TWI572764B

TWI572764B - 鋼筋混凝土建築結構及其方法

Info

Publication number: TWI572764B
Application number: TW098112227A
Authority: TW
Inventors: 伽薩歐瑪
Original assignee: 伽薩歐瑪
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2009-04-13
Publication date: 2017-03-01
Also published as: TW201037132A

Description

鋼筋混凝土建築結構及其方法

本發明係關於一種鋼筋混凝土建築結構及其方法。

在目前技術(如DE 2251613 A1中之實例所示)中，力矩之分佈依賴於彼此成直角之牆壁與樓板之間接頭之剛性及非撓性。此將緩和通常隨時間增長而過高之板力矩，力矩之重新分佈允許使用較薄之樓板。但是，此重新分佈有其自身限制，尤其是在高樓中，自板至壁及柱之力矩分佈在其上累積成巨大之軸向負載，由此導致需要較厚的壁及柱。此點同樣適用於大型開放空間板，例如在購物中心或辦公樓中，其中大型開放空間緊鄰較小之開放空間，且因此導致對支撐結構產生嚴重軸向負載及力矩。此種建築結構被揭示於美國專利第3,748,805 A號、第5,809,712 A號或WO第2005/007986 A1號中。關於預鑄混凝土之使用，有諸多其他限制，諸如僅單向負載(至兩相對支撐壁或梁，即在空芯預壓預鑄中)及不能獲得剛性連續樓板或一平滑天花板表面或一可沿兩水平方向剛性及連續延伸之表面。因此，需要一「現成」板，其適合幾乎任何地方，且係針對此種負載設計，可建好此板之結構，再進行佈線而不干擾該板或任何相鄰板，且此板於其一側上之大型開口或甚至一具有標準板大小之開放空間車庫或購物中心將被快速而輕鬆地建造。

因此，本發明之一目的係提供一種鋼筋混凝土建築結構，其中以一量測方式分配力矩及負載，以便如牆壁及柱體之支撐結構以一基本均勻方式被裝載。

在本發明之第一態樣中，提供一種建築建造方法，至少包括下列步驟：設置複數個支架組，其中每一支架組包括一垂直柱體，該柱體具有一水平固定至其之預鑄混凝土板，該預鑄板具有一第一周邊階梯式邊緣，第一鋼筋條自該第一周邊階梯式邊緣凸出。在每一緊鄰的四個預鑄混凝土板之間設置一預鑄混凝土樓板，其中該預鑄樓板具有一第二周邊階梯式邊緣，第二鋼筋條自該第二周邊階梯式邊緣凸出。在該等預鑄混凝土板與該預鑄混凝土樓板之間之每一空隙區域內設置一重疊鋼筋條之柵格。於該等預鑄混凝土板與該預鑄混凝土樓板之間之該等空隙區域內原處填充混凝土，從而完整地形成一新的樓基。

在本發明之第二態樣中，一鋼筋混凝土建築構造至少包括該等下列元件。複數個支架組，被佈置於一基腳上，其中每一支架組包括一垂直柱體，該柱體具有位於其頂部上之一預鑄混凝土板，該預鑄水平板具有一第一周邊階梯式邊緣，鋼筋條自該第一周邊階梯式邊緣凸出。一預鑄混凝土樓板，置於每一緊鄰的四個預鑄混凝土板之間，其中該預鑄樓板具有一第二周邊階梯式邊緣，第二鋼筋條自該第二周邊階梯式邊緣凸出。一重疊鋼筋條之柵格，置於該等預鑄混凝土板與該預鑄混凝土樓板之間之每一空隙區域內。

應瞭解先前之概略描述及下文之詳細描述係以實例方式描述的，且意欲對所主張的本發明作更多解釋。

現在詳細參考本發明之較佳具體實施例，其實例說明於隨附圖式中。視需要，於圖式及實施方式中使用相同參考編號以指代相同部件或類似部件。

第1圖說明具有一柱體(2)之四個支架組(1)，該柱體(2)具有一水平固定至其之預鑄混凝土板(3)。該板(3)於四邊沿處階梯式遞減至其厚度之一半，形成一高度例如為10公分之階梯式邊緣(4)，可於其上沉積一預鑄樓板或一原地製造之樓板。該階梯式邊緣(4)藉由鋼條(5)加固，該等鋼條水平且平行貫穿該板(3)，且於豎直成對靠近預鑄板(3)之頂面及底面之所有四個面上凸出一預定距離(例如，半米)。該空心柱體(2)位於該預鑄板(3)之下的中央且藉由一連接至板(3)之撓性銷連接固定。位於該柱體(2)中間之鋼罩6是於工地(或於原地)以混凝土填充或是以一外部混凝土殼(7)預鑄。由加固鋼條組成的柵格(8)形成於該等四個支架(1)之間，以便為該樓板形成一支架，其係預鑄式或單側澆鑄。該板(3)大體上具有一正方形或矩形形狀。

第2圖說明具有一正方形預鑄板(30)之鋼筋混凝土建築結構10之另一具體實施例，該正方形預鑄板(30)由像鋼條(50)之加固元件加固。一矩形支架(20)位於該預鑄板(30)下方。此支架(20)由沿其邊緣之凹槽(60)組成，凹槽(60)垂直於該預鑄板(30)排列，且用於容納資訊技術(IT)及電纜線。

第3圖說明一鋼筋混凝土建築結構(10)之又一具體實施例，其中該預鑄板(30)具有一矩形形狀。

第4A圖至第4E圖更詳細說明第3圖之具體實施例。第4A圖係該建築結構(10)之一截面圖，其中鋼條(50)自該預鑄板(30)之階梯式部分以及該預鑄板(30)之較大部分凸出。第4B圖說明該預鑄板(30)之一俯視圖。另外，顯示該等平行貫穿該預鑄板(30)之凸出鋼條(50)。在該預鑄板(30)之較小面中間內，有一凹槽(60)，用於容納IT及電纜線。空心軸(70)貫穿垂直於該預鑄板(30)之支架(20)。第4C圖說明兩個彼此連接的預鑄板(30)之一俯視圖。在第4D圖中，說明一建築內形成兩層之四個建築結構之截面圖。如第4E圖中所示，兩個相鄰支架20藉由一撓性導管(80)(例如由PVC或撓性鋼製成)連接。該等PVC導管於牆壁任一側沿水平方向穿行，距離用於IT及電纜線之該等支架(20)之凹槽(60)處之底部端面30公分及110公分。該導管(80)亦可用於藉由對該室中心之板連線，將該等板連接至該室之另一側，至相對以上樓板下面之樓板，以及該支撐之每一側上之室。

第5圖說明一鋼筋混凝土建築構造之一透視圖。重疊鋼條(5)之一柵格(8)被設置在位於一基腳上之四個緊鄰的支架組(1)之間。該柵格(8)大體上與在相同水平平面內圍繞其之該等預鑄板(3)對齊。該柵格(8)藉由模板的木板(8a)支撐，藉此能在所有預鑄板3之間之空隙區域內之該柵格(8)之上填充混凝土，以便完整地形成一樓基(11)(如第10中所示)。在此具體實施例中，該柵格(8)包括兩組彼此垂直排列之平行鋼條。

第6圖及第7圖說明該鋼筋混凝土建築構造之另一具體實施例。當相鄰支架組(1)間隔大時，樓板(9)可為預鑄的，且設置在四個緊鄰的支架組(1)之間。當樓板(9)被設置在四個緊鄰的支架組(1)之間時，樓板(9)可由一支架框架支撐。或者，該樓板(9)可由該支架框架支撐，且更由該等預鑄板(3)之階梯式邊緣(4a)(圖式中未示出)支撐。或者，該樓板(9)可由該等預鑄板(3)之階梯式邊緣(4a)(圖式中未示出)支撐。於模板之預鑄板(3)與預鑄樓板(9)之間之此等空隙區域內更排列木板(8a)。重疊鋼條之柵格(類似第5圖中所示的柵格8)可排列於該等木板8a之上，藉此可於所有預鑄板(3)之間之空隙區域內之柵格之上填充混凝土，以便完整地形成一樓基(11)(如第10圖中所示)。

第8圖及第9圖更說明如第6圖所示之預鑄板之細節。該樓板(9)可採用凸出或不凸出(如第6圖及第7圖所示)鋼條(5a、5b)預鑄。該樓板(9)包括兩組平行鋼條，其被重疊排列且彼此垂直(類似於如第5圖中所示之柵格8)。該等鋼條(5a、5b)豎直成對排列，平行於該樓板(9)之頂面(9a)及底面(9b)。該樓板(9)可使用一周邊階梯式邊緣(4b)(即，所有邊沿周邊之階梯式邊緣)於其底面(9b)上預鑄。該樓板(9)亦可使用凹陷華夫格(Waffle)(9c)於其底面(9b)上預鑄，以減小其重量方便運輸。或者，該樓板(9)亦可使用一較大凹槽區域(圖式中未示出)於其頂面(9a)上預鑄，以減小其重量方便運輸。將向該較大凹槽區域原處填充混凝土。由於凹陷華夫格(9c)位於該底面(9b)上，所以不將向凹陷華夫格(9c)填充混凝土。可預鑄該樓板(9)以大體上形成一正方形或矩形形狀。

第10A圖說明如第10圖中所說明的沿線A-A’所取之截面圖。第10B圖說明如第10圖中所說明的沿線B-B’所取之截面圖。該原處製造的樓板(3a)基本上由圍繞其之兩個相鄰預鑄板(3)藉由其階梯式邊緣(4a)支撐，該等階梯式邊緣形成於該等預鑄板(3)之頂面上。另一方面，由於該預鑄樓板(9)之階梯式邊緣(4b)形成於該底面上，所以該原地製造的樓板(3a)可支撐該預鑄樓板(9)。總而言之，該預鑄樓板(9)主要由該等原地製造的樓板(3a)支撐，該等原地製造的樓板(3a)更由預鑄板(3)支撐。

第11圖至第13圖說明根據本發明之具體實施例之模板支撐桁架。在此具體實施例中，提供一新的固定模板之木板(8b)及柱體(2)之方法。藉由一樞軸(14a)將至少一支撐桿(14)與每一柱體(2)樞轉相連。當該等支撐桿(14)向下旋轉時(如第11圖所示)，該等支撐桿(14)牢固地固定該柱體(2)。當該等支撐桿(14)向上旋轉時(如第12圖所示)，該等支撐桿(14)用於固定桁架(12)。該等桁架(12)可或不可被更固定至該預鑄板(3)，以支撐該木板(8b)。至少需要兩個桁架(12)支撐該木板(8b)，否則，該木板(8b)可能從該桁架(12)上下落。該方法之優點為，該等桁架(12)藉由該等支撐桿(14)支撐，該等支撐桿藉由該等柱體(2)裝載並未對預鑄板(3)施加應力。每一木板(8b)下需要較少支撐框架(如第6圖及第7圖所示)。

在本發明之一具體實施例中，該鋼筋混凝土建築結構包括至少四個垂直支架組，每一支架組由一柱體、一正方形預鑄板及一樓板組成，該預鑄板位於該柱體頂部上之中央，其具有周邊階梯式邊緣及加固元件，該等加固元件水平穿透該預鑄板，且垂直於該柱體之縱軸，且自該預鑄板邊緣凸出，該樓板位於該支架組每一板之至少一個階梯式邊緣上。此結構將樓板之負載均勻分佈至每一柱體且最終分佈至封閉該區域之四面牆；因此降低每個支撐結構之作用負載。此結果導致壁更薄及柱體更細，從而使得對建築物之設計更加靈活。同時，與根據目前技術之建築相比，由於已降低樓板重量及高度，因而可建造更多樓層。

在本發明之另一具體實施例中，該支架組之柱體形成為一具有鋼罩之空心柱體，沿其縱軸填充混凝土。此等柱體從基腳至頂連續穿透整個建築。

在本發明之另一具體實施例中，減小了柱體及板的尺寸，從而可以更薄之板厚度但更強之剛性樓板，提供更快之建設速度、更輕之重量及更長之跨度。由於該等柱體未固定在每一樓層的頂部及底部，從而基腳至頂的連續鋼柱減小牆壁或柱體的尺寸。此在如購物中心、劇院或辦公樓之期望使用較小柱體之處特別有利。

或者，呈矩形板形式的柱體係建立該預鑄板之「T」型截面的該水平板之一整體部分。當複數個預鑄板藉由如撓性鋼連接被連接時，該水平面板之柱體或支架構成該壁之一部分，且該水平面板構成該建築之樓板之一部分。此外，存在垂直貫穿每一預鑄板支架之軸(或管)。該等板剛性地置於牆壁或柱體上，使藉由鉸鏈連接至下壁之樓板可以自由連續運動。

因此，雖然提供一堅韌的剛性板，其能將風力及地震力傳遞至中心核心剪力牆壁，但此系統對於高層建築係理想的，使用薄的板厚度保證快速的建造速度、輕的重量及更長的跨度。高層中之牆壁及柱體不帶有來自每一樓層附加之板力矩，因此，其無需不必要的擴大，因為樓板係一整塊且堅硬，足以將橫向力傳遞至設計處理此力之建築物核心。該板用於建造基本具有水平面(樓板)之建築，該水平面被垂直牆壁(或柱體)穿透。該等板係剛性的及非撓性的，且較佳地藉由鉸接被連接至一相交平面。由於此撓性連接，力矩不被傳遞至牆壁或柱體，此對於已有過多軸向負載之高層建築極為有利。對於在樓板與柱體之間的連接非常堅硬之情況下對柱體施加極大力矩之大型樓板，情況同樣如此。由於支撐於壁及/或柱體上之樓板不會將力矩傳遞至該等垂直構件，或者不接收力矩，因此可使用適合幾乎所有情形之單一尺寸的預鑄板建造。由於面板之剛性，力矩被重新分佈且被部分地傳遞至相鄰板。

其優點為，該柱體係由一外部混凝土殼組成，此更增加了該柱體之承載力。為了使該樓板安全地置於該柱體之預鑄板上，該階梯式邊緣高度基本上為該板高度的一半。

在本發明之另一具體實施例中，該等加固元件係豎直成對穿透該支架組之預鑄板之鋼條，該等鋼條平行於該預鑄板之頂面及底面。該等鋼條連接至樓板，該樓板較佳地亦由此等加固元件組成，其分配對該等支架組之負載及力矩。

當兩組鋼條於該預鑄板內彼此垂直排列時，得到對房屋之所有四面牆壁的力之一均勻分佈。當預鑄待置於該水平板上之該樓板時，此係十分有利的。此允許快速建造建築。較佳地，將該預鑄樓板置於該預鑄板階梯式邊緣之一角。或者，為了實現該樓板更安全的沉積，將該預鑄樓板置於兩個相鄰階梯式邊緣上。

在本發明之另一具體實施例中，該等預鑄板之鋼條形成該樓板原地鑄於其上之支架柵格。

根據本發明之具體實施例，樓層區域整體之一實心單片剛性板藉由兩種小型可處理的預鑄板形成。該第一預鑄板(即，該預鑄板3)由一位於柱體中央之板組成，以形成房屋之該等四角。該第二預鑄板(即，該預鑄樓板(9)) 係一中心板，其全部或僅底部可預鑄。兩預鑄面板均具有連續貫穿其中之鋼條，且自所有四水平側面突出約40條直徑。藉由向柱體帶之間傾入混凝土，由來自相鄰隔間(bay)之較小預鑄板組成的整個樓層被合併成一單片剛性混凝土板，由於相鄰隔間之間之連續性，其力矩減少三分之一，且由於保守地雙向加載一額外25%力矩，更減小其力矩及剪力負載。

換言之，該預鑄板係一連續剛性板，該剛性板將作為整個樓基之一部分，所以其上之跨矩可減小三分之一(保留三分之二)。假設，一已知跨矩M係1/8 W L²(W表示重量，L表示長度)。該連續剛性板之跨矩M將為(2/3)(1/8 W L²)。此外，該預鑄板係雙向板，即，應力將被傳遞至四面而非僅兩面(如在所有先前預鑄系統中)。此特徵將再一次減小該板截面中之應力，從而減小板深度。在正方形的室中，應力幾乎減小50%。然而，大多數的室不是正方形，而是矩形。此特徵可將力矩及剪力減小至少四分之一(保留四分之三)。即，雙向連續加載跨矩M(如本發明具體實施例所揭示的)將為：M=(3/4)(2/3)(1/8 W L²)=1/2(1/8 W L²)

因此，該樓板(或者預鑄或者原地製造)、該柱體或該柱體之上之該預鑄板可使其尺寸減半，但仍能承載相同負載。

熟習此項技術者將明瞭，在不脫離本發明之範圍或精神的情況下，可對本發明之結構作各種修改及變更。鑒於前文，本發明意欲涵蓋其修改及變更，但其皆落入下列申請專利範圍及其均等物之範圍內。

1‧‧‧四個支架組

2‧‧‧柱體

3‧‧‧預鑄混凝土板

3a‧‧‧原地製造的樓板

4‧‧‧階梯式邊緣

4a‧‧‧階梯式邊緣

4b‧‧‧階梯式邊緣

5‧‧‧鋼條

5a‧‧‧鋼條

5b‧‧‧鋼條

6‧‧‧鋼罩

7‧‧‧外部混凝土殼

8‧‧‧柵格

8a‧‧‧木板

8b‧‧‧木板

9‧‧‧樓板

9a‧‧‧頂面

9b‧‧‧底面

9c‧‧‧凹陷華夫格

10‧‧‧鋼筋混凝土建築結構

11‧‧‧樓基

12‧‧‧桁架

14‧‧‧支撐桿

14a‧‧‧樞軸

20‧‧‧矩形支架

30‧‧‧預鑄板

50‧‧‧鋼條

60‧‧‧凹槽

70‧‧‧空心軸

80‧‧‧撓性導管

提供隨附圖式以更理解本發明，將隨附圖式併入此說明書且構成此說明書之一部分。該等圖式連同描述一起用於說明本發明之具體實施例且用來解釋本發明之原理。其中：第1圖說明本發明之一第一具體實施例；第2圖及第3圖說明本發明之一第二及一第三具體實施例；第4A圖至第4E圖更說明如第3圖中所說明的該等建築結構之細節；第5圖說明本發明之一第四具體實施例；第6圖及第7圖說明本發明之一第五具體實施例；第8圖及第9圖更說明如第6圖中所說明的該預鑄樓板之細節；第10圖說明根據本發明之具體實施例之一完工的樓基；第10A圖說明如第10圖中所說明的沿線A-A’所取之一截面圖；第10B圖說明如第10圖中所說明的沿線B-B’所取之一截面圖；以及第11圖至第13圖說明根據本發明之具體實施例之模板支撐工具。

1．．．四個支架組

2．．．柱體

3．．．預鑄混凝土板

4．．．階梯式邊緣

5．．．鋼條

6．．．鋼罩

7．．．外部混凝土殼

8．．．柵格

Claims

一種建築建造方法，包括以下步驟：設置複數個支架組，其中每一支架組包括一垂直柱體，該柱體具有一水平固定至其之預鑄混凝土板，該預鑄混凝土板具有一第一周邊階梯式邊緣，第一鋼筋條自該第一周邊階梯式邊緣水平地至少以四個方向凸出；在每一緊鄰的四個該等預鑄混凝土板之間設置一預鑄混凝土樓板，其中該預鑄混凝土樓板具有一第二周邊階梯式邊緣，第二鋼筋條自該第二周邊階梯式邊緣凸出；在該等預鑄混凝土板與該預鑄混凝土樓板之間之每一空隙區域內設置重疊鋼筋條之一柵格；設置複數個桁架固定或非固定地連接至該預鑄混凝土板；設置至少一個支撐桿藉由一樞軸與每一垂直柱體樞轉相連，使得當該至少一個支撐桿向下旋轉時，該至少一個支撐桿固定該等垂直柱體，並且當該至少一個支撐桿向上旋轉時，該至少一個支撐桿固定該等複數個桁架；以及在該等預鑄混凝土板與該預鑄混凝土樓板之間之該等空隙區域內原地填充混凝土以整體形成一新樓基。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括以下步驟：在該預鑄混凝土板之一頂面上形成該第一周邊階梯式邊緣，及在該預鑄混凝土樓板之一底面上形成該第二周邊階梯式邊緣。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括以下步驟：形成該預鑄混凝土板，其大體上為一正方形形狀或矩形形狀。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括以下步驟：形成該預鑄混凝土樓板，其大體上為一正方形形狀或矩形形狀。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括以下步驟：形成具有一高度之該第一周邊階梯式邊緣，該高度係該預鑄混凝土板厚度的一半，及形成具有一高度之該第二周邊階梯式邊緣，該高度係該預鑄混凝土樓板厚度的一半。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括以下步驟：設置重疊鋼筋條之該柵格，該等重疊鋼筋條具有兩組彼此垂直排列之平行鋼筋條。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括以下步驟：以豎直成對方式排列該等第一鋼筋條，使其與該預鑄混凝土板之一頂面及一底面平行，且以豎直成對方式排列該等第二鋼筋條，使其與該預鑄混凝土樓板之一頂面及一底面平行。
一種鋼筋混凝土建築構造，包括：複數個支架組，被佈置於一基腳上，其中每一支架組包括一垂直柱體，該柱體具有一水平固定至其之預鑄混凝土板，該預鑄混凝土板具有一第一周邊階梯式邊緣，第一鋼筋條自該第一周邊階梯式邊緣水平地至少以四個方向凸出；一預鑄混凝土樓板，置於每一緊鄰的四個該等預鑄混凝土板之間，其中該預鑄混凝土樓板具有一第二周邊階梯式邊緣，第二鋼筋條自該第二周邊階梯式邊緣凸出；一重疊鋼筋條之柵格，置於該等預鑄混凝土板與該預鑄混凝土樓板之間之每一空隙區域內；複數個桁架，固定或非固定地連接至該預鑄混凝土板；以及至少一個支撐桿，藉由一樞軸與每一垂直柱體樞轉相連，使得當該至少一個支撐桿向下旋轉時，該至少一個支撐桿固定該等垂直柱體，並且當該至少一個支撐桿向上旋轉時，該至少一個支撐桿固定該等複數個桁架。
如申請專利範圍第8項所述之鋼筋混凝土建築構造，其中該第一周邊階梯式邊緣係置於該預鑄混凝土板之一頂面上，且該第二周邊階梯式邊緣係置於該預鑄混凝土樓板之一底面上。
如申請專利範圍第8項所述之鋼筋混凝土建築構造，其中該預鑄混凝土板大體上為一正方形形狀或矩形形狀。
如申請專利範圍第8項所述之鋼筋混凝土建築構造，其中該預鑄混凝土樓板大體上為一正方形形狀或矩形形狀。
如申請專利範圍第8項所述之鋼筋混凝土建築構造，其中該第一周邊階梯式邊緣包括一高度，該高度係該預鑄混凝土板厚度的一半，以及該第二周邊階梯式邊緣包括一高度，該高度係該預鑄混凝土樓板厚度的一半。
如申請專利範圍第8項所述之鋼筋混凝土建築構造，其中該重疊鋼筋條柵格包括兩組彼此垂直排列之平行鋼筋條。
如申請專利範圍第8項所述之鋼筋混凝土建築構造，其中該等第一鋼筋條係以豎直成對方式排列，平行於該預鑄混凝土板之一頂面及一底面，且該等第二鋼筋條係以豎直成對方式排列，平行於該預鑄混凝土樓板之一頂面及一底面。