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建築研究簡訊第110期

  • 日期:109-12-31
主題報導黃國倫
創新鋼管鋼網牆結構系統介紹

  營造業受到少子化的影響,基層勞動人力招募不易,未來人力缺乏的情況會越來越嚴重。現今勞動市場逐漸邁向高齡化,勞力缺乏以及營造業基層勞動人力招募不易,導致高勞動力的鋼筋混凝土構造建造時間逐漸增加及成本逐漸高漲。鋼管鋼網牆系統是由鋼管支架、免拆模鋼網牆及樓版組成。其中鋼管係屬於鋼結構,可以在工廠製作桿件、在工地吊裝,桿件製作可以系統化,加上工地吊裝迅速,不但可以縮短施工時間,也可以大幅降低人力需求;免拆模鋼網牆製作不需要模板,可以省去模板工的勞力需求,具有施工快速、造型可塑性高等優點,但早期僅作為隔間、造型用,若在牆內設計適當配筋量,可解決牆內鋼筋傳力問題,使牆面足以用來抵抗外力,作為結構用。故鋼管鋼網牆系統具有施工便利、省工、美觀及使用性佳等特性,值得進一步研發及推廣。

  鋼管支架由小斷面矩形鋼管RHS 200×100及RHS 100×100作為骨架,勾勒出結構空間形狀(如圖1)。鋼管桿件之接頭經過設計可於工廠內製作及銲接,施工現場僅需螺栓接合,吊裝相當方便、快速。鋼網牆由鋼網骨架、抓漿網、鋼筋及混凝土所組成。鋼網骨架沿著鋼管支架架設,然後配置鋼筋(如圖2),再鋪設外層抓漿網(如圖3),最後澆置混凝土。類似於鋼管鋼網牆,樓版由水平矩形鋼管、鋼網骨架、抓漿網、鋼筋及混凝土所組成,如圖4所示。因不使用傳統RC柱與梁,且鋼管桿件皆包覆於牆面或樓版中,因此牆面及樓版底部外觀平整且使用性佳。又牆面施工過程不需使用到模板,而樓版施工時僅需簡單之支撐,省去了傳統RC結構模板組立及拆除等所需之時間及人力。

圖1 鋼管支架

圖2 鋼網牆之組成第1部份-鋼網骨架及牆面鋼筋配置

圖3 鋼網牆之組成第2部份-抓漿網鋪設完成

圖4 樓版剖面示意圖

  鋼管鋼網牆系統具有施工快速、免拆模、人力需求低等優點,目前已經有數個實際案例。根據建造單位所提資料評估,以1棟實際3層樓沿街店鋪住宅(或稱街屋)為例(如圖5所示),其樓地板面積為134 m2 ,上部結構施工現場所需工人數×工作日數(簡稱「工日」)為138工日(如表1),比同規模傳統RC建築(需300工日)節省162工日,故節省約54%人力需求。前揭案例使用鋼管鋼網牆結構需19個工作日(自鋼管組立至灌漿完成),比同規模傳統RC結構(需45個工作日)節省26個工作日(自1樓鋼筋綁紮至3樓模板拆除),故節省約58%建造時間。經查國內每年核發建築物建照之總樓地板面積約為3,240萬m2 ,其中有約44%為1至4層樓建築物,約為1,425萬m2   (32,400,000×0.44=14,256,000)。若其中有10%改採鋼管鋼網牆系統,則估計每年可減少172萬工日(14,250,000×0.1×162/134=1,723,000),若以每周工作5日,每年工作50周計算,估計每年可減少6,840個人力(1,720000/5/50=6,880)。鋼筋混凝土(RC)建築單位面積之木模板使用量約為105 kg/ m2   (資料來源:木模板單位面積重量15 kg/m2,然後把案例所需模板總面積乘以木模板單位面積重量得到木模板總重量,再以總重量除以樓地板面積,得到105 kg/m2) ,一套模板約可重複使用6次 (資料來源:模架通發表於每日頭條網頁https://kknews.cc/tech/m3y2z29.html) ,若改採鋼管鋼網牆系統(不需使用模板),則每年估計可減少約2.5萬噸的廢棄模板(105/6×14,256,000×10%=24,948噸)。

圖5 鋼管鋼網牆系統實際案例

  本所「降低營建人力需求構造研發-多單元鋼管鋼網牆之強度與韌性」研究案規劃1組1×3單元鋼管鋼網牆試體,探討含有內柱之鋼管鋼網牆系統受力行為,以及規劃1組2×2單元鋼管鋼網牆試體,探討兩樓層之鋼管鋼網牆系統受力行為。透過多單元鋼管鋼網牆試驗,已證實使用等值斜撐模擬多單元鋼管鋼網牆的確是一個可行的方式。詳細評估細節可參考本所109年度「降低營建人力需求構造研發-多單元鋼管鋼網牆之強度與韌性」研究案之成果報告。