良好的抗震、制震特性,吉美一品花園使用了SRC 箱型/BOX鋼柱工法,為建築強固立基,成為令居住者安心安穩的百年住宅。

進化SRC 優越工法

SRC(鋼構鋼筋混凝土)是結合SC(純鋼構)與傳統RC(鋼筋混凝土)的優點,具備SC高強度、高韌性及高耐震性之特性,同時也具有RC之耐蝕性、耐火性、高勁度以及舒適性。進化SRC工法,地上層為SRC結構,箱型/BOX鋼柱工法,樑則以H型鋼樑外加混凝土包覆,是超越一般SRC結構的優越工法。

加倍穩固箱型/BOX鋼柱工法

箱型/BOX鋼柱工法,其作法採「柱內灌漿」施工, 在矩型鋼柱內灌入混凝土,採用由下往上之壓力灌漿方式,且內灌為4000psi至6000psi高強度混凝土,故可降低混凝土之氣泡及蜂窩現象,提高混凝土之質密度及強度,柱外並包覆10cm清水混凝土,鋼骨內外材質與結構都設想周到,多一層防護,不管是實質和心理,住起來都感到更安穩與安心。

 

敦南一品花園

採用KYD純日系制震技術 真材實料 代代相傳

一棟穩固的好房子,才能照顧家人一輩子是應該的。營建從業數十載,欣隆建設對結構安全更專注細節,近乎苛求。「敦南一品花園」斥資採用日本第一高樓Harukas阿倍野指定制震規格KYD阻尼器, 建築結構耐震係數超越法定標準達0.26g,保固期長達30年。本案採用RC結構工法,連續壁深入地底近10層樓29.5米厚度達80公分,柱體主筋搭配SA級續接器並隔層續接,水泥磅數超越一搬規格高達4000至5000PSI。 經嚴密地質鑽探,採添加「釩」的高拉力鋼筋,加強其高延展性、高韌性和絕佳耐震性。超越國家標準提昇耐震係數,量身打造堅若磐石、固若金湯的傳世家宅。

【結構制震】超越國家耐震標準  RC結構工法層層加碼

本案採RC結構工法,相較SRC、SC具低變位性、高穩定性、高隔熱耐 火性;打破消費迷思—「耐震係數」才是關鍵!

跨國引進日本KYD制震系統,耐震係數高達0.26g,超越國家法規標準!

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