From Micro to Macro: 土木建築知識543

2012年4月14日星期六

土木建築知識543

土木建築外行知識補充包

大樓工程業餘筆記

http://eucaly61.blogspot.com/2009/07/building-construction-1.html

自己蓋房子

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結構類型分類

RC構造(即鋼筋混凝土構造)之優缺點：

(一)優點：

1.使用RC建造工程造價低。

2.受風力或地震力影響，側向位移十分小，故居住於室內人感覺不明顯。

(二)缺點：

1.因其重故不適用於高層建築，最高限制約30層樓左右，但柱梁斷面需施作非常大，會浪費室內可用之空間，並不經濟。

2. RC建造並不環保，因混凝土生產過程中會產生許多CO2。

3.除鋼筋可於工廠施作，現場工作有配鋼筋，組模板，架支撐，灌漿等十分繁雜，因部分混凝土需要達早期強度後才能施工(但可依需求於混凝土中加入快凝劑加速混凝土凝固)，除工地會髒亂外，工期會較長。

SC即鋼骨構造，就是建築物的主要構造(樑柱)僅採用鋼骨施工：

(一)優點：

1.因鋼材剛性韌性佳，可以施作於高樓層建築，可改善RC構造因需施蓋高樓層，產生柱樑斷面必須加大，浪費空間。

2.鋼骨可於工廠預鑄，現場組裝，可同時進行，現場組裝主結構體幾近完工，工程進度快，工期可縮短。

(二)缺點：

1.鋼材怕火，一般的鋼材於攝氏500度時，強度已降低原先強度1/3，於攝氏726度時，鋼材完全軟化，故需於鋼材表面施作防火披覆。

2.鋼材怕鏽，一產生鏽蝕，強度即開始降低，可於表面油漆隔絕水氣，或使用合金鋼等方式防止鏽蝕產生。

3.另純鋼骨施作之高層建築，較不適用於住宅大樓，因其鋼材塑性較高，受水平風力或地震力時，於高樓層會產生較大之水平位移，讓高層室內活動的人感覺不舒適。

SRC建築構造以H型鋼、I型鋼、槽型鋼等鋼骨材為主要架構，加附輔助鋼筋後，再澆置混凝土包覆而成，是屬於工廠預鑄現場施工乾溼並用構造法。

優缺點如下：

1.自重較RC構造輕，柱梁斷面較RC小，可施作於高樓層。

2.高層變位雖較RC大但比SC構造小，但為了達成上述(1)條件，故能犧牲一點舒適性是較中庸做法。

3.因鋼骨由混凝土包覆，故可隔絕水氣(鏽)與溫度(火)的直接傷害。

4.工程造價於三者中最高

混凝土的種類

按膠凝材料分有：無機膠凝材料混凝土，如水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸鹽混凝土、水玻璃混凝土等；有機膠結料混凝土，如瀝青混凝土、聚合物混凝土等。按容重分有:重混凝土,容重2600～5500公斤/米3或甚至更大；普通混凝土,容重2400公斤/米3左右；輕混凝土，容重為500～1900公斤/米3的輕集料混凝土、多孔混凝土、大孔混凝土等。

使用功能分主要有：結構混凝土、保溫混凝土、裝飾混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防輻射混凝土等。按施工工藝分主要有：離心混凝土、真空混凝土、灌漿混凝土、噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、泵送混凝土等。按配筋方式分有：素(即無筋)混凝土、鋼筋混凝土、鋼絲網水泥、纖維混凝土、預應力混凝土等。按混凝土拌合物的和易性分有：乾硬性混凝土、半乾硬性混凝土、塑性混凝土、流動性混凝土、高流動性混凝土、流態混凝土等。

混凝土的原材料水泥、石灰、石膏等無機膠凝材料與水拌和使混凝土拌合物具有可塑性；進而通過化學和物理化學作用凝結硬化而產生強度。一般說來，飲用水都可滿足混凝土拌和用水的要求。水中過量的酸、鹼、鹽和有機物都會對混凝土產生有害的影響。集料不僅有填充作用，而且對混凝土的容重、強度和變形等性質有重要影響。

　　為改善混凝土的某些性質，可加入外加劑。由於摻用外加劑有明顯的技術經濟效果，它日益成為混凝土不可缺少的組分。為改善混凝土拌合物的和易性或硬化後混凝土的性能,節約水泥,在混凝土攪拌時也可摻入磨細的礦物材料──摻合料。它分為活性和非活性兩類。摻合料的性質和數量，影響混凝土的強度、變形、水化熱、抗滲性和顏色等。

　　混凝土的製備配合比設計製備混凝土時，首先應根據工程對和易性、強度、耐久性等的要求，合理地選擇原材料並確定其配合比例，以達到經濟適用的目的。混凝土配合比的設計通常按水灰比法則的要求進行。材料用量的計算主要用假定容重法或絕對體積法。

　　攪拌根據不同施工要求和條件，混凝土可在施工現場或攪拌站集中攪拌。流動性較好的混凝土拌合物可用自落式攪拌機；流動性較小或乾硬性混凝土宜用強制式攪拌機攪拌。攪拌前應按配合比要求配料，控制稱量誤差。投料順序和攪拌時間對混凝土質量均有影響，應嚴加掌握，使各組分材料拌和均勻。

混凝土的性能主要有以下幾項：

1.和易性：

混凝土拌合物最重要的性能。它綜合表示拌合物的稠度、流動性、可塑性、抗分層離析泌水的性能及易抹面性等。測定和表示拌合物和易性的方法和指標很多，中國主要採用截錐坍落筒測定的坍落度(毫米)及用維勃儀測定的維勃時間(秒)，作為稠度的主要指標。

2.強　度：

混凝土硬化後的最重要的力學性能，是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應力的能力。水灰比、水泥品種和用量、集料的品種和用量以及攪拌、成型、養護，都直接影響混凝土的強度。混凝土按其標準養護28天的抗壓強度劃分的強度等級,稱為標號,常用的為100、150、200、250、300、400、500號等。混凝土的抗拉強度僅為其抗壓強度的1/8～1/13。提高混凝土抗拉、抗壓強度的比值是混凝土改性的重要方面。

3.變　形：

混凝土在荷載或溫濕度作用下會產生變形，主要包括彈性變形、塑性變形、收縮和溫度變形等。混凝土在短期荷載作用下的彈性變形主要用彈性模量表示。在長期荷載作用下產生的塑性變形，稱為徐變。由於水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因產生的體積變形，稱為收縮。

4.耐久性：

在一般情況下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地區，特別是在水位變化的工程部位以及在飽水狀態下受到頻繁的凍融交替作用時，混凝土易於損壞。為此對混凝土要有一定的抗凍性要求。用於不透水的工程時，要求混凝土具有良好的抗滲性和耐蝕性。

牆柱弱樑的設計理念

　　樑柱結構受力作用是由板→樑→柱，樑通常只承受部分樓版的重量，而柱必須承受樑匯集過來的載重。如果採用強柱弱樑設計，受地震力破壞後較能維持結構外型，不會發生樓層壓潰，或是整棟樓房向側面傾倒的狀況。另外，強柱可以提供較多的逃生空間，增加人員的存活率(所以地震時可以儘量靠著柱子躲)。

　　反過來說，如果強樑弱柱會發生的情形就是柱會比樑先壞，柱破壞時為無預警破壞，因為支承一但消失結構就不穩定了，柱子壞的時候，連逃命的機會都沒有。

　　但是如果柱子很強，樑在壞的時候因為塑性鉸的關係，會有應力重分配的現象，也就是樑柱原本是固接，破壞到一定程度時會變鉸接，這時候你就該落跑了，運氣好就逃的掉，運氣不好時因為柱強度相對較高，可能沒有完全破壞，還有生存空間，你可以躲在裡面等人來救。

設計概論

http://civil.njtc.edu.tw/weng/BuildingStructure/

http://civil.njtc.edu.tw/weng/BuildingStructure/LectureNote/1.OverView.htm

建築樑柱應力荷重計算