PC预铸板以背孔螺栓作为固定系件之研究.DOC

GPC預鑄板以背孔螺栓作為固定繫件之研究 林志善﹡ 莊智斌﹡﹡ 楊功宇﹡﹡﹡ 王蘊中﹡﹡﹡﹡ 關鍵詞：石材、抓釘、鉤釘、背孔螺栓、PC預鑄工法 摘 要 面對社會「多樣化」、「高度化」的需求，使得石材工程在技術上有逐漸專門化之傾向，為了生產一棟優良的建築物，針對石材施工上領域的固定繫件開發加以探討，是亟待研究的課題。 本研究主要是針對GPC預鑄板以背孔螺栓作為固定繫件所作之研究，文中主要是探討新式背孔螺栓外加墊片對RC之握裹強度並與傳統PC預鑄板使用之固定繫件作一比較，本研究設計幾組模組並利用本中心之實驗器材來進行實驗，實驗中利用拉拔試驗來證實背孔螺栓外加墊片對PC預鑄板中RC之握裹強度大小，此設計之搭配方式不僅強度增強及增加安全性外，對於石材之使用率也大大增加，不僅可節省材料成本，也可減輕PC預鑄板之重量。 ﹡財團法人石材工業發展中心總經理 ﹡﹡財團法人石材工業發展中心設計組組長 ﹡﹡﹡財團法人石材工業發展中心設計組副研究員 ﹡﹡﹡﹡財團法人石材工業發展中心設計組研究助理 一、前言 目前有關石材固定繫件，業界所研發之背孔螺栓已經實際運用在工程上，但卻缺乏有力之理論依據，來驗證其強度、安全性及施工性，因此本研究主要是針對業界所開發之背孔螺栓，使用在GPC預鑄板時並配合墊片進行試驗，測試其在RC中之握裹強度是否達到允許範圍，若達到此範圍或大於此範圍時，其安全性與施工性皆無問題時，除了用於乾式工法外，也可取代目前PC預鑄板所使用之抓釘，以降低成本及縮短工期。 二、GPC預鑄板工法 GPC又稱為外貼花崗石帷幕牆，石材的厚度通常採用3㎝左右的厚度，若採用較此為薄的厚度時，則採用機械式錨釘開孔錨定，此方式的開孔加工常易使石材被貫通，因此不可使用太薄的石材，同時太薄的石材會使得石材端面邊釘插入位置的尺寸縮小而降低的抗拉強度。 傳統GPC預鑄板所使用之固定繫件大都採用五金型式有傳統插入石材端面用的邊釘（3.2ψ，4ψ）以及在石材背面適當地點的抓釘（3.2ψ，4ψ）以及在石材背面的中央部分等重點設置的機械式錨釘（6ψ），此等五金的種類與數量視石材種類而異，採用此等五金是在預嵌石材的場合，藉此五金讓石材與背面混凝土達到完全附著固定的效果，其型式及位置如圖1所示。 圖1 固定用五金繫件配置圖 傳統使用之GPC預鑄板工法之五金繫件大致可分為抓釘、鉤釘與機械式錨釘三種，其特徵與形式如下說明： 1.抓釘 通常抓釘為不銹鋼材SUS 304線徑一般4ψ，兩腳斜向插入石板深度約20㎜，石板鑽孔為6ψ，45°方向鑽23㎜，鑽孔深度不宜過深以免石材被鑽破，兩腳孔洞距離一般為90～110㎜，抓釘數依其容許拉拔力、風力及石材重等條件計算。 2.邊釘 一般常用之邊釘為不銹鋼材SUS 304線徑為3.2ψ中者，在石材邊緣厚度一半處鑽一4.8ψ之水平孔，深度約22㎜（邊釘水平長一般為20㎜）。 另外，有關傳統面貼石材預鑄混凝土工法五金繫件之特性及圖例，如表1所示。 表1 傳統面貼石材預鑄混凝土工法之五金繫件 五金種類 特徵 參考圖號 抓釘 ˙以環氧樹脂固定於石材背面 ˙考慮避免石材受外力影響產生破裂而飛散，抓釘宜平均配置之 ˙抗拉拔力大小因石材種類與厚度而異，原則上以250kg/根左右為標準 圖2 鉤釘 ˙以環氧樹脂設置於石材外周邊端，每側邊端以設置兩處為原則 ˙鑒於鉤釘對石材邊端的拘束力而易因此影響石材受熱膨脹等的變形行為，最近在日本已不太使用 ˙抗拉拔力大小，因石材種類與厚度而異，原則上以每對（兩根）500kg為標準 圖3  圖2 抓釘例 圖3 鉤釘例  三、背孔螺栓 當新的石材固定方法使用在建築物的外觀時，可顯露出背孔螺栓之優處，背孔螺栓固定的重點在於石板的背面，此種固定方法看不見石材的接縫處，並且相較於傳統使用之插銷（PIN）具有較高的承載力， 隨著新工法、新技術不斷的演進，目前必威体育精装版式之固定繫件－背孔螺栓已經實際運用在工程上，例如已完成之台中新光三越百貨及目前正在施工中之台北新光信義二館都已採用此施工方式。背孔螺栓的形式及尺寸如下所示。 1.背孔螺栓 背孔螺栓形式 鑽孔直徑（㎜） 鑽孔深度（㎜） 擴孔直徑（㎜） 適用最小石板厚（㎜） M6 11 10～14 13.5 20 M8 13 15～19 15.5 30 德國fischer公司 背孔螺栓形式 鑽孔直徑（㎜） 鑽孔深度（㎜） 擴孔直徑（㎜） 適用最小石板厚（㎜） M6 7.2 11～14 9.2 20 M8 9.2 15～17 11.2 30 國內廠商自行研發尺寸 2.背孔深度示意圖 此外，石板之背孔可於工廠直接鑽孔並鎖上背孔螺栓，直接運至工地就可安裝，不必在工地現場有切槽之動作出現，除了可加速安裝速度外，另外也可大大縮短工期，以下將針對背孔螺栓之鑽孔、安裝與實務上之