基礎開挖工法
順打工法 (Bottom Up)
傳統依序施作的地下開挖工法,依序為「土方開挖—基礎層—最底地下層逐次昇起至地面之樓層—回填—地面樓層」,簡單來說就是先往下挖到建物最深處,在開始從下往上蓋。
逆打工法(Top-Down)
先行施作擋土壁及預埋基礎柱,施作地面層結構體後,同時上下施作樓層的方式。因為由上而下施作地下樓層的方式故稱之逆打,也就是先在建物基地周圍先往下插入擋土牆,然後從地面往下蓋地下樓層,同時往上蓋地面樓層。
雙順打工法(半逆打工法)(Top-Top)
為基礎往上至地面(結構體施作方向) 同時地面往上,又稱半逆打是因為上下同時施作,但是地下沒有逆打。簡單來說就是先往下挖到建物最深處,做好基地層後,地下往上蓋的同時地面也往上蓋。
雙順打施工法為縮短工期而採用,但會增設工作平台等費用。
也可以在結構的不同樓層施行,分別從不同段開始施作。請參考下圖。
順打工法與逆打工法之比較表
順打工法及逆打工法示意圖
三大結構之工法
鋼筋混凝土構造(Reinforced Concrete Structures,簡稱RC)
鋼筋混凝土建築的施工方式,是於基礎完成後,組立柱子的鋼筋,並在鋼筋外圍架設模板,再澆注混凝土;待柱子的混凝土凝固達到一定強度後,再組立梁和樓板的鋼筋,並架設模板灌注混凝土,之後逐層往上興建。
鋼骨構造 (Steel Structure,簡稱SS)
梁、柱等主結構完成後,再以鋼浪板澆置混凝土鋪設樓板,並以輕質材料裝設隔間牆,但需施作防火披覆工程。與鋼筋混凝土建築相比較,鋼骨建築興建所需的工期短、勞動人數少,但是技術性較高,焊接施工人員必須持有相關証照才能勝任。
鋼骨鋼筋混凝土建築(Steel Reinforced Concrete,簡稱SRC)
鋼骨鋼筋混凝土建築的興建方式,是將型鋼組合成梁柱構架,再於鋼骨外部組立鋼筋,之後架設模板再灌注混凝土,所以鋼骨與鋼筋同樣包覆在混凝土內,結構組件不需再施作防火披覆工程。
施工細節
主筋搭接
鋼鐵廠生產建築用的鋼筋,會裁切成12~15公尺長,以方便拖板車運送。鋼筋運送到工地之後,須相互搭接,才能讓主筋從基地延續到頂樓。搭接處是鋼筋的不連貫點,也是柱子相對脆弱的地方,容易拉拔斷裂,因此在鋼筋混凝土構造的施工規範中,訂定了詳細的搭接規定,以免柱子耐震能力不足。
正確搭接方式
錯誤搭接方式
箍筋與繫筋
許多人以為綑綁主筋的箍筋,只是為了施工過程中的需要,暫時穩固主筋而已。事實上,箍筋的功能不只協助主筋直立,箍筋的間距、彎鉤角度、彎鉤長度、箍筋粗細等,更是攸關建築物的耐震能力。為何箍筋施工細節這麼重要性呢?我們可用以下的橡木桶實驗作說明。
橡木桶內皆放滿砂石,以同樣的榔頭、同樣的力道敲打,先猜猜看哪一個橡木桶比較容易迸裂呢?
答案揭曉了:左邊的橡木桶,外箍鐵絲間距短,鐵絲末端纏繞緊密,故能耐敲打;右邊的橡木桶,外箍鐵絲間距長,而且鐵絲末端纏繞鬆散,敲打後,鐵絲鬆脫,木桶迸裂,砂石外漏。
柱子耐不耐震與橡木桶耐不耐敲打的例子相似。橡木桶木片如同柱子的主筋,桶內的砂石如同核心混凝土,箍住木桶的鐵絲如同柱子的箍筋,而柱子承受地震力就如同橡木桶承受鎚打。如果箍筋太細、箍筋間距過長、箍筋末端沒有「耐震彎鉤」,地震時會造成箍筋鬆脫、主筋挫屈(彎曲後斷裂)、核心混凝土崩裂掉落,房子跟著倒塌。
繫筋與耐震彎鉤
除了箍筋之外,主筋之間必須綁紮足夠的繫筋,以加固核心混凝土的圍束效果。綁紮箍筋和繫筋時,箍筋的兩端都應折彎成135度,繫筋則只須將一端折彎成135度 (基於施工考量,繫筋另一端可為90度),形成耐震彎鉤。耐震彎鉤應伸入核心混凝土中,才不易鬆脫。
箍筋間距規定
依據工程規範,柱子在梁或樓板的附近,也就是樓層淨高1/6以內,箍筋間距為10公分~15公分,相當於一個拳頭寬度;遠離樓板的部分,間距可以放寬,但不得超過15公分。
在理論上箍筋的間距越小,核心混凝土的圍束效果越好,但在實務上,過度密集的箍筋會妨礙混凝土澆注時的流動性,反而不切實際。
箍筋與繫筋
資料與圖片來源:國家地震工程研究中心