CN101063317B - 具差异握裹力的结构系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种具差异握裹力的结构系统及其施工方法。结构系统主要包含握裹装置及骨架。握裹装置包含相连接的第一握裹部分及第二握裹部分，而骨架则包含相连接的第一骨架部分及第二骨架部分。第一骨架部分对应第一握裹部分，而第二骨架部分对应第二握裹部分。第一握裹部分及第一骨架部分具有第一握裹力。第二握裹部分与第二骨架部分之间则具有第二握裹力。第一握裹力大于第二握裹力，藉由第一握裹力及第二握裹力间的差异性，可减少应力过度集中于第二骨架部分的状况。

Description

具差异握裹力的结构系统及其施工方法

技术领域

本发明关于一种具差异握裹力的结构系统以及此结构系统的施工方法。

背景技术

混凝土与钢筋间的握裹力向来是建筑物结构设计中重要的一环。特别是在进行建筑物受外力时的行为评估时，握裹力往往为需纳入考虑的因素。

图1所示为传统上混凝土与钢筋间握裹力结构的示意图。如图1所示，钢筋30的下段为埋设于如基础或楼板的接续装置50中，而上段则被混凝土10所包覆。藉由钢筋30上段与混凝土10之间的磨擦力，以及钢筋10上环节所提供的阻抗，钢筋30与混凝土10间得以产生握裹力。而钢筋30与接续装置50间亦同样具有握裹力。藉由钢筋30与混凝土10及接续装置50间的握裹力，钢筋30得以与混凝土10及接续装置50连动，以分摊施加于其上的外力。

然而此一设计易造成所受外力的分布不均。例如当图1所示的结构体承受侧力作用时，钢筋30因握裹力效应而呈现受力不均的现象，于混凝土10与混凝土50交接面最大，因此破坏也以此处为主，其现象为钢筋30在此处断裂，同时混凝土10在握裹力牵动下容易在附近产生裂缝。

发明内容

本发明的主要目的在于提供钢筋一适当的解握裹区，降低钢筋在解握裹区中与混凝土间的握裹力，使包覆在解握裹区外的混凝土因握裹效应降低而减少破坏，同时也可分散集中在此处的钢筋应力，延缓钢筋破坏时机。

钢筋与混凝土间的握裹力由两者间的摩擦力决定，解握裹区的原理在于消除或降低两者间的摩擦力，以下分述几种可行的做法：

1.透过加工使解握裹区段的钢筋平滑，例如摩平钢筋凸纹或填满其凹纹，以降低界面摩擦系数。

2.在钢筋与混凝土接触面提供润滑层，如涂腊、油脂或缠绕胶带等方法，以降低界面摩擦系数。

3.在钢筋与混凝土间提供滑套，如PVC管，滑套与钢筋间可置或不置填充物，使钢筋在滑套内可以无(低)束制的变形。

针对现场绑扎浇置的钢筋与混凝土，上述机制可以直接施做。针对预制钢筋混凝土构造，上述机制除可以直接在预铸钢筋混凝土制品中使用外，也可以配合续接器使用或实施在钢筋续接器中，使预铸构件接合面间，也具有分散破坏位置的特色。

在较佳实施例中，本发明的结构系统包含握裹装置及骨架。握裹装置包含相连接的第一握裹部分及第二握裹部分，而骨架则包含相连接的第一骨架部分及第二骨架部分。第一骨架部分对应第一握裹部分，而第二骨架部分对应第二握裹部分。

第一握裹部分及第一骨架部分藉由相互间的摩擦力而产生第一握裹力.第二握裹部分与第二骨架部分之间产生第二握裹力.第一握裹力大于第二握裹力.第二骨架部分及第二握裹部分较佳为设置于结构体受外力时的应力集中处，藉由第一握裹力及第二握裹力间的差异性，可减少应力过度集中于第二骨架部分的状况.

第一握裹力与第二握裹力间的差异，可藉由对第二骨架部分进行处理来达成。处理方式包含磨光及加设润滑层等。然而在不同实施例中，亦可以在第二握裹部分及第二骨架部分间形成间隙的方式加以达成。

本发明施工方法的主要实施例包含以下步骤：以第一握裹部分包覆第一骨架部分外侧；处理第二骨架部分；以及以第二握裹部分包覆第二骨架部分外侧。在另一较佳实施例中，施工方法主要包含下列步骤：以第一握裹部分包覆第一骨架部分外侧；以及以第二握裹部分围绕第二骨架部分外侧，并于第二握裹部分及第二骨架部分间形成间隙。

附图简单说明

图1为习知技术中握裹力结构系统的示意图；

图2为本发明具差异握裹力结构系统的实施例示意图；

图3为本发明具差异握裹力结构系统另一实施例的示意图；

图4为本发明具差异握裹力结构系统另一实施例的示意图；

图5为本发明具差异握裹力结构系统另一实施例的示意图；

图6为本发明具差异握裹力结构系统另一实施例的示意图；

图7为本发明具差异握裹力结构系统另一实施例的示意图；

图8为本发明具差异握裹力结构系统施工方法的实施例流程图；

图9为本发明具差异握裹力结构系统施工方法另一实施例的流程图。

主要组件符号说明

100 握裹装置

110 第一握裹部分

120 第二握裹部分

300 骨架

310 第一骨架部分

320 第二骨架部分

400 混凝土柱

410 端部

430 中段部分

500 接续结构

600 钢筋续接装置

610 填充料

650 间隙

700 混凝土梁

710 端部

730 中段部分

实施方式

本发明提供一种具差异握裹力的结构系统以及此结构系统的施工方法.此结构系统较佳为供土木工程使用，以形成建筑物的结构体.以较佳实施例而言，此组合结构系统可依施工需要于预铸场预铸，亦可于工地现场施作.

以较佳实施例而言，本发明提供钢筋一适当的解握裹区，降低钢筋在解握裹区中与混凝土间的握裹力，使包覆在解握裹区外的混凝土因握裹效应降低而减少破坏，同时也可分散集中在此处的钢筋应力，延缓钢筋破坏时机。

钢筋与混凝土间的握裹力由两者间的摩擦力决定，解握裹区的原理在于消除或降低两者间的摩擦力，以下分述几种可行的做法：

1.透过加工使解握裹区段的钢筋平滑，例如摩平钢筋凸纹或填满其凹纹，以降低界面摩擦系数。

2.在钢筋与混凝土接触面提供润滑层，如涂腊、油脂或缠绕胶带等方法，以降低界面摩擦系数。

3.在钢筋与混凝土间提供滑套，如PVC管，滑套与钢筋间可置或不置填充物，使钢筋在滑套内可以无(低)束制的变形。

针对现场绑扎浇置的钢筋与混凝土，上述机制可以直接施做。针对预制钢筋混凝土构造，上述机制除可以直接在预铸钢筋混凝土制品中使用外，也可以配合续接器使用或实施在钢筋续接器中，使预铸构件接合面间，也具有分散破坏位置的特色。

以下配合附图，针对本发明的数个实施例加以说明。图2所示为本发明的较佳实施例。如图2所示，本发明的结构系统包含握裹装置100及骨架300。握裹装置100较佳为混凝土装置，例如混凝土柱、混凝土梁及混凝土楼板等。然而在不同实施例中，握裹装置100亦可包含其它由具握裹力的材质所构成的结构装置。此外，握裹装置100亦可为内灌有混凝土或其它填充材质的钢筋续接装置，例如钢筋续接套管。

如图2所示，骨架300较佳为竹节钢筋。然而在不同实施例中，骨架300亦可为平滑钢筋或钢骨等可为握裹装置100所包覆的结构。

握裹装置100包含相连接的第一握裹部分110及第二握裹部分120，而骨架300则包含相连接的第一骨架部分310及第二骨架部分320。第一骨架部分310对应第一握裹部分110，而第二骨架部分320对应第二握裹部分120。此处所言的对应指两者的位置相互对应。以较佳实施例而言，第一握裹部分110包覆第一骨架部分310，第二握裹部分120包覆第二骨架部分320，如图2所示。然而在不同实施例中，第二握裹部分120与第二骨架部分320间亦可存在一间隙。

第一握裹部分110及第一骨架部分310之间产生第一握裹力。在较佳实施例中，第一握裹部分110由混凝土所构成，且包覆第一骨架部分310。藉由第一握裹部分110及第一骨架部分310间的磨擦力，产生第一握裹力。此外，第一骨架部分310较佳由竹节钢筋所形成，其上的竹节与第一握裹部分110混凝土的卡合亦提供第一握裹力的部分来源。

第二握裹部分120与第二骨架部分320之间产生第二握裹力。第二握裹力较佳为产生于第二握裹部分120及第二骨架部分320间的磨擦力。然而在特定的实施例中，第二握裹部分120与第二骨架部分320间可具有一间隙。在此实施例中第二握裹部分120与第二骨架部分320间第二握裹力的数值为零。

第一握裹部分110与第一骨架部分310间的第一握裹力大于第二握裹部分120与第二骨架部分320间的第二握裹力.在较佳实施例中，第二骨架部分320及第二握裹部分120设置于结构体受外力时的应力集中处，例如柱接续处、梁接续处、梁柱接头以及柱与楼板或基础接续处等.藉由第一握裹力及第二握裹力间的差异性，可减少应力过度集中于第二骨架部分320的状况.

为使第一握裹力与第二握裹力间有所差异，在较佳实施例中可对第二骨架部分320进行处理。处理方式包含去除第二骨架部分320竹节钢筋上的环节、打磨第二骨架部分320的表面以及在第二骨架部分320上加设润滑层等。加设润滑层的方式包含在第二骨架部分320表面涂布润滑油层，以及以润滑膜套合于第二骨架部分320的表面等。

如图2所示，第二握裹部分120可为混凝土柱400的端部410。第一握裹部分110则为混凝土柱400的中段部分430以及与混凝土柱400端部410连接的接续结构500。在此实施例中接续结构500为结构体的基础部分。

同样在此实施例中，第一骨架部分310与第二骨架部分320分别为竹节钢筋上被第一握裹部分110及第二握裹部分120包覆的部分。为减低第二骨架部分320及第二握裹部分120间的第二握裹力，此实施例的第二骨架部分320经过处理。处理方式包含去除第二骨架部分320竹节钢筋上的环节、打磨第二骨架部分320的表面以及在第二骨架部分320上加设润滑层等。加设润滑层的方式包含在第二骨架部分320表面涂布润滑油层，以及以润滑膜套合于第二骨架部分320的表面等。

在图2所示的实施例中，混凝土柱400的端部410与接续结构500的交界处为结构体受外力时应力集中之处。藉由第一握裹力及第二握裹力间的差异性，可减少应力过度集中于第二骨架部分320的状况。

图3所示的实施例与图2所示的实施例相仿，不同之处在于接续结构500中加设钢筋续接装置600。第一骨架部分310插入钢筋续接装置600中，并灌以混凝土、水泥砂浆等填充料610，以形成第一握裹部分110。由钢筋续接装置600及填充料600形成的第一握裹部分110包覆第一骨架部分310，并在其间形成第一握裹力。

图4所示的实施例与图3所示的实施例相仿，不同之处在于第二骨架部分320亦设置于钢筋续接装置600中，且位于钢筋续接装置600的上段。第一握裹部分110为混凝土柱400的端部410，以及灌有填充料610的钢筋续接装置600的下段。而第二握裹部分120则为灌有填充料610的钢筋续接装置600上段。为减低第二骨架部分320及第二握裹部分120间的第二握裹力，此实施例的第二骨架部分320经过处理。处理方式包含去除第二骨架部分320竹节钢筋上的环节、打磨第二骨架部分320的表面以及在第二骨架部分320上加设润滑层等。加设润滑层的方式包含在第二骨架部分320表面涂布润滑油层，以及以润滑膜套合于第二骨架部分320的表面等。

图5所示的实施例与图4所示的实施例相仿，其主要差异在于钢筋续接装置600仅于下段部分灌以填充料610以形成第一握裹部分110。钢筋续接装置600的上段部分则不灌入填充料以形成第二握裹部分120。因此第二握裹部分120与插入钢筋续接装置600上段的第二骨架部分320间形成有间隙650。藉由间隙650的形成，可将第二握裹部分120与第二骨架部分320间的第二握裹力降低为零。然而为考虑施工便利性，亦可以钢筋续接装置600的上段部分灌入摩擦力较小的填充料，或将此部分钢筋续接装置600的内芽磨平，以减低第二握裹部分120的握裹力，形成解握裹区。此外，在此实施例中可不对第二骨架部分320进行润滑或打磨的处理。

图6所示为本发明的另一实施例。在此实施例中，第二握裹部分120可为混凝土梁700的端部710。第一握裹部分110则为混凝土梁700的中段部分730以及与混凝土梁700端部710连接的接续结构500。在此实施例中接续结构500为混凝土柱。

同样在此实施例中，第一骨架部分310与第二骨架部分320分别为竹节钢筋上被第一握裹部分110及第二握裹部分120包覆的部分。为减低第二骨架部分320及第二握裹部分120间的第二握裹力，此实施例的第二骨架部分320经过处理。处理方式包含去除第二骨架部分320竹节钢筋上的环节、打磨第二骨架部分320的表面以及在第二骨架部分320上加设润滑层等。加设润滑层的方式包含在第二骨架部分320表面涂布润滑油层，以及以润滑膜套合于第二骨架部分320的表面等。

在图6所示的实施例中，混凝土梁700的端部710与接续结构500的交界处为结构体受外力时应力集中之处。藉由第一握裹力及第二握裹力间的差异性，可减少应力过度集中于第二骨架部分320的状况。

图7所示的实施例与图6所示的实施例相仿，不同之处在于接续结构500中加设钢筋续接装置600。第一骨架部分310插入钢筋续接装置600中，并灌以混凝土、水泥砂浆等填充料610，以形成第一握裹部分110。由钢筋续接装置600及填充料600形成的第一握裹部分110包覆第一骨架部分310，并在其间形成第一握裹力。

本发明进一步包含上述结构系统的施工方法。在如图8所示的实施例中，步骤801包含以第一握裹部分110包覆第一骨架部分310外侧。在较佳实施例中于第一骨架部分310外侧浇灌混凝土，以形成包覆第一骨架部分310的第一握裹部分110。然而在不同实施例中，亦可以钢筋续接装置600与第一骨架部分310套合，再于钢筋续接装置600内灌以水泥砂浆或混凝土等的填充料600，以形成第一握裹部分110。

步骤803包含处理第二骨架部分320，使第二骨架部分320的表面磨擦力小于第一骨架部分310的表面磨擦力。处理方式包含去除第二骨架部分320竹节钢筋上的环节、打磨第二骨架部分320的表面以及在第二骨架部分320上加设润滑层等。加设润滑层的方式包含在第二骨架部分320表面涂布润滑油层，以及以润滑膜套合于第二骨架部分320的表面等。

步骤805包含以第二握裹部分120包覆第二骨架部分320外侧。在较佳实施例中于第二骨架部分320外侧浇灌混凝土，以形成包覆第二骨架部分320的第二握裹部分120。然而在不同实施例中，亦可以钢筋续接装置600与第二骨架部分320套合，再于钢筋续接装置600内灌以水泥砂浆或混凝土等的填充料600，以形成第二握裹部分120。

必需注意的是，上述的步骤801、步骤803及步骤805并无一定的先后次序。其施工顺序可依现场施工、预铸施工及其它施工方式而加以调整。例如以预铸工法施工时，可先进行步骤803及步骤805，完成第二握裹部分120及第二骨架部分320的制备，再于组装预铸件时完成步骤801。然而在使用不同预铸工法或现场施工时，调整步骤801、步骤803及步骤805的施作顺序。

图9所示为施工方法的另一实施例，其与图8所示实施例的差别在于步骤903，以第二握裹部分120围绕第二骨架部分320外侧，并于第二握裹部分120及第二骨架部分320间形成间隙650.以较佳实施例而言，将骨架300插入钢筋续接装置600之中，并于钢筋续接装置600下段部分灌以填充料610以形成第一握裹部分110，而钢筋续接装置600的上段部分则不灌入填充料以形成第二握裹部分120.因此第二握裹部分120与插入钢筋续接装置600上段的第二骨架部分320间形成有间隙650.藉由间隙650的形成，可将第二握裹部分120与第二骨架部分320间的第二握裹力降低为零.

必需注意的是，图9中的步骤901及步骤903并无一定的先后次序其施工顺序可依现场施工、预铸施工及其它施工方式而加以调整。例如以预铸工法施工时，可先进行步骤903，完成第二握裹部分120的制备，再于组装预铸件时完成步骤901。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于申请专利范围的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种具差异握裹力的结构系统，其特征是，包含：

一握裹装置，包含相互连接的一第一握裹部分及一第二握裹部分；以及

一骨架，包含相互连接的一第一骨架部分及一第二骨架部分，其中第一握裹部分包覆第一骨架部分，第二握裹部分包覆第二骨架部分；

其中第一握裹部分及第一骨架部分藉由相互间的摩擦力而产生第一握裹力，第二握裹部分及第二骨架部分间产生一第二握裹力，第一握裹力大于第二握裹力，第二骨架部分及第二握裹部分设置于结构体受外力时的应力集中处，藉由第一握裹力与第二握裹力间的差异性，减少应力过度集中于第二骨架部分，第一握裹力与第二握裹力间的差异，由对第二骨架部分进行处理来达成。

2.如权利要求1所述的结构系统，其特征是，握裹装置包含一混凝土结构。

3.如权利要求2所述的结构系统，其特征是，第二握裹部分包含一混凝土柱的一端部。

4.如权利要求3所述的结构系统，其特征是，第一握裹部分包含混凝土柱的一中段部分。

5.如权利要求3所述的结构系统，其特征是，第一握裹部分包含与混凝土柱端部连接的一接续结构。

6.如权利要求5所述的结构系统，其特征是，接续结构包含一混凝土楼板。

7.如权利要求5所述的结构系统，其特征是，接续结构包含一混凝土柱。

8.如权利要求5所述的结构系统，其特征是，接续结构包含一钢筋续接装置。

9.如权利要求2所述的结构系统，其特征是，第二握裹部分包含一混凝土梁的一端部。

10.如权利要求9所述的结构系统，其特征是，第一握裹部分包含混凝土梁的一中段部分。

11.如权利要求9所述的结构系统，其特征是，第一握裹部分包含与混凝土梁端部连接的一接续结构。

12.如权利要求1所述的结构系统，其特征是，第二握裹部分和第二骨架部分之间包含一间隙。

13.如权利要求1所述的结构系统，其特征是，第二骨架部分具有一光滑钢筋面。

14.如权利要求1所述的结构系统，其特征是，第二骨架部分包含一润滑层。

15.一种具差异握裹力结构系统的施工方法，其特征是，包含：

以一第一握裹部分包覆一第一骨架部分外侧；

处理一第二骨架部分，使第二骨架部分的一表面磨擦力小于第一骨架部分的一表面磨擦力；以及

以一第二握裹部分包覆第二骨架部分外侧，第二骨架部分及第二握裹部分设置于结构体受外力时的应力集中处，藉由第一握裹力与第二握裹力间的差异性，减少应力过度集中于第二骨架部分。

16.如权利要求15所述的施工方法，其特征是，第二骨架部分处理步骤包含打磨第二骨架部分。

17.如权利要求15所述的施工方法，其特征是，第二骨架部分处理步骤包含于第二骨架部分上加设一润滑层。

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