「Alfa Safe 耐震系統工法」 建築結構安全更上一層樓

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兩次206大地震建築倒塌有跡可循


2018年2月6日下午11時50分發生於花蓮的地震,其震央位於臺灣花蓮縣近海,芮氏規模6.0,包括花蓮統帥飯店、雲門翠堤大樓、吾居吾宿、白金雙星…等多處建物嚴重倒塌,其中死傷最為嚴重的是雲門翠堤大樓的倒塌。


回想在兩年前206台南維冠大樓倒塌,造成115人死亡,沒想到兩年後的同一天又發生花蓮大地震,也造成多棟大樓倒塌及人員的傷亡。這一切好像都可以說是地震天災所造成,但以我們研究的921大地震設計、施工倒塌的危險建築中,似乎發現不論是台南維冠大樓或是這些因花蓮大地震而倒塌破壞的大樓,都有“似曾相似"的感覺。這也就表示這兩次206大地震所倒塌或受損嚴重的大樓,都和我們研究出來的921大地震倒塌受損建築的設計六大問題、施工八大問題等危險基因皆是相符的。也就是說大地震來襲時,這類建築它們倒塌或受損的危險相對就較一般建築來的更高。


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▌「建築安全履歷協會」戴雲發理事長前往花蓮現場了解建築倒塌的原因


921地震倒塌建築研究 vs.花蓮206地震倒塌建築初步勘驗結果

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統帥大飯店

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▌2018年2月6日下午11時50分發生於花蓮近海,芮氏規模6.0地震造成花蓮統帥大飯店嚴重倒塌


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▌統帥大飯店軟弱層會有低樓層軟腳效應


花蓮遠東百貨

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▌花蓮遠東百貨柱爆開繫筋很少


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▌花蓮遠東百貨現況外觀(內排騎樓柱均已嚴重受損


雲門翠堤大樓

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▌雲門翠堤大樓柱主筋同斷面搭接;箍繫筋量亦明顯較少,且均為90度彎鉤


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▌雲門翠堤大樓大樑主筋彎鉤明顯過短,且上下層主筋均往下彎鉤施工不符規定


吾居吾宿大樓

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▌吾居吾宿大樓從六樓建築增建到九樓,對大樓之抗震力有很大的安全影響


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▌吾居吾宿大樓從被破壞的柱中可以發現,柱中的層接縫中有木塊及木屑,混凝土強度很差有蜂窩,且柱、樑筋均已明顯開始生鏽,箍繫筋量明顯過少


白金雙星大樓

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▌白金雙星大樓現況外觀


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▌白金雙星大樓一樓直接壓碎少了一層。


921地震倒塌建築研究 vs.台南206地震維冠大樓初步勘驗結果

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台南維冠大樓原設計結構系統不佳

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維冠大樓大U 型結構平面設計不規則,導致房屋扭轉在轉角處形成集中應力容易造成破壞;其過多的搭梁亦造成房屋承受之地震力無法有效傳遞於各搭梁處,產生脆弱點的結構問題


台南維冠大樓原結構設計建議可改善加強的方向

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維冠大樓若能經由部分之柱位及尺寸修正,使大梁皆能與柱位相接及去除房屋轉角處之弧形梁,則其整體結構系統之安全性亦能有效提升並改善。



內政部最新不動產資訊顯示,全台30年以上老屋計有370萬戶,以新北市近63萬戶最多,其次為台北市54萬戶,兩者合計117萬戶,占全國老屋比逾3成1。


前內政部長李鴻源也曾提醒,大台北地區住宅密集,這些老舊建築防震係數不足,一旦發生規模6.3級的淺層地震,估算會有4、5千棟房屋倒塌,傷亡人數與經濟損失恐難以估計,台灣無法承受這麼大的災害!


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▌老屋不耐震,防災都更危老推動勢在必行


尤其是現今居住型態的轉變,從磚造平房、公寓大廈到社區大樓,建築物一棟比一棟來得高大挺拔,每棟建築平均居住人口也越來越多,就好比921地震東星大樓倒塌造成87人死亡、206地震維冠大樓倒塌一次帶走115條寶貴生命,現在每倒塌一棟社區大樓,影響的家庭數及傷亡數眾多,未來的地震災害更是如此,只要有建築倒塌,整棟大樓的住戶一起遭殃,死傷人數也都是百人起跳,因此建築結構安全更是現在政府、民間不得不重視的居安議題。


「建築結構安全,預防勝於治療!」最好的預防,便是能在建造時就蓋出結構安全的建築物。


「優良的結構規劃設計」與「精準確實的施工品質」才是一棟建築安不安全最重要的關鍵,絕對不是有用鋼筋就一定安全,惟有將每根鋼筋的施作位置及彎鉤都做到精準定位,每根鋼筋的強度才能有效完整發揮,建築才能真正安全。倘若放一堆鋼筋在不對的位置或在該有的接合或彎鉤沒做到位,這樣就沒有辦法讓這些鋼筋真正發揮力量強度。鋼筋施工不到位時,這樣不但對建築安全沒有幫助,有時反而因為鋼筋太密造成混凝土澆置不易而產生蜂窩現象,及增加結構自重,嚴重影響建築之整體耐震能力,對建築安全而言,反而未蒙其利先受其害。


「Alfa Safe 耐震系統工法」的精神

首先從結構規劃設計開始,即作全面鋼筋系統化的考量規劃設計;到專業自動化鋼筋加工廠按結構設計施工圖說,做精準確實之一體成型鋼筋彎折施作;屆時鋼筋工班在工地現場,只需做簡單的安裝組立,即可將工地現場較不容易控管品質的鋼筋工程,有效率的輕易達成如藝術品般,完美的建築安全品質最終需求。


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▌整合「鋼筋系統化的設計規劃及自動化加工技術」之系統柱箍加工圖


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▌依建築結構設計力學分析及牆體受應力較大之位置規劃系統牆之平面配置圖


因此推動鋼筋系統化的設計流程,即是要將結構鋼筋設計與可執行的施工方式相互比對並確認,使結構設計者的安全力學需求與施工人員施工品質的透明呈現均能無縫接軌,建造出符合規範且耐震安全的房屋,甚至能從開始規劃建構房屋,就將專業的結構力學規劃設計與防裂、防漏水的規劃設計、鋼筋彎折加工研究及現場施工技術相互整合,以達到工期短、品質佳及成本合理的目標。


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▌完美的建築安全品質,建立在「優良的結構規劃設計」與「精準確實的施工品質」之下


「Alfa Safe 耐震系統工法」的優點

「Alfa Safe耐震系統工法」的優點在於能將鋼筋在工廠生產成組件化的配件,工人只需在工地做最簡單的組裝即可,這樣不但施工更快速、品質更穩定、耐震韌性再提升,更能確保建造的房屋更安全穩固。並以「系統化system」、「簡單化simple」、「效率化speed」、「標準化standard」,朗朗上口的「4S」作為縮語,使其基本精神能常駐人心。

「Alfa Safe耐震系統工法」施工與一般傳統鋼筋施工之差異
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「Alfa Safe耐震系統工法」施工的五大優點如下:

1.安全品質做到-百分百:

採用「Alfa Safe耐震系統工法」是利用自動化電腦彎折機。其鋼筋大多是一體成型,且在工廠加工製作成配件化,故其結構安全性會較傳統工法大幅提升之外,品質的確保更是真真實實的看得到、摸得到。


2.鋼筋材料使用-精準化:

「Alfa Safe耐震系統工法」全部的鋼筋加工尺寸都先經過嚴密的設計規劃、裁切、加工和彎折,成為規格配件化的組件,電腦彎折機由盤圓鋼筋拉出壓直並依圖形尺寸彎折、裁剪完成,再接續下個系統箍加工,沒有一絲絲鋼筋材料的浪費,材料成本可控制,符合經濟要求。而傳統工法是現場工人依個人經驗未先統合尺寸任意裁切,將造成諸多剩餘長度大小不一,無法再利用之鋼筋損耗問題。


3.降低人力技術-簡單化:

有鑑於建築工人人力日益短缺,以及師傅找不到學徒的困擾,同時為避免人為疏忽和素質參差不齊所產生的施工品質缺失,因此採用「Alfa Safe耐震系統工法」,鋼筋系統化的配件設計,使施工更簡單化和精準化。


4.鋼筋綁紮標準-明確化:

依鋼筋標準施工圖,以傳統的方式綁紮,其綁紮程序非常繁複,工程師必須看著密密麻麻的鋼筋,逐根逐根比對數量、彎折點,還有搭接長度等,以確定鋼筋施工的正確性,確保工程品質,此項品管查核工作,相當不容易。而系統化鋼筋使鋼筋綁紮完成之位置、線條都非常地清楚簡單,讓檢查人員能夠一目了然,能做有效率及正確的品質查核。


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▌只需簡單的套拉動作,即可輕鬆完成如精品、藝術品般的施工成果


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▌全部鋼筋加工尺寸都嚴密的規劃,裁切、自動化加工彎折,成為標準配件綁紮,施工精準容易查驗



5.鋼筋配件施工-效率化:

由於前置的鋼筋設計規劃作業完備,及加工廠鋼筋配件化的加工成型,取代工地現場施工困難的綁紮作業,且牆筋可與柱筋同時綁紮組立,無須靠單面模版才能施作。在施工品質上可完全符合圖說標準之外,並可大大有效提升施作品質及整體強度。


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▌以完備的前置規劃作業,以及加工廠配件化加工成型,替代工地現場施工困難的綁紮作業,工作效率看得見


「Alfa Safe 耐震系統工法」的創新

結構安全的鋼筋綁紮施工是非常重要的工作,從921地震及兩次的206地震房屋倒塌所造成傷亡的慘劇就可得知。社會大眾都會質疑為何工人不好好綁紮施工呢?一個原因是建築業者給得價錢太低,工人只好忽略部分綁紮細節。另一個原因是鋼筋施工過於繁瑣,工人容易綁紮錯誤或不會綁,而這樣的問題卻沒有找對方法,一直存在著沒有改善。所以,發展一套可行的新工法,代替傳統工法,讓工人可輕鬆完成施工,而其綁紮工資建築業者可接受,亦符合結構圖說的要求,就成了解決結構安全問題的目標。


經過無數的試作挫折、檢討與修正,系統化鋼筋工法終於產生。鋼筋師傅執行後感嘆的說:「這是我這一輩子綁過最好的鋼筋品質,鋼筋系統化由繁化簡,技術很簡單又符合規定,過去與結構技師的衝突得以化解了,還受到查驗結構技師的誇讚!」,工人的臉充滿自信與肯定的尊嚴,沒有過去像是昧著良心綁紮,等著被人抓的苟且心態。「Alfa Safe耐震系統工法」是建築新思維的工法可以替代傳統鋼筋工法,確實解決鋼筋繁複綁紮的施工問題。


「Alfa Safe耐震系統工法」就是運用「鋼筋系統化的設計規劃」及「自動化加工技術」,來解決鋼筋的加工綁紮與組裝問題,讓鋼筋加工配件化、綁紮標準化與防呆化(簡易施工),來達成最佳的鋼筋工程施工品質,及有效提升房屋結構整體的耐震能力。


「Alfa Safe耐震系統工法」四大創新

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▌國家地震實驗研究單位:國家地震工程研究中心


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▌多軸向試驗系統(MATS)試驗台


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▌亞利預鑄場:鋼筋混凝土實體試驗模型製作


「Alfa Safe 柱中柱®」經國家地震中心試驗耐震韌性提升近一倍

「Alfa Safe 柱中柱」工法,除採用「Alfa Safe系統柱」箍外,在其柱內再增設柱鋼筋及圓型箍筋,得以強化柱核心的圍束及韌性,經國家地震工程研究中心之實體試驗證明,其耐震韌性提升近1倍。


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▌實體試驗過程中,傳統柱於固定軸力及水平反覆載重至層間變位3%時,柱體已產生撓剪破壞無法承受軸力,而柱中柱只有些微上下兩端保護層裂紋,整個柱體完整並持續承受軸力

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▌實體試驗過程中,柱中柱於層間變位6%時,柱體保護層剝離,柱核心仍完整無破壞並能持續承載上部軸力,與傳統柱之撓剪破壞截然不同



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▌柱中柱試驗後之柱體內部系統箍平整完好及主筋垂直無扭曲


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▌「Alfa Safe柱中柱」有效發輝韌性結構「小震不壞、中震可修、大震不倒」的韌性效能 


「Alfa Safe 系統牆®」耐震韌性提升約三成 抗震防線更穩固

將原本一根一根分段的水平筋,改採用以一根鋼筋在加工廠中,連續彎折無斷點一體成形的系統牆箍筋,施工時僅需將系統牆箍套入後直接與垂直筋及補強筋綁紮,模組化精確度增高。且牆的兩端圍束,可發揮像梁與柱的抗剪力及承載力之效果,更能強化結構安全,比傳統方式綁紮的牆筋更具耐震能力。


「Alfa Safe系統牆」工法,在各種牆部位的轉角處、正交處及端部等,都以鋼筋加工廠所彎折的「Alfa Safe系統牆」配件進行施工,其施工品質精準確實。經國家地震工程研究中心之實體試驗證明,其耐震韌性較傳統牆增加約33%,使整體房屋建築安全更加穩固。


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                         一般工地組                                                                                  系統牆組

▌耐震韌性提升約33%為傳統強韌性之1.33倍,有效發揮第二道抗震功能


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▌「Alfa Safe系統牆」工法品質呈現


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▌「Alfa Safe系統牆」,精準定位,模組化精確度增高


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▌施工時僅需將系統箍套入後直接與垂直筋及補強筋綁紮


「Alfa Safe 耐震系統工法」的執行

鋼筋加工廠加工品質輔導與認證

為能確保執行鋼筋系統工法之施工品質,以在源頭之鋼筋加工廠即有效執行加工品質控管,因而開始進行鋼筋加工廠之加工品質認證與輔導。「建築安全履歷協會」主動義務特別對鋼鐵廠進行鋼筋材料加工生產管理、鋼筋出貨管理及鋼筋加工能量之察證,並規劃鋼筋彎折加工標準圖進行鋼筋加工彎折精準度、綁步、鋼筋出貨載運架固定方式等實做檢測。


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▌鋼筋彎折加工品質查證


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▌系統柱牆箍定位綁固牢度檢測


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▌鋼筋加工廠廠區材料管理查證


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▌加工治具綁紮查證


鋼筋技術士受訓認證

「建築安全履歷協會」為落實鋼筋施工品質要求,為此亦主動義務推動系統工法鋼筋技術士之證照受訓與考試。此屬於工地之現場考試檢定,檢定項目包括前置的結構安全重點教育與鋼筋綁紮規定之要求說明,考試項目包括系統柱及系統牆等,以現場之實體系統柱牆鋼筋綁紮成品做為考試評核之依據,兩項考試皆通過者,將頒給系統工法鋼筋技術士之證照。故可全面提升工地鋼筋工之結構安全觀念及系統工法技術之精進以提升鋼筋施工品質,且有別於國家鋼筋技術士檢定,只針對個人之鋼筋專業認可,而無法有效改善工地施工品質之問題。


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▌鋼筋技術士認證考試-結構安全重點教育訓練與考試說明


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▌鋼筋技術士認證考試-系統柱實際操作考試


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▌鋼筋技術士認證考試-系統牆實際操作考試


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▌鋼筋技術士認證考試,考試完成合影









書訊

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《挑房3FOLLOW ME3:創新建築4.0創造建築安全新世代》

作者: 戴雲發

出版社:千華數位文化股份有限公司

出版日期:2018/09/14

ISBN:9789861441719


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