TW201704604A - 竹節式鋼構工法 - Google Patents

Abstract

本發明輕鋼構屋主要係指以C或U型鋼為主要建構材料，其主要係在鋼構體上完全採用螺絲鎖固，並在每一接合處以3D立體鎖固，形成柱樑結構體，且該柱樑結構形成一竹狀結構之竹節，構成全球最佳的竹節式柱樑結構體，其係利用竹子的機械性能的高強度、彈性之韌性佳和高力學強度原理，藉由C、U型鋼取代木質的竹子；另在牆、樓層板椽接合處亦同樣以3D接合；藉由本發明結構工法使純輕鋼構屋達到結構力學構架，進而提升抗、耐震力讓屋主住的更安心、品質更好。

Description

竹節式鋼構工法

在全球建築現有的工法中鋼骨結構已為市場主流，依現行的鋼骨結構分為重鋼骨及輕鋼構二種，在輕鋼構中又分為混輕鋼構與純輕鋼構二種；混輕鋼構即採用H型鋼與C型鋼所組構成的房子，藉由H型鋼達到具備結構力學之結構力，即一般所稱構架式工法；純輕鋼構即以C型鋼組構成，又分為框組式及箱式二種。

在上述各工法中混輕鋼構及純輕鋼構，乃本發明針對其缺點突破性改變其結構力提升耐抗震；在二種傳統工法缺失如下：一.混輕鋼構接合以一平板或L板為平面或垂直面的接合，雖可計算結構力但仍因下列缺點影響其結構力：

1.在H型鋼與C型鋼的接合二者利用一L板連結，構成X、Y軸線成垂直向的接合時，在H、C型鋼二者間形成一間距並未完全密合。

2.在同一方向延伸接合即採用一平板形成一X或Y軸線的平面式接合，則必需以鉚釘或螺絲配合銲接。

二.純輕鋼構單純以C型鋼為組合工法其缺點：

1.利用一平板或L板先組成一牆框或樓框，組成後柔軟會有扭曲現象產生，無結構力可言。

2.再將牆框及樓框組裝成骨架，組裝時必須以斜撐支撐各牆 框再組樓框，在未完成牆、樓板安裝，構成屋體整體骨架仍不具有結構力，一有外力推動仍會晃動或傾斜現象產生。

此等輕鋼構傳統工法在X、Y、Z軸線最多僅X、Y軸線的接合，且僅在轉角處才有X、Y軸線，因此在非轉角處之接合處僅為單一軸線，為加強其接合強度輔以銲接；故而潛藏以下危險：

A.銲接處因銲接硬化而較脆弱易斷裂。

B.C型鋼板均有鍍鋅為防銹，在銲接時亦產生小氣泡，除影響銲接強度外，小氣泡更易造成生銹，尤其台灣海島形氣候更易生銹。

C.所有接合處均為單一軸線，僅在轉角有X、Y雙軸線接合，其轉角處接合又有間隙，影響其本身的結構力與抗震力不佳。

D.在地震發生時牆板發生脫落，骨架在結構力不足或無結構力下，造成房子的傾斜或倒塌機率相對的增加。

綜上，由於地震有上下左右的作用力，但對房屋而言其作用力是一種無方向性的拉扯扭曲，從上述傳統工法而言：其因地震產生的拉扯扭曲力道，力道集中在單一軸線上無法分散，加上接合處產生的間距離造成受力點都在連接的平板或L板上，其螺絲、鉚釘、銲接根本難以承受與其應力作用方向不同的地震力道。

本發明人係依前M412202、M412203、M4122024新型專利案的錯誤點再研究重新開發而成功的發明本發明案，在前三新型案中，發生C型鋼組合成柱樑時組裝不易完成；在椽與柱樑組裝時C型鋼與C型鋼結合件太大，組裝亦不易完成，且無法有效減少或消除熱橋效益；同時在不影響結構力下，為了克服結構問題而設計多種不同結構零件，造成工地施工上 必需準備多種相關配件及工具的困擾，相對習用工法雖較簡單，但就建築工法而言其實用性並不甚理想，同時可能造成施工期的延長而與傳統工法並無差別，失去簡化施工達到簡捷快速功能效用。

本發明藉由同一零件結構，僅藉由其形狀及尺寸大小的改變，使房子蓋的更簡單容易，同時藉由組裝變化，達到阻隔熱橋效益的功能，使室內、外溫度能有效的區隔，進而達到節能省碳的環保效益；同時藉由單一結構零件使每一結合處均為X、Y、Z三軸向的3D組合；僅在屋頂有斜度產生時將C型鋼裁剪角度再搭配L板或角板接合組裝。

10、20、30、115‧‧‧柱樑體

40、120‧‧‧椽體

50‧‧‧基座

51‧‧‧承板

100‧‧‧C型鋼

101‧‧‧第1排孔

102‧‧‧第2排孔

103‧‧‧第3排孔

104‧‧‧側孔

05‧‧‧三向盒

06‧‧‧補強翼

107‧‧‧扣合槽

08‧‧‧螺紋孔

109‧‧‧管線孔

110‧‧‧輔助孔

111‧‧‧凸緣

112、119‧‧‧拉帽孔

113‧‧‧拉帽

114‧‧‧半盒

116‧‧‧定向盒

117‧‧‧定位片

118‧‧‧定位孔

121‧‧‧U型鋼

122‧‧‧連接孔

123、125‧‧‧隔熱構架

124、126‧‧‧間隔縫

第1圖係本發明較佳實施例之輕鋼構屋示意圖

第2圖係本發明較佳實施例之柱樑體之C型鋼示意圖

第3圖係本發明較佳實施例之盒體示意圖

第4圖係本發明較佳實施例之半盒示意圖

第5圖係本發明較佳實施例之柱樑體分解示意圖

第6圖係本發明較佳實施例之柱樑體組合示意圖

第7圖係本發明較佳實施例之椽體分解示意圖

第8圖係本發明較佳實施例之椽體組合示意圖

第9圖係本發明較佳實施例之牆框、樓框結構組合示意圖

第9-1圖係本發明較佳實施例之牆框、樓框局部放大示意圖

第9-2圖係本發明較佳實施例之牆框、樓框局部放大示意圖

第10圖係本發明另一較佳實施例之盒體示意圖

第11圖係本發明另一較佳實施例之椽體組合示意圖

第12圖係本發明較佳實施例之熱阻隔結構示意圖

第13圖係本發明另一較佳實施例之熱阻隔結構示意圖

請參閱第1圖係本發本發明較佳實施例輕構屋示意圖，其由C型鋼組構成的柱樑體10、20、30，其中該柱樑體10構架為房子的柱，柱樑體20為構架為一橫樑，柱樑體30則構架為一屋簷之斜樑；另C型鋼組構成的椽體40依組裝之牆、樓、屋簷位置，分別構成牆椽、板椽、簷椽，供內、外牆板、樓板、屋頂板裝置固定；在本示意圖基礎上採用鋼骨傳統基座50及承板51穿過螺桿所組合，傳統的水泥地基設有螺桿亦可使用。

請參閱第2圖係本發明較佳實施例柱樑體之C型鋼示意圖，其在C型鋼100頭尾設有第1排孔101及第2排孔102，在頭尾的第1排孔101及第2排孔102之間設有複數的第3排孔，第3排孔數量視長度而增減。

請參閱第3圖係本發明較佳實施例盒體示意圖，為能組裝C型鋼為柱樑體設計三向盒105，該三向盒在底面設有拉帽孔112供拉帽113固定，在四周邊設計有14至16個螺紋孔108與拉帽113同樣作為組裝時螺絲的鎖固，另在螺紋孔108位置亦可設計為拉帽孔112與拉帽113固定；在三向盒105底面中央設有一管線孔109其周圍輔助孔110，該管線孔109供電源線、水管等管線穿越安裝，輔助孔110可供吊掛時插銷的 定位或其它用途之使用；另三向盒105的其中一對周邊設有補強翼106，在補強翼106兩側設有一扣合槽107，補強翼106可為凸出周邊在與C型鋼組裝後與C型鋼外側平齊，其兩側之螺紋孔108設有凸緣111與C型鋼兩側邊之內緣相互抵觸，此設計使三向盒105與C型鋼形成一X、Y軸的2D組裝，使補強翼106與C型鋼保持在同一面，在連結其他柱樑體或椽體形成一支撐或增加螺絲的鎖固加強連結的接合強度；該扣合槽107係提供C型鋼兩側彎折部位的嵌入位置，且扣合槽107提供在組裝過程中C型鋼兩側彎折部位的移動空間使安裝過程不會產生干涉而容易組裝。

該補強翼106依需求可內縮，或不做補強翼106使二扣合槽107合併為一。

請參閱第4圖係本發明較佳實施例半盒體示意圖，半盒114係三向盒105的局部設計應用，其主要為和C型鋼組合為椽體，以構成牆椽、板椽、簷椽之用。

請參閱第5、6圖係本發明較佳實施例柱樑體示意圖，該柱樑體115係以二支C型鋼100開口相對應方式，將二支C型鋼100二側彎折部分嵌在三向盒105的扣合槽107內，使組裝過程二者間有足夠的活動空間而更為方便，在對應第1排孔101、第2排孔102、第3排孔103等均裝置一三向盒105，在第1排孔101、第2排孔102、第3排孔103與螺紋孔108鎖入螺絲(圖中未劃出)構成一竹節結構，凸緣111抵住C型鋼100兩側內緣的側孔104位置，保持C型鋼100的兩側成直角避免內凹，在三向盒105的拉帽孔112因有拉帽固定可做柱樑體115的直線連接。

請參閱第7、8圖係本發明較佳實施例椽體示意圖，其主要係在C型鋼100上下兩端設計第1排孔101及側孔104，將半盒114分別置入C型鋼100兩端，利用螺絲穿過第1排孔101及側孔104與螺紋孔108鎖固，在側孔104內緣同樣由半盒114之凸緣111抵住防止C型鋼兩側向內凹陷，即形成一椽體40，拉帽孔112位置形成在椽體40上下兩端可與柱樑體結合。

請參閱第9、9-1、9-2圖係本發明較佳實施例牆、樓框結構組合示意圖，其主要係將組裝之柱樑體10及椽體40組合成如一牆框、樓框或箱體，其中在柱樑體10之上下兩端第1排孔101、第2排孔102及側孔104均可連結柱樑體10，如三向盒105裝置在側孔104或第1排孔101、第2排孔102位置，即可從單一面的牆框、樓框到多面構成箱體甚至不同的造形房屋骨架；在柱樑體10之間裝置椽體40，該椽體40之半盒114即依第3排孔103之孔位數量組合即形成樓椽、牆椽供牆板、樓板的固定支撐。

請參閱第10、11圖係本發明另一較佳實施例盒體、椽體示意圖，其主要係將盒體設計具有固定方向之定向盒116，在定向盒16底部前緣設計一定位片117，底部則設有一定位孔118，藉由定位片117、定位孔118可與柱樑體連結接合固定方向，定位盒116另三面設有拉帽孔119可供拉帽的固定；在U型鋼121兩端各裝置一定向盒116，該定向盒116藉由拉帽孔119固定拉帽後與U型鋼121之連接孔122以螺絲鎖固，形成另一椽體120，搭配柱樑體在組成樓框、牆框時中間形成一間隙如第13圖。

請參閱第12、13係本發明二個較佳實施例熱阻隔示意圖，其主要係將構成外牆或需做熱阻隔的柱樑體115，藉由C型鋼100組裝後產生的 間隔縫124的同一側安裝椽體40，該椽體40可採對稱或單邊方式組裝在柱樑體115上構成一隔熱構架123，其係以半盒為主的組合模式；採對稱式組裝椽體40時利用間隔縫124使受熱一端之C型鋼100及椽體40產生的高溫達到阻隔，僅能由三向盒傳導少部分的熱到另一側的C型鋼100及椽體40，加上間隔縫124供氣體流動達到散熱功能，且C型鋼受各式牆、樓板的遮蔽並非直接受熱源照射，故利用此間隔縫124可有效的阻隔熱源，達到室內外溫度隔離及節能省碳的效益；單邊組裝在其對稱端則可裝置其它牆、樓板材質或防火磚材料等增加整體強度，且仍保留有間隔縫124確保熱橋效益的阻隔。

其中第13圖係在柱樑體115上連結椽體120，同樣採用單邊或對稱式的組合，且在柱樑體115、椽體120之間也產生間隔縫126，與第12圖產生相同的功能與組裝結構形成一隔熱構架125，其差別在於椽體120之定向盒117如第10圖，其與柱樑體115結合儘需在定位孔118以螺絲鎖固，再利用定位片117與C型鋼兩側彎折部完全貼合，使椽體120在螺絲鎖固後不會旋轉產生轉向的問題。

由上述本發明所構成的柱樑體與椽體，二者連結組裝時在接合處的X、Y、Z的軸線上均有螺絲形成3D的鎖固，在地震發生時不論地震力道如何扭曲拉扯，其所有力道都因傳導而在X、Y、Z軸線分散三個方向，以減低單一螺絲或平面承擔所有地震所帶來的力道，使地震力道不因接合處為單一平面或無密合而影響其抗震效果。

綜上所述，本發明已完全新穎性為坊間所未曽有類似者公開或申請在先，且已具有功效實質增進之產業利用性的價值，爰依法提出專利申請；然，本說明書僅為較佳實施例之敘述，並非以此作為專利範圍的 界定，舉凡在本創作之原理、技術下各構成元件所作之修飾、衍變均應函蓋在本創作之專利範圍內。

10、20、30‧‧‧柱樑體

40‧‧‧椽體

50‧‧‧基座

51‧‧‧承板

Claims (16)

1. 一種竹節式鋼構工法，包括：三向盒、半盒及定向盒結合C或U型鋼構成柱樑體或椽體，該柱樑體分別構成屋子的柱、樑、斜樑，在柱樑體構成的柱、樑、斜樑之間組裝數支的椽體，構成牆椽、板椽、簷椽，供內、外牆板、樓板、屋頂板的固定骨架者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該柱樑體係在二C型鋼間以數個三向盒組構成一竹節狀者。
3. 如申請專利範圍第1項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該椽體係在C或U型鋼兩端裝置一半盒或定向盒者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該三向盒、半盒、定向盒之鎖合可設計用拉帽或螺紋孔者。
5. 如申請專利範圍第1項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該定向盒設有一定位片者。
6. 如申請專利範圍第1項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該三向盒、半盒及定向盒之拉帽或螺紋孔分別在盒體的X、Y、Z軸之三面者。
7. 如申請專利範圍第1項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該三向盒設有一扣合槽者。
8. 如申請專利範圍第1項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該三向盒、半盒在對應邊上設有凸緣者。
9. 一種竹節式鋼構工法，包括：三向盒、半盒及定向盒結合C或U型鋼構成柱樑體或椽體，該柱樑體分別構成屋子的柱、樑、斜樑，在柱樑體構成的柱、樑、斜樑之間組裝數支的椽 體，構成牆椽、板椽、簷椽，供內、外牆板、樓板、屋頂板的固定骨架，該柱樑體利用間隔縫的通風性與間隔設計阻隔接受熱源端的傳導至另一端者。
10. 如申請專利範圍第9項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該柱樑體係在二C型鋼間以數個三向盒組構成一竹節狀者。
11. 如申請專利範圍第9項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該椽體係在C或U型鋼兩端裝置一半盒或定向盒者。
12. 如申請專利範圍第9項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該三向盒、半盒、定向盒之鎖合可設計用拉帽或螺紋孔者。
13. 如申請專利範圍第9項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該定向盒設有一定位片者。
14. 如申請專利範圍第9項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該三向盒、半盒及定向盒之拉帽或螺紋孔分別在盒體的X、Y、Z軸之三面者。
15. 如申請專利範圍第9項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該三向盒設有一扣合槽者。
16. 如申請專利範圍第9項所述之一種竹節式鋼構工法，其中該三向盒、半盒在對應邊上設有凸緣者。