TW201344018A - 加勁型ｆｒｐ構件 - Google Patents

Abstract

一種加勁型FRP構件，係包含：一FRP雙腹版工字型梁、一FRP版以及複數個FRP組合件所組成，其中該FRP雙腹版工字型梁以及FRP版，係分別成型為中空結構，以令FRP組合件連結於中空結構中，此外，該中空結構中亦可設置其它不同型式之FRP組合件或各式加勁材，FRP組合件並與中空結構之側邊成型有一間隔部，而FRP組合件其內部則成型為一槽孔；且該間隔部與槽孔中則可灌入環氧樹脂砂漿等建築填充材料或填充設置建築構件，再次增加FRP組合件的勁度與強度，因此該加勁型FRP構件主要防阻挫屈、增加撓度、減少撓曲現象以確保結構安全，因勁度增加撓度減小，亦大幅增加使用上的舒適性，有利於建設工程之施工與改革，同時亦為一具有高經濟性、高支撐強度、耐久性佳等競爭優勢的加勁型FRP構件。

Description

加勁型FRP構件

本發明係關於一種加勁型FRP構件，特別是指一種防阻挫屈、增加撓度、減少撓曲現象以提昇使用上之舒適性，並具有容易搭建、高結構強度及耐久性佳特性之加勁型FRP構件。

台灣為一海島型國家，天候屬於溼熱多雨型，相對鋼筋腐蝕問題最為嚴重，加上四面環海，海風中含有大量的鹽分，更加速了鋼筋腐蝕而造成結構物劣化發生，然而目前台灣現有之建築物多以鋼筋混凝土材料或鋼構造材料興建；以橋梁來說：在台灣地區現有橋梁約兩萬餘座，其中約98%的橋梁為混凝土橋梁，且數目日益增加，但因為腐蝕環境、車輛超載現象、混凝土品質不良、設計標準過低等等現象，橋梁劣化情況亦日益嚴重，故在其使用壽命期間，於檢測及補強的花費係興建成本的數倍以上。

建築物結構之版及梁，係為建築物興建時不可或缺的主要組成結構，然而搭建版與梁版因其總長度較長而在搭建時，如因支撐強度不足則容易產生挫屈現象，或受天災影響如：地震，也易使建築物之梁梁以及版產生局部挫屈，不僅易造成建築物內使用者之不適，亦影響建築物安全，因此若梁以及版若長期受到外力過載衝擊、外在天候環境等因素交互影響下，是所有建築物構件受損嚴重且頻繁的部位。

由此可見，上述習用之鋼筋混凝土材料興建技術，對於建築物之生命週期考量與各種情況影響下，仍有諸多缺失及不足，實非一良善之設計，而亟待加以改良；本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成一種加勁型FRP構件。

本發明之目的在於提供一種防阻挫屈、增加強度與勁度、減少撓曲現象以提昇使用上之舒適性，並具有容易搭建、高結構強度及耐久性佳特性之加勁型FRP構件。

可達成上述目的之一種加勁型FRP構件，係包含一FRP雙腹版工字型梁、一FRP版以及複數個FRP組合件所組成，其中該FRP雙腹版工字型梁以及FRP版內係分別成型為中空結構，以令FRP組合件連結於中空結構中，FRP組合件並與中空結構之側邊成型有一間隔部，而FRP組合件其內部則成型為一槽孔；且該間隔部與槽孔中則可填充環氧樹脂砂漿等建築填充材料或填充設置建築構件，俾使構件的勁度與強度趨於最佳；本發明為一具高經濟性、高支撐強度並有利於建設工程之施工與改革的加勁型FRP構件。

更具體的說，本發明所使用纖維強化高分子複合材料(Fiber Reinforced Plastic,FRP)除了可取代傳統鋼筋外，並可防止鋼筋混凝土結構物腐蝕機理發生，而FRP材料亦具有抗電化學性、抗腐蝕及質輕、強度高等優點；而該FRP材料常用的有碳纖維、玄武岩纖維、玻璃纖維與芳香族聚醯胺纖維或克維拉纖維等纖維強化高分子複合材料。

有關於本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

請參閱圖一A以及圖一B，為本發明加勁型FRP構件之FRP雙腹版工字型梁分解圖以及FRP雙腹版工字型梁組合圖，由圖中可知，本發明主要包括：一FRP雙腹版工字型梁1，其內部係開設有一中空結構11；一FRP組合件2，係連接於該FRP雙腹版工字型梁1之中空結構11內並與中空結構11之側邊係成型有一間隔部12，而該FRP組合件2內部係成型有一槽孔21。

請參閱圖二A以及圖二B，為本發明加勁型FRP構件之FRP版分解圖以及FRP版組合圖，由圖中可知，本發明主要包括：一FRP版3，其內部係開設有複數個中空結構31；複數個FRP組合件2，係分別連接於該FRP版之中空結構31內，並與中空結構31之側邊係成型有一間隔部32，而該FRP組合件2內部係成型有一槽孔21。

請參閱圖三A至圖三E，為本發明加勁型FRP構件之原型FRP梁構件第一至第五斷面示意圖，配合下述表一本發明針對各式FRP梁試體進行三點抗彎實驗，本系列實驗共分為五組：原型FRP梁構件10(表一試體名稱：S)、原型FRP梁構件10內部填充建築填充材料4(如：環氧樹脂砂漿)(表一試體名稱：SE)、原型FRP梁構件10內部增加FRP組合件2(表一試體名稱：SR-1、SR-2)、原型FRP梁構件10填充建築填充材料4(如：環氧樹脂砂漿)以及增加FRP組合件2，並以兩種形式配置(表一試體名稱：SRP-1、SRE-2)。進行三點抗彎實驗時之加載速率為5 kN/min。其支承形式採用為圓角，本系列之研究係採用簡易形式之原型FRP梁構件10，實驗結果如下：

由實驗結果證明該加勁方式再次提昇既有FRP構件之勁度及強度；以下實施例圖係以此概念應用至其它各種不同斷面構件。

請參閱圖四A至圖四H，為本發明加勁型FRP構件之第一至第八實施例圖，由圖中可知，當FRP組合件2設置於FRP雙腹版工字型梁1之中空結構11中，該間隔部12與槽孔21內得視實際施工需求可灌入建築填充材料4(如：圖四E、圖四F)或填充設置建築構件5(如：圖四G、圖四H)；請參閱圖四B，該FRP組合件2亦得完全結合FRP雙腹版工字型梁1之中空結構11四周，以提昇結合之強度；此外，該中空結構11中亦可設置其它型式，如：矩型、圓型或其他型式之FRP組合件21(如：圖四C、圖四D)或各式加勁材。

上述之建築填充材料4係得為環氧樹脂砂漿或其他可填充使用之建築材料；如此組合，係為增加FRP雙腹版工字型梁1之扭轉及挫屈強度，並得提昇FRP雙腹版工字型梁1之勁度，增加其受外力影響之整體強度並提高其負荷極限。

請參閱圖五A至圖五H，為本發明加勁型FRP構件之第九至第十六實施例圖，由圖中可知，當複數個FRP組合件2設置於FRP版3之中空結構31中，該間隔部32與槽孔21內得視實際施工需求可灌入建築填充材料4(如：圖五E、圖五F)或填充設置建築構件5(如：圖五G、圖五H)；請參閱圖五B，該FRP組合件2亦得完全結合FRP版3之中空結構31四周，以提昇整體構件之結合強度；此外，該中空結構31中亦可設置其它型式，如：矩型、圓型或其他型式之FRP組合件21(如：圖五C、圖五D)以及各式加勁材。

請參閱圖六A、圖六B、以及圖六C至圖六E，為本發明加勁型FRP組合件之FRP組合件分解圖、FRP組合件組合圖以及FRP組合件第一至第三實施例圖，由圖中可知，複數個FRP組合件2亦得另行排列組合為FRP梁7以及FRP版8，組合方式如下：將FRP組合件2相接之表面均勻塗佈樹脂或結構膠，並使兩兩相接之表面緊密貼合，而FRP組合件2外層則再黏貼FRP貼片6加以緊密包覆，使其成型為FRP梁7以及FRP版8；如圖六C，複數個FRP組合件2並得配合複數個FRP組合版9組合為一FRP梁7，而外層則再黏貼FRP貼片6(如圖六B)，該FRP梁7與FRP雙腹版工字型梁1(如圖一B)相似，並符合施工現場之搭建需求；而FRP組合件2之槽孔21內，亦得灌入建築填充材料或填充設置建築構件以提昇結合之強度。

如此施作，讓FRP組合件2排列組成建築物施工所需之版、梁、雙腹版工字型梁或其他建築所需之構件，運用FRP組合件2之材料特性亦得提昇其負荷極限進而提高整體建築物之強度；且FRP組合件2體積較小易於搬運，可有效降低工時，亦可依施工現場需求靈活排列。

綜上所述，本發明係為提升FRP版、FRP梁以及FRP雙腹版工字型梁之抗扭轉及抗挫屈之能力，減少撓曲現象以提昇使用上之舒適性，同時提昇強度與勁度，增加其受外力影響之強度並提高其負荷極限。

與現有技術對比，本發明所提供的技術方案具有下列優點：

1.　本發明係為了提升FRP組合件之抗扭轉及抗挫屈之能力，進而增加結構安全性，亦有效提昇結構強度與勁度，減少撓曲現象以提昇使用上之舒適性。

2.　本發明係為運用結構間的配合並利用高強度、質量輕、抗腐蝕之FRP材料的輔助所建構的一種加勁型FRP構件。

3.　本發明係為一結構簡單、方便組合與搭建之結構，並且具有高經濟性、高結構強度及耐久性佳之加勁型FRP構件。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請　貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

1．．．FRP雙腹版工字型梁

11．．．中空結構

12．．．間隔部

2．．．FRP組合件

21．．．槽孔

3．．．FRP版

31．．．中空結構

32．．．間隔部

4．．．建築填充材料

5．．．FRP構件

6．．．FRP貼片

7．．．FRP梁

8．．．FRP版

9．．．FRP組合版

10．．．原型FRP梁構件

圖一A為本發明加勁型FRP構件之FRP雙腹版工字型梁分解圖；

圖一B為本發明加勁型FRP構件之FRP雙腹版工字型梁組合圖；

圖二A為本發明加勁型FRP構件之FRP版分解圖；

圖二B為本發明加勁型FRP構件之FRP版組合圖；

圖三A為本發明加勁型FRP構件之原型FRP梁構件第一斷面示意圖；

圖三B為本發明加勁型FRP構件之原型FRP梁構件第二斷面示意圖；

圖三C為本發明加勁型FRP構件之原型FRP梁構件第三斷面示意圖；

圖三D為本發明加勁型FRP構件之原型FRP梁構件第四斷面示意圖；

圖三E為本發明加勁型FRP構件之原型FRP梁構件第五斷面示意圖；

圖三F為本發明加勁型FRP構件之各改良型FRP梁構件與原型FRP梁構件勁度比較圖；

圖四A為本發明加勁型FRP構件之第一實施例圖；

圖四B為本發明加勁型FRP構件之第二實施例圖；

圖四C為本發明加勁型FRP構件之第三實施例圖；

圖四D為本發明加勁型FRP構件之第四實施例圖；

圖四E為本發明加勁型FRP構件之第五實施例圖；

圖四F為本發明加勁型FRP構件之第六實施例圖；

圖四G為本發明加勁型FRP構件之第七實施例圖；

圖四H為本發明加勁型FRP構件之第八實施例圖；

圖五A為本發明加勁型FRP構件之第九實施例圖；

圖五B為本發明加勁型FRP構件之第十實施例圖；

圖五C為本發明加勁型FRP構件之第十一實施例圖；

圖五D為本發明加勁型FRP構件之第十二實施例圖；

圖五E為本發明加勁型FRP構件之第十三實施例圖；

圖五F為本發明加勁型FRP構件之第十四實施例圖；

圖五G為本發明加勁型FRP構件之第十五實施例圖；

圖五H為本發明加勁型FRP構件之第十六實施例圖；

圖六A為本發明加勁型FRP構件之FRP組合件分解圖；

圖六B為本發明加勁型FRP構件之之FRP組合件組合圖；

圖六C為本發明加勁型FRP構件之FRP組合件第一實施例圖；

圖六D為本發明加勁型FRP構件之FRP組合件之第二實施例圖；以及

圖六E為本發明加勁型FRP構件之FRP組合件之第三實施例圖。

1．．．FRP雙腹版工字型梁

11．．．中空結構

2．．．FRP組合件

21．．．槽孔

Claims (8)

1. 一種加勁型FRP構件，係包含：一FRP雙腹版工字型梁，其內部係開設有一中空結構；一FRP組合件，係連接於該FRP雙腹版工字型梁之中空結構內並與中空結構之側邊係成型有一間隔部，而該FRP組合件內部係成型有一槽孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之加勁型FRP構件，其中該間隔部以及槽孔內得灌入環氧樹脂砂漿等建築用材料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之加勁型FRP構件，其中該間隔部以及槽孔內係得填充設置一建築構件。
4. 如申請專利範圍第1項所述之加勁型FRP構件，其中該FRP雙腹版工字型梁與FRP組合件係以碳纖維、玄武岩纖維、玻璃纖維或是克維拉纖維等纖維強化高分子複合材料所製成。
5. 一種加勁型FRP構件，係包含：一FRP版，其內部係開設有複數個中空結構；複數個FRP組合件，係分別連接於該FRP版之中空結構內，並與中空結構之側邊係成型有一間隔部，而該FRP組合件內部係成型有一槽孔。
6. 如申請專利範圍第5項所述之加勁型FRP構件，其中該間隔部以及槽孔內得灌入建築填充材料。
7. 如申請專利範圍第5項所述之加勁型FRP構件，其中該間隔部以及槽孔內係得填充設置一建築構件。
8. 如申請專利範圍第5項所述之加勁型FRP構件，其中該FRP版與FRP組合件係以碳纖維、玄武岩纖維、玻璃纖維或是克維拉纖維等纖維強化高分子複合材料所製成。