TW201604358A - 補強桿結構 - Google Patents

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Abstract

補強桿結構包含將會連接至梁的複數個柱縱向桿。該等柱縱向桿中之至少一部份的降伏點或0.2%保證應力大於由JIS G 3112定義之標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力。

Description

補強桿結構
本發明係有關於補強桿結構及經補強之水泥構件。
第一先前技術補強桿結構包含數個柱與將會連接至該等柱的數個梁。
在此一補強桿結構中為柱及梁連接處的梁柱連接部(交會區)中，配置用於該柱的縱向桿(主筋)及剪力補強桿與用於該梁的縱向桿(主筋)，以及置於其上的水泥。根據SRC結構構造計算標準第八版第一刷(日本建築學會編輯)，設計梁柱連接部所依據的容許剪力Q大體可用以下方程式算出。
Q=κ(f-0.5)bD(κ：根據梁柱連接部之形狀的係數，f：水泥的短期容許單位剪應力，b：梁柱連接部的有效寬度，D：柱深)。
例如，在揭示於日本專利第JP 3147699 U號的補強桿結構中，柱縱向桿包含有給定強度及接合部的標準強度部份以及強度高於給定強度的高強度部份。該標準強度部份配置於該等柱縱向桿的中央部份，以及該高強度部份配置於將會連接至一梁的部份。在該等柱縱向桿中，該標準強度部份的末端用諸如焊接之類的連結方法連接在一起。
不過，在一般設計的補強桿結構中，為了增加其中梁柱連接部的容許剪應力(保證剪應力(shearing proof stress))，需要藉由改變基材來增加水泥的強度，或者是，由以上方程式可了解，需要藉由增加柱深D來增加梁柱連接部的截面積。
當水泥強度增加時，結構的成本也增加。再者，當梁柱連接部的截面積增加時，整個柱及整個梁的截面積會增加而使生活空間變窄。
根據日本專利第JP 3147699 U號，部份補強縱向桿以解決可靠地連接具有不同強度之補強桿的問題，但是日本專利第JP 3147699 U號並不能解決生活空間變窄的問題。
第二先前技術補強桿結構在柱及梁中使用補強桿，以及在為柱、梁交叉連接處的梁柱連接部中，將配置於柱中的柱縱向桿與配置於梁中的梁縱向桿連接在一起，以及更配置數支剪力補強桿於此部份。
在此梁柱連接部處，除了有柱作用於其上的軸向力以外，也有由重覆施加至柱及梁之負荷所引起的力作用於柱中對應至梁柱連接部之上、下半部的部份，這可能導致置於補強桿結構上的水泥有裂縫，從而減少柱的強度。特別是，在地震時，梁的位移大於柱的位移，以及在由梁移位引起在垂直方向(與柱垂直的方向)有大力施加至柱時，可能造成柱中對應至梁之上、下表面的部份(亦即，柱中對應至梁柱連接部之上、下表面的部份)有裂縫。為了防止此類裂縫或其類似者，必須補強梁柱連接部。
例如，在揭示於日本專利第JP 2010-236217 A的補強桿結構中，為了防止梁柱連接部的上、下端形成裂縫，提供補 強帶(reinforcing band)以包圍該等柱縱向桿。
不過，在日本專利第JP 2010-236217 A號的補強桿結構中，補強帶係設於梁柱連接部的上、下端上，使得補強帶鄰接梁縱向桿，而且沒有考慮到提供補強帶的工作效率。
再者，由於補強帶設於梁柱連接部的上、下端上，柱對於施加至柱之剪應力的補強可能不夠。再者，有需要補強較大的柱。
第三先前技術補強桿結構包括沿著軸向延伸的複數個縱向桿以及包圍該等縱向桿用以補強彼等之剪力強度的複數個剪力補強桿。當在構件端部的縱向桿數與在構件中央部份的縱向桿數不同時，該等縱向桿可沿著構件的全長配置，以便即使該等縱向桿受到彎曲張力時亦能防止該等縱向桿滑動離開經補強之水泥構件的內部。不過，這會增加縱向桿數，需要額外的部件用以使該等縱向桿相互連接，以及增加連接該等縱向桿的工作負荷。再者，可能增加剪力補強桿數以改善縱向桿與水泥之間的握裹強度(bond strength)以便抑制縱向桿的滑動。不過，這會增加剪力補強桿數從而增加配置剪力補強桿的工作負荷。
有鑑於此，除剪力補強桿以外，可使用搭接補強桿(bond reinforcing bar)。例如，在揭示於日本專利第JP 4151245 B2號的補強桿結構中，用搭接補強桿包圍縱向桿，或用搭接補強桿包圍在配置於結構最外面周邊之縱向桿內的複數個縱向桿。
不過，在揭示於日本專利第JP 4151245 B2號的補強桿結構中，雖然縱向桿被搭接補強桿包圍，或複數個縱向桿被搭接補強桿包圍，但配置於結構最外面周邊的縱向桿不被該搭接補 強桿包圍。因此，對於提供補強桿結構中接受最多剪力之最外面周側的充分補強有限制。
本發明的一目標是要提供一種補強桿結構，其係可增加柱縱向桿的保證應力(proof stress)從而可減少柱的截面積。
本發明的另一目標是要提供一種補強桿結構，其係在提供補強構件時可提供良好的工作效率，以及對於剪應力，可充分地補強柱。
本發明的另一目標是要提供一種補強桿結構及一種經補強之水泥構件，它可補強接受最多剪力的最外面周側。
根據本發明之一態樣，補強桿結構包含將會連接至梁的複數個柱縱向桿，且該等柱縱向桿中之至少一部份的降伏點(yield point)或0.2%保證應力大於由JIS G 3112定義之標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力。
在此組構下，由於該等柱縱向桿中之至少一部份的降伏點或0.2%保證應力大於標準補強桿(在JIS G 3112定義作為供經補強之水泥用之鋼桿)的降伏點或0.2%保證應力，所以該等柱縱向桿中之至少一部份有高強度。因此，每支柱縱向桿可減薄從而可減少在相鄰縱向桿之間的空間，藉此能夠減少柱的截面積。
根據本發明之另一態樣，該柱包括經配置成在與該等柱縱向桿之軸向相交的平面中包圍該等柱縱向桿的複數個柱剪力補強桿，且該複數個柱剪力補強桿的降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿之降伏點或0.2%保證應力。
在此組構下，由於該柱剪力補強桿的降伏點或0.2% 保證應力大於該標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力，該剪力補強桿可承擔的剪力會增加，藉此相應地可減少由該柱之水泥部份承擔的部份。這可進一步減少該柱的截面積。
根據本發明之另一態樣，降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿之降伏點或0.2%保證應力的部份包括該等柱縱向桿中與該梁連接的梁柱連接部。
在此組構下，降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿之降伏點或0.2%保證應力的部份包括為該梁之連接處的該梁柱連接部。雖然施加至該柱的應力集中於該梁柱連接部，由於至少使該等柱縱向桿之該梁柱連接部有高強度，故可改善該柱在該梁柱連接部中的保證應力。
根據本發明之另一態樣，該等柱縱向桿包括降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿之降伏點或0.2%保證應力的高強度補強桿部份以及由該標準補強桿形成的標準補強桿部份。
在此組構下，由於該等柱縱向桿包括該高強度補強桿部份及該標準補強桿部份，所以與該等縱向桿在其中做成整個部份有高強度的結構相比，可減少成本。
根據本發明之另一態樣，該等柱縱向桿中之每一者的端部經配置成在與該等柱縱向桿之該軸向相交的方向中與另一柱縱向桿的端部重疊。
在此組構下，由於該柱縱向桿的端部可與另一柱縱向桿的端部重疊，在該柱縱向桿連接至其他柱縱向桿時，可促進連接。
根據本發明之另一態樣，該等柱縱向桿係藉由對該 等標準補強桿進行淬火(quench)來形成。
在此組態下，由於該等柱縱向桿係藉由對該等標準補強桿進行淬火來形成，可使它的強度可靠地高於用作基材的標準補強桿。
根據本發明之另一態樣，補強桿包含連接在一起的柱及梁，該柱包含經配置成在垂直方向延伸的複數個柱縱向桿以及經配置成在與該等柱縱向桿之軸向相交的平面中包圍該等柱縱向桿的複數個柱剪力補強桿，且該梁包含經配置成在水平方向延伸的複數個梁縱向桿。在該柱及該梁相連接處的梁柱連接部中，將具有封閉形式的補強構件設置成包圍及約束該等柱縱向桿。該補強構件在該等柱縱向桿之該軸向中的寬度係大於該等柱剪力補強桿在該等柱縱向桿之該軸向中的寬度，以及該補強構件在該等柱縱向桿之該軸向分別與該梁柱連接部的上端、下端隔開。
在此組構下，由於該補強構件各自在該等柱縱向桿之該軸向與該梁柱連接部的上端、下端隔開，該補強構件與該等梁縱向桿分離，使得容易提供該補強構件。再者，施加至該等柱的剪應力絕大部份作用於該梁柱連接部的中心。因此，可用該補強構件補強有最多剪應力作用於其上的部份，這使得對於剪應力有可能充分補強該柱。
根據本發明之另一態樣，該補強構件包含外框以及連接該外框之內表面以隔開該外框之內側的分隔部。
在此組構下，由於該補強構件包含連接該外框之內表面以隔開該外框之內側的分隔部，因此可用該分隔部補強該外框。因此，由於用該分隔部補強的該外框與該分隔部合作一起包 圍該等柱縱向桿，可增強該柱對於剪應力的補強作用。
根據本發明之另一態樣，該補強構件具有以帶形構件(band-shaped member)之兩端相互抵接以及用焊接連接在一起而形成的封閉框形。
用這種組構，由於該補強構件具有以帶形構件之兩端相互抵接以及用焊接連接在一起而形成的封閉框形，該補強構件整體為堅固的，從而能夠增強該柱對於剪應力的補強作用。再者，由於藉由焊接可使整體該補強構件堅固很多，因此可輕易地增強它的強度。
根據本發明之另一態樣，補強桿結構包括沿著軸向延伸的複數個縱向桿，經配置成在該等縱向桿之該軸向相交之平面中以矩形形式包圍該等縱向桿的複數個剪力補強桿，以及經配置成在該等縱向桿之該軸向中鄰接該等剪力補強桿的複數個搭接補強桿。該等縱向桿包括至少順時鐘地配置於該等剪力補強桿之四個轉角的第一縱向桿、第二縱向桿、第三縱向桿及第四縱向桿，設於該第一縱向桿與該第二縱向桿之間並鄰接該第一縱向桿的第五縱向桿，設於該第一縱向桿與該第二縱向桿之間並鄰接該第二縱向桿的第六縱向桿，設於該第三縱向桿與該第四縱向桿之間並鄰接該第三縱向桿的第七縱向桿，以及設於該第三縱向桿與該第四縱向桿並鄰接該第四縱向桿的第八縱向桿。該等搭接補強桿包括繞著至少該第一縱向桿及該第四縱向桿設置且內部周邊面向該第五縱向桿及該第八縱向桿的第一搭接補強桿。
在此組構下，該等搭接補強桿包括繞著至少該第一縱向桿及該第四縱向桿設置且內部周邊面向該第五縱向桿及該第 八縱向桿的第一搭接補強桿。因此，可以局部方式補強該補強桿結構中接受最多剪力的外周端側。
根據本發明之另一態樣，該等搭接補強桿包括：U形部份，係具有沿著與該等縱向桿之該軸向垂直之方向延伸之後部(back section)以及各自從該後部之兩端彎折的一對彎曲部；以及一對腳部，係沿著該等彎曲部之軸向自該等彎曲部之前端(leading end)延伸。該U形部份至少面向該第一及該第四縱向桿，以及該等腳部的前端未達到在該第一縱向桿與該第二縱向桿之間的中間位置以及在該第三縱向桿與該第四縱向桿之間的中間位置。
在此組構下，該搭接補強桿包括沿著該等彎曲部之軸向自該等彎曲部之前端延伸的一對腳部，且該等腳部的前端未達到在該第一縱向桿與該第二縱向桿之間的中間位置以及該第三縱向桿與該第四縱向桿之間的中間位置。因此，在建造該補強桿結構時，可促進該搭接補強桿的配置。
根據本發明之另一態樣，該等搭接補強桿包括：U形部份，係具有沿著與該等縱向桿之該軸向垂直之方向延伸之後部以及各自從該後部之兩端彎折的一對彎曲部；以及一對腳部，其底端(base end)連接至該等彎曲部且其前端設成朝向互相接近之方向。該U形部份至少面向該第一縱向桿及該第四縱向桿，且該等腳部的前端未達到在該第一縱向桿與該第二縱向桿之間的中間位置以及該第三縱向桿與該第四縱向桿之間的中間位置。
在此組構下，該等搭接補強桿包括底端連接至該等彎曲部以及前端有互相接近之取向的一對腳部。該等腳部的前端未達到在該第一縱向桿與該第二縱向桿之間的中間位置以及該第 三縱向桿與該第四縱向桿之間的中間位置。這使得搭接補強桿難以由補強桿結構的內部卸下。再者，在建造該補強桿結構時，可促進該搭接補強桿的配置。
根據本發明之另一態樣，該等搭接補強桿包含至少繞著該第二縱向桿及該第三縱向桿設置且具有面向該第六縱向桿及該第七縱向桿之內部周邊的第二搭接補強桿。
在此組構下，該等搭接補強桿包含至少環繞該第二縱向桿及該第三縱向桿設置以及有面向該第六縱向桿及該第七縱向桿之內部周邊的第二搭接補強桿。因此，可進一步以局部方式補強該補強桿結構中接受最多剪力的外周端側。
根據本發明之另一態樣，經補強之水泥構件係具有埋藏於其中的上述補強桿結構。
在此組構下，由於有埋藏於其中的補強桿結構，可以局部方式補強該補強桿結構中接受最多剪力的外周端側。
1、1A、1B、1C‧‧‧補強桿結構
2‧‧‧柱
3‧‧‧梁
4‧‧‧搭接補強桿
4A‧‧‧第一搭接補強桿
4B‧‧‧第二搭接補強桿
10A、10B、10C‧‧‧補強構件
14‧‧‧試驗裝置
20‧‧‧縱向桿
21‧‧‧柱縱向桿
21A‧‧‧第一縱向桿
21B‧‧‧第二縱向桿
21C‧‧‧第三縱向桿
21D‧‧‧第四縱向桿
21E‧‧‧第五縱向桿
21F‧‧‧第六縱向桿
21G‧‧‧第七縱向桿
21H‧‧‧第八縱向桿
21I‧‧‧第九縱向桿
21J‧‧‧第十縱向桿
21K‧‧‧第十一縱向桿
21L‧‧‧第十二縱向桿
22‧‧‧柱剪力補強桿
30‧‧‧剪力補強桿
31‧‧‧梁縱向桿
31A‧‧‧上縱向桿
31B‧‧‧下縱向桿
32‧‧‧梁剪力補強桿
41‧‧‧後部
42‧‧‧彎曲部
43‧‧‧U形部份
43A、43B‧‧‧第一及第二負荷施加部
44‧‧‧腳部
100、100A‧‧‧經補強之水泥構件
101‧‧‧外框
102‧‧‧分隔部
103‧‧‧分隔板
104‧‧‧分隔部
141‧‧‧試驗台
142A‧‧‧第一固定部
142B‧‧‧第二固定部
143A‧‧‧第一負荷施加部
143B‧‧‧第二負荷施加部
144A‧‧‧第一測量部
144B‧‧‧第二測量部
145A、145B‧‧‧固持部
200‧‧‧梁柱連接部
201‧‧‧上方區域
202‧‧‧下方區域
210‧‧‧梁柱連接部
211‧‧‧高強度補強桿部份
212‧‧‧標準補強桿部份
301‧‧‧補強空間
302‧‧‧補強空間
303‧‧‧補強空間
310‧‧‧臂部
C‧‧‧水泥
D0‧‧‧柱深
L‧‧‧長度
P0‧‧‧虛線
P1‧‧‧實線
S1‧‧‧交叉連接
S2‧‧‧水平T形連接
S3‧‧‧L形連接
S4‧‧‧垂直T形連接
T0‧‧‧梁深
T1、T2‧‧‧距離
T10‧‧‧給定寬度
T22‧‧‧寬度
X、X0、X1‧‧‧樓層間偏轉角度
α‧‧‧給定角度
δ1‧‧‧向上變形量
δ2‧‧‧向下變形量
第1圖根據本發明之具體實施例圖示有補強桿結構的建築物；第2圖根據本發明之第一具體實施例圖示補強桿結構之一部份的剖視圖；第3圖根據本發明之具體實施例圖示縱向桿之端部的剖視圖；第4圖圖示用來在柱上做試驗的試驗裝置；第5圖的曲線圖圖示樓層間偏轉角度相對於剪力的變化； 第6圖根據本發明之第二具體實施例圖示補強桿結構之一部份的剖視圖；第7圖根據本發明之第二具體實施例圖示補強構件的透視圖；第8圖根據第二具體實施例之第一修改實施例圖示補強構件的透視圖；第9圖根據第二具體實施例之第二修改實施例圖示補強構件的透視圖；第10圖根據本發明之第三具體實施例圖示經補強之水泥構件的側視圖；第11圖為沿著第10圖之直線XI-XI繪出的剖視圖；第12圖根據本發明之第三具體實施例圖示搭接補強桿的平面圖；第13圖根據第三具體實施例之修改實施例圖示經補強之水泥構件的側視圖；第14圖為沿著第13圖之直線XIV-XIV繪出的剖視圖；以及第15圖根據第三具體實施例之修改實施例圖示搭接補強桿的平面圖。
以下，將參考附圖描述本發明的具體實施例。
如第1圖及第2圖所示，根據本發明之具體實施例的補強桿結構1可應用於由經補強之水泥建成的多樓層建築物。該建築物包括複數個柱2與將會連接至柱2的複數個梁3，以及放置水泥C於補強桿結構1上。
柱2與梁3的連接包括交叉連接S1、水平T形連接S2、L形連接S3及垂直T形連接S4，以及此具體實施例可應用於連接S1至S4。以下舉例描述交叉連接S1。
根據第一具體實施例，如第2圖所示，柱2有柱深DO，而它的補強桿結構包括垂直延伸及以固定間距配置的複數個柱縱向桿21(柱2的主筋)以及複數個柱剪力補強桿22，該複數個柱剪力補強桿22係以固定間距配置以在與柱縱向桿21之軸向相交的平面中(與第2圖紙面垂直的平面)包圍柱縱向桿21而用以補強柱2的剪力強度。
柱縱向桿21包括高強度補強桿部份211，其降伏點或0.2%保證應力大於由JIS G 3112定義之標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力(以下，簡稱為標準補強桿)，以及由標準補強桿形成的標準補強桿部份212。在此具體實施例中，高強度補強桿部份211的降伏點或0.2%保證應力等於900MPa(N/mm2)，而標準補強桿部份212的降伏點或0.2%保證應力等於390MPa(N/mm2)。再者，柱縱向桿21也可為圓鋼桿或變形鋼桿。
高強度補強桿部份211的範圍是由在梁柱連接部200(交會區)上方的上方區域201到在梁柱連接部200下方的下方區域202，包括用作柱2及梁3之連接部的梁柱連接部200。上方區域201之上端與梁柱連接部200之上端的距離T1約為柱深D0的1.1倍至1.3倍(T1約等於D0 x 1.1至D0 x 1.3)。同樣，下方區域202之下端與梁柱連接部200之下端的距離T2約為柱深DO的1.1倍至1.3倍(T2約等於D0 x 1.1至D0 x 1.3)。相鄰梁3之間的層間尺寸設定為柱深DO的4倍時，由高強度補強桿部份211之 降伏點或0.2%保證應力與標準補強桿部份212之降伏點或0.2%保證應力的比例可得到距離T1及T2。
高強度補強桿部份211的形成係藉由插入作為縱向桿之基材的標準補強桿於加熱線圈(未圖示)內以及只部份淬火柱縱向桿21中對應至梁柱連接部200、上方區域201及下方區域202的部份。
如第3圖所示，為了連接沿著軸向串聯排列的柱縱向桿21，柱縱向桿21的上、下端部與其他柱縱向桿21的端部在與柱縱向桿21之軸向相交的方向(第2圖的水平方向)部份重疊。視實際需要，重疊部份可連接在一起。
柱剪力補強桿22為降伏點或0.2%保證應力(900MPa)大於標準補強桿之降伏點或0.2%保證應力(390MPa)的“ULBON 1275”(為Neturen公司的產品商標)。
柱剪力補強桿22沿著柱縱向桿21(包括梁柱連接部200)的延伸方向配置。
形成梁3的補強桿結構包含水平延伸及以給定間距配置的複數個梁縱向桿31(梁3的主筋)與複數個梁剪力補強桿32，該複數個梁剪力補強桿32沿著梁縱向桿31延伸方向以固定間距配置以在與梁縱向桿31之軸向相交的平面中(與第2圖紙面垂直的平面)包圍梁縱向桿31用以補強梁3的剪力強度。梁縱向桿31及梁剪力補強桿32均為標準補強桿。
接下來，為了解釋高強度補強桿部份211的抗彎能力(flexural capacity)大於標準補強桿部份212的抗彎能力，描述用來檢查柱2對於剪力之抗彎能力的試驗。
第4圖圖示試驗裝置14。
試驗裝置14包含試驗台141，設置及固定於在柱2之一端側上之試驗台141的第一固定部142A和設置及固定於柱2之另一端側的第二固定部142B，用於施加負荷至柱2之一端側的第一負荷施加部143A和用於施加負荷至柱2之另一端側的第二負荷施加部143B，插設於第一固定部142A、第一負荷施加部143A之間用以可動地支撐第一負荷施加部143A的第一測量部144A，插設於第二固定部142B、第二負荷施加部143B之間用以可動地支撐第二負荷施加部143B的第二測量部144B，以及各自用於固持梁3之上、下端的固持部145A、145B。
用於測量第一負荷施加部143A之移動量的感測器(未圖示)或其類似者係裝在第一測量部144A上。在此，第一負荷施加部143A在第4圖中的向上移動定義為正向移動，以及第4圖中的向下移動定義為負向移動。
也在第二測量部144B上，裝上用於測量第二負荷施加部143B之移動量的感測器(未圖示)或其類似者。在此，第二負荷施加部143B在第4圖中的向下移動係定義為正向移動，以及第4圖中的向上移動係定義為負向移動。
接下來，描述用試驗裝置14執行柱2對於剪力之抗彎能力的試驗操作。
首先，固定柱2於第一及第二負荷施加部143A及143B上，同時梁3用固持部145A、145B固持以及沿著垂直方向固定。
由第一負荷施加部143A施加向上負荷至柱2的一端 (第4圖的右端)，以及用第一測量部144A，測量第一負荷施加部143A的向上移動量，亦即，測量柱2之一端側的向上變形量δ1。再者，與此實質同時地，由第二負荷施加部143B向下施加與施加自第一負荷施加部143A之負荷相同的負荷至柱2的另一端(第4圖的左端)，以及用第二測量部144B，測量第二負荷施加部143B的向下移動量，亦即，柱2之另一端側的向下變形量δ2。
在此，施加自第一負荷施加部143A的向上負荷與施加自第二負荷施加部143B的向下負荷各自為施加至柱2的剪力，以及變形量δ1、δ2的平均值表示為柱2的變形量δ(δ=(δ1+δ2)/2)。
基於用試驗裝置14進行的試驗，比較用於此具體實施例之柱2的柱縱向桿21及標準補強桿對於剪力的抗彎能力。樓層間偏轉角度X(%)用作表示抗彎能力的指數。樓層間偏轉角度X為柱2變形量δ與長度L/2(柱2之長度L的一半)的比例(X=δ x 200/L(%)。
第5圖圖示縱軸為剪力(kN：千牛頓)及橫軸為樓層間偏轉角度X(%)的曲線圖。
如第5圖所示，例如，以100kN的剪力而言，柱縱向桿21的樓層間偏轉角度X1(以實線P1圖示)小於標準補強桿的樓層間偏轉角度X0(以虛線P0圖示)(X1<X0)。在該試驗中，這在剪力的全部範圍內都成立，亦即，X1<X0。關於剪力，柱縱向桿21比標準補強桿更難變形因而有較高的強度。
因此，此具體實施例可提供下列效果。
(1)在此具體實施例的補強桿結構1中，由於該等柱 縱向桿21中之至少一部份的降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿之降伏點或0.2%保證應力，所以至少柱縱向桿21的該部份有高強度。因此，每支柱縱向桿21可減薄，藉此可減少相鄰柱縱向桿21之間的間隔。這可減少柱2的截面積。
(2)再者，由於柱剪力補強桿22的降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力，所以可增加柱剪力補強桿22可忍受的剪力，藉此相應地可減少由柱2之水泥部份承擔的部份。這可進一步減少柱2的截面積。
(3)高強度補強桿部份211包括梁柱連接部200。施加至柱2的應力集中於梁柱連接部200。由於至少柱縱向桿21的梁柱連接部200有高強度，所以可增強柱2在梁柱連接部200中的保證應力。
(4)由於該複數個柱縱向桿21包括高強度補強桿部份211與標準補強桿部份212，與柱縱向桿21在其中做成整個部份有高強度的結構相比，可減少此具體實施例的成本。
(5)柱2中各個柱縱向桿21的端部可與另一柱縱向桿21的端部重疊。在連接至柱2之其他柱縱向桿21時，這可促進連接。
(6)由於柱縱向桿21藉由淬火該等標準補強桿來形成，可使它的強度可靠地高於用作基材的標準補強桿。
本發明不受限於上述具體實施例。
例如，在上述具體實施例中，柱縱向桿21中有一部份有大於標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力。不過，柱縱向桿21整個部份的降伏點或0.2%保證應力可大於標準補強桿。換言 之，至少柱縱向桿21有一部份有大於標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力。
再者，在上述具體實施例中，高強度補強桿部份211的範圍是由在梁柱連接部200上方的上方區域201到在梁柱連接部200下方的下方區域202，包括梁柱連接部200。不過，高強度補強桿部份211至少可配置於梁柱連接部200中而不延伸到上方區域201或下方區域202。
在上述具體實施例中，柱縱向桿21包含高強度補強桿部份211與標準補強桿部份212。不過，柱縱向桿21也可只包含高強度補強桿部份211。亦即，整個柱縱向桿21可加以淬火以藉此產生強度高於標準補強桿的高強度補強桿。
在上述具體實施例中，柱縱向桿21的上、下端部與其他柱縱向桿21的端部在與柱縱向桿21之軸向相交的方向中(第2圖中的水平方向)重疊。不過，不受限於此，經串接之柱縱向桿21的端部可用耦合器(例如，高螺母)連接在一起。
接下來，描述本發明的第二具體實施例。
在此，結構相同的部件用相同的元件符號表示以及省略或簡化彼等的說明。
第6圖至第9圖根據本發明之第二具體實施例圖示補強桿結構1A。
如同第一具體實施例，補強桿結構1A也可應用於第1圖之建築物的連接S1至S4。在下文中，舉例描述交叉連接S1。
如第6圖所示，形成柱2的補強桿結構包括以固定 間距配置以及沿著垂直方向延伸的複數個柱縱向桿21以及複數個柱剪力補強桿22，複數個柱剪力補強桿22係以固定間距配置以及在柱縱向桿21之軸向相交的平面中(與第6圖紙面垂直的平面)包圍柱縱向桿21用以補強柱2的剪力強度。
柱剪力補強桿22在柱縱向桿21的軸向具有給定之寬度T22。寬度T22約為梁深T0的1/70(T22約等於T0/70)，不過，柱剪力補強桿22不設於梁柱連接部210的中心(隨後會說明)，亦即，在裝設補強構件10A的位置(隨後會說明)。
形成梁3的補強桿結構包括以固定間距配置及沿著水平方向延伸的複數個梁縱向桿31以及複數個梁剪力補強桿32，複數個梁剪力補強桿32係以固定間距配置以及在梁縱向桿31之軸向相交的平面中(與第6圖紙面垂直的平面)包圍梁縱向桿31用以補強梁3的剪力強度。不過，梁剪力補強桿32不設於後述之梁柱連接部210的中心，亦即，在裝設後述之補強構件10A的位置。
梁縱向桿31包括將會配置於梁3之上端側上的上縱向桿31A以及將會配置於梁3之下端側上的下縱向桿31B。
柱2與梁3在梁柱連接部210中連接在一起。梁柱連接部210為由以下包圍的區域：柱深的長度，梁深TO的長度，柱2及梁3的寬度(柱及梁在與第6圖紙面垂直之方向的長度)。
提供有封閉形式的補強構件10A以包圍及約束該複數個柱縱向桿21，使得它在柱縱向桿21的軸向各自與梁柱連接部210的上端、下端隔開。
補強構件10A由一般構造用軋鋼構件、由金屬(例 如，鐵)製成的板構件、或由纖維強化合成樹脂製成的板構件形成，以及形成為框形外框101。
外框101為橫截面為方形的框體，同時它在柱縱向桿21之軸向的寬度T10約為梁深T0的1/4至1/2(T0/4T10T0/2)以及大於柱剪力補強桿22的寬度T22(T10>T22)。外框101係藉由至少焊接4個轉角中之一個而連接，並提供一種封閉框體。為了形成外框101，例如，可將帶形構件(例如，帶形鋼板)彎成方形，並將它的頭尾末端相互抵接以及用焊接連接在一起，或可將用作帶形構件的四個矩形鋼板組裝成方形，並將各個末端相互抵接以及用焊接連接在一起。以此方式接成的部份的強度等於或高於形成補強構件10A之板構件的強度(基礎構件強度)。
補強構件10A配置於柱縱向桿21的軸向中心線中同時它與上縱向桿31A及下縱向桿31B隔開，以及補強構件10A的內表面與柱縱向桿21接觸。因此，補強構件10A包圍柱縱向桿21以防止由施加至柱2之剪應力造成它們變形。
因此，此具體實施例可提供下列效果。
(1)在此具體實施例的補強桿結構1A中，由於補強構件10A與梁柱連接部210的上、下端在柱縱向桿21的軸向隔開，補強構件10A與上縱向桿31A及下縱向桿31B隔開，在配置補強構件10A時，這可提供良好的操作效率。再者，施加至柱2的剪應力絕大部份作用於梁柱連接部210的中心。剪應力絕大部份作用於其上的部份可用補強構件10A補強，藉此對於剪應力，可充分地補強柱2。
(2)補強構件10A有藉由使帶形構件之末端相互抵接 以及用焊接使它們連接在一起而得到的封閉框形。因此，補強構件10A有強壯的整體，從而能夠進一步增強柱2對於剪應力的補強。再者，由於藉由焊接可使整體補強構件10A強壯很多，因此可輕易地增強它的強度。
接下來，用第8圖描述第二具體實施例的第一修改實施例。
如第8圖所示，此實施例的補強構件10B包括外框101與分隔部102，分隔部102使外框101的內表面連接在一起以隔開外框101的內側。
為了形成分隔部102，例如，各自由金屬製板構件形成的分隔板103可連接成十字形。外框101的內部用四個分隔板103隔成四個補強空間301。
柱縱向桿21各自用包含分隔部102的補強構件10B存放於補強空間301內，以及補強構件10B包圍柱縱向桿21。
此實施例的補強桿結構1A可提供上述效果(1)及(2)。此外，由於補強構件10B包括外框101及分隔部102，因此外框101被分隔部102補強。因此，由於被分隔部102補強的外框101與分隔部102合作一起包圍柱縱向桿21，所以對於剪應力，可進一步增強柱2的補強。
接下來，用第9圖描述第二具體實施例的第二修改實施例。
如第9圖所示，此實施例的補強構件10C包括外框101與分隔部104，分隔部104使外框101的內表面連接在一起以隔開外框101的內側。
分隔部104的形成可藉由把分隔板103連接成框形形狀。外框101的內部用四個分隔板103隔成形成外框101中心的補強空間302以及各自形成於四個轉角的四個補強空間303。
柱縱向桿21各自用包含分隔部104的補強構件10C存放於補強空間302、303內，以及補強構件10C包圍柱縱向桿21。
此實施例的補強桿結構1A可提供上述效果(1)及(2)，以及更可提供與第一修改實施例類似的效果。
本發明不受限於上述具體實施例。
例如，在第一修改實施例中，分隔部102的形狀為十字形，以及在第三具體實施例中，分隔部104的形狀為框形。不過，不受限於此，可使用其他形狀，只要它們可使外框101的內表面連接在一起以隔開外框101的內側即可。
再者，在第二具體實施例中，補強構件10A包圍柱縱向桿21，補強構件10A的內表面與柱縱向桿21接觸，以及補強構件10A設於水泥C的內部。不過，不受限於此，補強構件10A可設於水泥C的外表面上以及可被組構成能包圍及約束水泥C。
再者，在第二具體實施例中，外框101為藉由使帶形構件之末端相互抵接以及用焊接連接在一起而形成的封閉框體。不過，它們可用除焊接以外的連接方法連接在一起。或者，可用鑄造或鍛造法一體模造成外框101。
接下來，描述本發明的第三具體實施例。
在此，結構相同的部件用相同的元件符號表示以及省略或簡化彼等的說明。
第10圖至第15圖根據本發明之第三具體實施例圖示補強桿結構1B、1C。
如第10圖所示，經補強之水泥構件100包括補強桿結構1B與補強桿結構1B埋在其中的水泥C。
補強桿結構1B包含沿著軸向(第10圖中的橫向)延伸的複數個縱向桿20，經配置成在與縱向桿20之軸向相交之平面中(與第11圖紙面平行的平面)包圍矩形縱向桿20而用以補強補強桿結構1B之剪力強度的複數個剪力補強桿30，以及沿著縱向桿20的軸向放在剪力補強桿30的搭接補強桿4。
縱向桿20包含配置於結構之外周側上(在第11圖的上端側及下端側上)的第一縱向桿21A至第十二縱向桿21L。在此具體實施例中，在第11圖的上端側及下端側上，各自配置六支縱向桿20。
第一縱向桿21A至第四縱向桿21D順時鐘配置於剪力補強桿30的四個轉角。
第五縱向桿21E設於第一縱向桿21A、第二縱向桿21B之間以及鄰接第一縱向桿21A，以及第六縱向桿21F設於第一縱向桿21A、第二縱向桿21B之間以及鄰接第二縱向桿21B。
第七縱向桿21G設於第三縱向桿21C、第四縱向桿21D之間以及鄰接第三縱向桿21C，以及第八縱向桿21H設於第三縱向桿21C、第四縱向桿21D之間以及鄰接第四縱向桿21D。
第九縱向桿21I設於第一縱向桿21A、第四縱向桿21D之間，以及第十縱向桿21J設於第五縱向桿21E、第八縱向桿21H之間。第十一縱向桿21K設於第六縱向桿21F、第七縱向桿 21G之間，以及第十二縱向桿21L設於第二縱向桿21B、第三縱向桿21C之間。
如第10圖所示，剪力補強桿30沿著縱向桿20的軸向以實質上規則之間距並排配置。剪力補強桿30由高強度鋼桿或其類似者製成以及形狀為箍形。
如第11圖所示，剪力補強桿30與第一縱向桿21A至第九縱向桿21I及第十二縱向桿21L接觸。因此，剪力補強桿30包圍所有縱向桿21A至21L。在此，在此具體實施例中，剪力補強桿30各自包含形成於第11圖之右上角部份以及向內延伸的一對臂部310，同時剪力補強桿30之右上角部份的彎曲部與該對臂部310合作以包圍第一縱向桿21A。
搭接補強桿4由低強度鋼構件製成，同時提供一對搭接補強桿4給一個剪力補強桿30。搭接補強桿4包括設在第11圖之上表面上的第一搭接補強桿4A以及設在第11圖之下表面上的第二搭接補強桿4B。第一搭接補強桿4A及第二搭接補強桿4B的一端側各自有開放的U形形狀，同時這兩個開放部份彼此相對。
第一搭接補強桿4A包含U形部份43，U形部份43有沿著與縱向桿20之軸向垂直之方向(在第11圖的水平方向)延伸的後部41以及由後部41之兩端彎折的一對彎曲部42，以及自彎曲部42之前端沿著彎曲部42之軸向(在第11圖的軸向)延伸的一對腳部44。
後部41與第一縱向桿21A、第四縱向桿21D及第九縱向桿21I接觸，同時彎曲部42與第一縱向桿21A及第五縱向桿21E接觸以及也與第四縱向桿21D及第八縱向桿21H接觸。因此， U形部份43與第一縱向桿21A及第四縱向桿21D接觸。
腳部44與第五縱向桿21E及第八縱向桿21H接觸以及沿著彎曲部42的軸向延伸超出與其接觸的第五縱向桿21E及第八縱向桿21H。這對腳部44相互平行。不過，該等腳部44的前端未達到在第一縱向桿21A與第二縱向桿21B之間的中間位置以及在第三縱向桿21C與第四縱向桿21D之間的中間位置。
第一搭接補強桿4A環繞第一縱向桿21A及第四縱向桿21D設置，以及第一搭接補強桿4A的內部周邊與第五縱向桿21E及第八縱向桿21H接觸。
第二搭接補強桿4B的結構與第一搭接補強桿4A的類似，以及它的後部41與第二縱向桿21B、第三縱向桿21C及第十二縱向桿21L接觸，以及它的彎曲部42與第二縱向桿21B及第六縱向桿21F以及也與第三縱向桿21C及第七縱向桿21G接觸。相應地，U形部份43與第二縱向桿21B及第三縱向桿21C接觸。
腳部44與第六縱向桿21F及第七縱向桿21G接觸以及沿著彎曲部42的軸向延伸超出與其接觸的第六縱向桿21F及第七縱向桿21G。該等腳部44的前端未達到在第一縱向桿21A與第二縱向桿21B之間的中間位置以及在第三縱向桿21C與第四縱向桿21D之間的中間位置。
第二搭接補強桿4B環繞第二縱向桿21B及第三縱向桿21C設置，以及第二搭接補強桿4B的內部周邊與第六縱向桿21F及第七縱向桿21G接觸。
因此，此具體實施例可提供下列效果。
(1)在此具體實施例的補強桿結構1B中，搭接補強 桿4包含環繞第一縱向桿21A及第四縱向桿21D設置以及內部周邊與第五縱向桿21E及第八縱向桿21H接觸的第一搭接補強桿4A。因此，可以局部方式補強補強桿結構1B中接受最多剪力的外周端側。
(2)搭接補強桿4包含沿著彎曲部42之軸向延伸自彎曲部42之前端的一對腳部44，同時該等腳部44的前端未達到在第一縱向桿21A與第二縱向桿21B之間的中間位置以及在第三縱向桿21C與第四縱向桿21D之間的中間位置。在建造補強桿結構1B時，可促進搭接補強桿4的配置。
(3)搭接補強桿4更包含環繞第二縱向桿21B及第三縱向桿21C設置以及內部周邊與第六縱向桿21F及第七縱向桿21G接觸的第二搭接補強桿4B。因此，可進一步以局部方式補強補強桿結構1B中接受最多剪力的外周端側。
(4)在此具體實施例的經補強之水泥構件100中，由於補強桿結構1B埋在其中，故可以局部方式補強經補強之水泥構件100中接受最多剪力的外周端側。
接下來，描述本發明第三具體實施例的修改實施例。
如第13圖至第15圖所示，根據此實施例的補強桿結構1C，腳部44的底端連接至彎曲部42，及其前端以給定角度α定向而互相接近。在此，在此實施例中，在第14圖的左下角部份形成一對臂部310。
補強桿結構1C與具有補強桿結構1C的經補強之水泥構件100A可提供與上述一樣的效果(1)至(4)，此外，搭接補強桿4包含底端連接至彎曲部42以及前端有互相接近之取向的一對 腳部44，以及該等腳部44的前端未達到在第一縱向桿21A與第二縱向桿21B之間的中間位置以及在第三縱向桿21C與第四縱向桿21D之間的中間位置。這使得搭接補強桿4難以由補強桿結構1C的內部卸下，再者，在建造補強桿結構1C時，可促進搭接補強桿4的安裝。
在此，本發明不受限於上述具體實施例。
例如，在上述具體實施例中，第一縱向桿21A至第四縱向桿21D、第九縱向桿21I及第十二縱向桿21L係沿著剪力補強桿30的內部周邊配置。不過，縱向桿20可以至少只配置於剪力補強桿30的四個轉角。
在上述具體實施例中，搭接補強桿4以相反方式配置於補強桿結構1B、1A的上、下端側上，以及提供一對搭接補強桿4給一個剪力補強桿30。不過，不受限於此，可提供只在上端側上的第一搭接補強桿4A。
在上述具體實施例中，剪力補強桿30有一對臂部310。不過，剪力補強桿30可以不具有臂部310。
在上述具體實施例中，第一搭接補強桿4A的內部周邊與第五縱向桿21E及第八縱向桿21H接觸。不過，不受限於此，第一搭接補強桿4A的內部周邊可與第五縱向桿21E及第八縱向桿21H隔開給定距離，只要它面向第五縱向桿21E及第八縱向桿21H。
在上述具體實施例中，第一搭接補強桿4A之腳部44的前端未達到在第一縱向桿21A與第二縱向桿21B之間的中間位置或在第三縱向桿21C與第四縱向桿21D之間的中間位置。不 過，不受限於此，它們可到達在第一縱向桿21A、第二縱向桿21B之間的中間位置，以及在第三縱向桿21C、第四縱向桿21D之間的中間位置。
再者，在上述具體實施例中，第一搭接補強桿4B之腳部44的前端未達到在第一縱向桿21A與第二縱向桿21B之間的中間位置或在第三縱向桿21C與第四縱向桿21D之間的中間位置。不過，不受限於此，它們可到達在第一縱向桿21A、第二縱向桿21B之間的中間位置，以及在第三縱向桿21C、第四縱向桿21D之間的中間位置。
第一搭接補強桿4A之腳部44的前端與第二搭接補強桿4B之腳部44的前端可相互重疊。
在上述具體實施例中，第一搭接補強桿4A的U形部份43與第一縱向桿21A、第四縱向桿21D及第九縱向桿21I接觸。不過，不受限於此，U形部份43可與第一縱向桿21A、第四縱向桿21D及第九縱向桿21I隔開給定距離，只要它面向第一縱向桿21A、第四縱向桿21D及第九縱向桿21I。
在上述具體實施例中，第二搭接補強桿4B的內部周邊與第六縱向桿21F及第七縱向桿21G接觸。不過，不受限於此，第二搭接補強桿4B的內部周邊可與第六縱向桿21F及第七縱向桿21G隔開給定距離，只要它面向第六縱向桿21F及第七縱向桿21G。
第二搭接補強桿4B的U形部份43與第二縱向桿21B、第三縱向桿21C及第十二縱向桿21L接觸。不過，不受限於此，U形部份43可與第二縱向桿21B、第三縱向桿21C及第十 二縱向桿21L隔開給定距離，只要它面向第二縱向桿21B、第三縱向桿21C及第十二縱向桿21L。
1‧‧‧補強桿結構
2‧‧‧柱
3‧‧‧梁
21‧‧‧柱縱向桿
22‧‧‧柱剪力補強桿
31‧‧‧梁縱向桿
32‧‧‧梁剪力補強桿
200‧‧‧梁柱連接部
201‧‧‧上方區域
202‧‧‧下方區域
211‧‧‧高強度補強桿部份
212‧‧‧標準補強桿部份
C‧‧‧水泥
D0‧‧‧柱深
T1、T2‧‧‧距離

Claims (6)

  1. 一種補強桿結構，係包含將會連接至梁的複數個柱縱向桿，其中該等柱縱向桿中之至少一部份的降伏點或0.2%保證應力大於由JIS G 3112定義之標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之補強桿結構，更包含經配置成在與該等柱縱向桿之軸向相交的平面中包圍該等柱縱向桿的複數個柱剪力補強桿，其中該複數個柱剪力補強桿的降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿的降伏點或0.2%保證應力。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之補強桿結構，其中，降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿之降伏點或0.2%保證應力的該部份係包括該等柱縱向桿中與該梁連接的梁柱連接部。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項所述的補強桿結構，其中該等柱縱向桿包含降伏點或0.2%保證應力大於該標準補強桿之降伏點或0.2%保證應力的高強度補強桿部份，以及由該標準補強桿形成的標準補強桿部份。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中之任一項所述的補強桿結構，其中，該等柱縱向桿中之每一者的端部經配置成在與該等柱縱向桿之該軸向相交的方向中與另一柱縱向桿的端部重疊。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中之任一項所述的補強桿結構，其中，該等柱縱向桿係藉由對該等標準補強桿進行淬火來形成。
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