國研院新型鋼筋混凝土結構研發有成,高樓住宅建蓋高度可增加 1 倍

作者 | 發布日期 2019 年 04 月 23 日 14:28 | 分類 尖端科技 , 材料、設備 follow us in feedly


歷經 10 年研發,國研院國震中心團隊亮相「台灣新型高強度鋼筋混凝土結構系統」,能將建築材料結構強度提升 1.6~2.4 倍。過去,以傳統鋼筋混凝土搭造的住宅大樓只能蓋到 27 樓,現在新材料可以多蓋 1 倍的樓層數,同時台灣也是繼日本之後,全球第二個研發出高強度鋼筋混凝土結構系統的國家。

台灣目前的住宅建築物多數採用傳統鋼筋混凝土結構,由抗拉力的鋼筋與抗壓力的混凝土混合組成,具有低成本、隔音佳等優點,但缺點是強度較低、單位重量較大,最多只能蓋到 27 樓左右。要增加建築高度不是不可以,但如此一來會增加材料用量、擴大梁柱尺寸、提高營建成本,並且縮減平面使用空間。

還有另一種也蠻常見的「鋼骨結構」,可以蓋出更高樓層的建築,但缺點是隔音差,通常用於商業辦公室而非住宅大樓,此處暫略不提。

放眼全球,過去只有和台灣同樣地狹人稠、地震頻繁的日本已經開發出高樓層用的鋼筋混凝土住宅建築,比如 Station Forest Tower、Mid Sky Tower,現最高建築紀錄已經達到 59 層樓。

不過我們不可能千里迢迢從日本進口如此笨重的鋼筋混凝土,因此國研院國震中心(國家地震工程研究中心)自 2009 年起,開始研發符合台灣法規與設計需求的新型鋼筋混凝土(RC)結構系統,終於在最近發表成果。

新型 RC 結構的鋼筋強度比傳統鋼筋高 1.6 倍、比傳統混凝土高 2.4 倍,分出差別的主要關鍵技術在於:傳統 RC 結構採用竹節鋼筋、錨定方法採用 90 度彎鉤,而新型 RC 結構採用螺紋節鋼筋、灌漿式螺紋錨定套筒;混凝土方面,傳統 RC 結構的配方為水泥+水+砂+石頭,新型 RC 結構除了上述材料外,還另外添加了化學摻料、礦物摻料。詳見下圖。

▲ 新型鋼筋混凝土(上)與傳統鋼筋混凝土(下)的技術比較。(Source:科技新報)

如果以 25 樓層的建築進行比較,則新型鋼筋混凝土的材料成本比傳統鋼筋混凝土節省 45%、工期縮短 50%(因為梁柱採用預鑄工法,而不是現場灌澆的場鑄工法),並且室內使用面積可以增加約 2%。

目前,國震中心正在輔導業者根據「建築新技術新工法新設備及新材料認可申請要點」,向內政部營建署提出申請,通過就可採用更高強度的新工法建造高層住宅。不過,國震中心研究員林克強坦言,新技術的前期鋪置成本勢必比較高,因此第一目標會先設定在高層豪宅。

▲ 傳統竹節鋼筋。(Source:科技新報)

▲ 新型螺紋節鋼筋。(Source:科技新報)

(首圖來源:國震中心)