TWI769048B - 耐震結構柱及其雙核心鋼筋結構 - Google Patents

Abstract

一種耐震結構柱及其雙核心鋼筋結構，雙核心鋼筋結構包括複數個主 筋、至少一第一箍筋以及至少一第二箍筋。複數個主筋設置於一設置面且沿與設置面垂直的方向延伸。至少一第一箍筋係以一根鋼筋彎折而形成封閉的第一二維結構，第一二維結構係圍繞至少部分該等主筋。至少一第二箍筋係以一根鋼筋彎折而形成第二二維結構，第二二維結構係圍繞至少部分該等主筋，且第二二維結構於設置面上的投影區域係位於第一二維結構於設置面上的投影區域內。耐震結構柱包括雙核心鋼筋結構以及混凝土結構，混凝土結構具有柱體狀且包覆結合於該雙核心鋼筋結構。

Description

耐震結構柱及其雙核心鋼筋結構

本發明係有關於一種建築物設置鋼筋的結構柱，特別是有關於一種具有內外兩層雙核心鋼筋結構的耐震結構柱及其雙核心鋼筋結構。

在土木建築的結構中，樑及柱是用來形成建築物支持的基礎結構，柱是直立於地面或樓板，而樑則是跨設在兩個柱體之間，由柱體支持而且用來支持建築物的結構。因此樑與柱都必須具有相當的結構強度以及良好的抵抗正向壓力及剪力的性質，一方面可以支持建築物的整體結構並達到穩定的力學平衡，另一方面在地震發生時，可以承受地震的震波對建築物形成的衝擊，而不會產生斷裂甚至倒塌。

現代的建築物中，樑與柱都是以混凝土形成的結構，而且在混凝土的結構中設置鋼筋或鋼骨等強化結構的構件，藉此強化樑與柱的結構強度，可以承受更大的剪應力。但是對於地震頻繁的區域，例如太平洋火環帶的國家或地區，由於地殼板塊的相互擠壓而導致地震頻繁且地震都具有相當的強度。在這些地區或國家，現有的建築物的樑與柱中由於只設置一層鋼筋籠，因而導致樑與柱所能承受剪應力的強度不足以應付強度較高的地震波，而使得在地震來襲時，樑與柱會受到地震波的衝擊而發生損壞或斷裂而導致建築物倒塌的情況。

另外，雖然有些建築物的樑與柱中除了鋼筋籠以外，鋼筋籠中間還設有鋼骨結構(即，傳統的SRC結構)，這種具有鋼骨結構的樑與柱雖然具有較佳的強度，但是鋼骨結構是以電銲的方式組裝，由於電銲的品質良莠不齊，不易管控，使得這種具有鋼骨結構的樑與柱存在著施工瑕疵的問題。

有鑑於此，本發明的目的在於提供一種能夠取代傳統SRC結構的耐震結構柱及其雙核心鋼筋結構，藉由設置雙層的鋼筋籠，可以增加耐震結構柱的強度，而且由於鋼筋籠的施工簡單，容易管控施工品質，因而能夠兼具提供結構強度以及避免施工瑕疵而導致結構強度降低的問題。

本發明的雙核心鋼筋結構的一實施例包括複數個主筋、至少一第一箍筋以及至少一第二箍筋。複數個主筋設置於一設置面且沿與該設置面垂直的方向延伸。至少一第一箍筋係以一根鋼筋彎折而形成一封閉的第一二維結構，該第一二維結構係圍繞至少部分該等主筋。至少一第二箍筋係以一根鋼筋彎折而形成一第二二維結構，該第二二維結構係圍繞至少部分該等主筋，且該第二二維結構於該設置面上的投影區域係位於該第一二維結構於該設置面上的投影區域內；其中該第一二維結構包括複數個線形圍束部以及複數個彎折部，每個該彎折部連接兩個相鄰的該線形圍束部，該第二二維結構為封閉幾何結構或者是螺旋狀結構，該等主筋係至少結合於該第一箍筋中的該等彎折部以及該第二二維結構。

在另一實施例中，第一二維結構具有一第一特徵長度S1，第二二維結構具有一第二特徵長度S2，且0.5S1≦S2≦S1。

在另一實施例中，該雙核心鋼筋結構更包括複數個橫向繫筋，該等橫向繫筋係跨設於第一二維結構的兩個相對的線形圍束部。

在另一實施例中，該第一二維結構為封閉多邊形結構或多宮格狀結構。

在另一實施例中，該雙核心鋼筋結構更包括複數個第三箍筋，每個該第三箍筋具有一第三二維結構，該第三二維結構於該設置面上的投影區域係位於該第一二維結構於該設置面上的投影區域內。

在另一實施例中，第一二維結構更包括複數個強化部，該等強化部係連接於該等彎折部且形成一封閉多邊形，該等線形圍束部、該等強化部與該等彎折部係以一條鋼筋連續彎折而形成。

在另一實施例中，每個該等強化部所形成的封閉多邊形為三角形。

在另一實施例中，每個該等強化部所形成的封閉多邊形為四邊形。

在另一實施例中，該等強化部於設置面的投影區域係與圓形圍束部於設置面的投影區域重疊或不重疊。

在另一實施例中，雙核心鋼筋結構包括複數個第一箍筋以及複數個第二箍筋，該等第一箍筋的該第一二維結構與該第二箍筋的該第二二維結構係沿該等主筋的延伸方向彼此交錯配置。

本發明提供一種耐震結構柱，本發明的耐震結構柱的一實施例包括前述之雙核心鋼筋結構以及一混凝土結構，混凝土結構具有柱體狀且包覆結合於該雙核心鋼筋結構。

本發明的耐震結構柱及其雙核心鋼筋結構，由於在主筋上圍繞由一根鋼筋所彎折形成的一筆式第一箍筋及第二箍筋，與主筋結合後可 以產生雙重的強化作用，使得以本發明的雙核心鋼筋結構所形成的耐震結構柱相較於傳統SRC結構可以承受更大的剪應力，藉此可以提高樑與柱的耐震程度。另外，由於本發明的雙核心鋼筋結構是以雙層的一筆式的第一箍筋與第二箍筋構成樑與柱中間的鋼筋籠結構，箍筋與主筋可以使用簡單的方式結合組裝，容易管控施工品質，能夠藉此避免現有的鋼骨結構由於施工的瑕疵所導致結構強度降低的問題。

10:主筋

20:第一箍筋

21:第一二維結構

22:線形圍束部

23:彎折部

24、25:錨定彎鉤

26:加強部

30:第二箍筋

31:第二二維結構

32:圓形圍束部

40:第三箍筋

41:第三二維結構

50:橫向繫筋

S1:第一特徵長度

S2:第二特徵長度

S:設置面

100:雙核心鋼筋結構

200:混凝土結構

圖1是本發明的雙核心鋼筋結構的第一實施例的俯視圖。

圖2是本發明的雙核心鋼筋結構的第二實施例的俯視圖。

圖3是本發明的雙核心鋼筋結構的第三實施例的俯視圖。

圖4是本發明的雙核心鋼筋結構的第四實施例的俯視圖。

圖5是本發明的雙核心鋼筋結構的第五實施例的俯視圖。

圖6是本發明的雙核心鋼筋結構的第六實施例的俯視圖。

圖7是本發明的雙核心鋼筋結構的第七實施例的俯視圖。

圖8是本發明的耐震結構柱的一實施例的立體圖。

以下，針對本創作有關之耐震結構柱及其雙核心鋼筋結構構成及技術內容等，列舉各種適用的實例並配合參照隨文所附圖式而加以詳細地說明；然而，本創作當然不是限定於所列舉之該等的實施例、圖式或詳細說明內容而已。

再者，熟悉此項技術之業者亦當明瞭：所列舉之實施例與所附之圖式僅提供參考與說明之用，並非用來對本創作加以限制者；能夠基於該等記載而容易實施之修飾或變更而完成之創作，亦皆視為不脫離本創作之精神與意旨的範圍內，當然該等創作亦均包括在本創作之申請專利範圍內。

另外，為了對本創作的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本創作的具體實施方式。有關本創作之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者；而關於本創作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各實施例的詳細說明中，將可清楚呈現，以下實施例所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」等，僅是參考附加圖示的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本創作；再者，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的元件標號。

請參閱圖1，其表示本發明的雙核心鋼筋結構的第一實施例。本實施例的雙核心鋼筋結構100包括複數個主筋10、至少一第一箍筋20以及至少一第二箍筋30。

複數個主筋10設置在一設置面S上，複數個主筋10係插設於設置面S上，而且複數個主筋10係沿著與設置面S垂直的方向延伸。複數個主筋10係在設置面S上對應於樑或柱的形狀沿著一封閉的幾何形狀的邊緣排列，本實施例的。但是本發明不限於此，複數個主筋10也可以是沿著一圓形的邊緣排列或排列成一陣列，視整體強度設計或施工需求而定。

第一箍筋20係以一根鋼筋連續彎折而形成一第一二維結構21。第一二維結構21為封閉的形狀，即第一箍筋20的兩端相接重疊，第一二維結構21具有一第一特徵長度S1，本實施例的第一二維結構21為封閉的 正方形，因此第一特徵長度S1為正方形的邊長。第一二維結構21包括複數個線形圍束部22以及複數個彎折部23，線形圍束部22呈直線狀，彎折部23呈圓角彎折狀，彎折部23的兩端分別連接於相鄰的線形圍束部22，同樣地線形圍束部22的兩端分別連接於相鄰的彎折部23，藉此形成線形圍束部22與彎折部23沿著封閉的形狀交錯配置的結構。第一箍筋20圍繞主筋10設置，而且至少是每個彎折部23對應地結合於主筋10，本實施例中，線形圍束部22也與主筋10結合。本實施例的第一箍筋20的兩端分別形成錨定彎鉤24、25，錨定彎鉤24、25連接於線形圍束部22且與線形圍束部22間形成135度的彎角，兩個錨定彎鉤24、25結合於同一主筋10。第一箍筋20係以鋼絲縛繫或焊接的方式固定於主筋10。本實施例的第一二維結構21為一封閉的四邊形，因此具有四個線形圍束部22，三個彎折部23以及兩個彼此相對設置的錨定彎鉤24、25。

第二箍筋30包括以一根鋼筋彎折而形成的第二二維結構31。第二二維結構31為幾何結構或者是螺旋狀結構，第二二維結構31具有一第二特徵長度S2，該第二特徵長度S2定義為該第二二維結構31投影於設置面S上的投影區域時所構成之圖形的等效直徑；舉例來說，本實施例的第二二維結構31為圓形，因此第二特徵長度S2為圓形的直徑。本實施例的第二二維結構31包括一圓形圍束部32。第二箍筋30的第二二維結構31設置在第一箍筋20的第一二維結構21內，即第二二維結構31在設置面S上的投影區域位於第一二維結構21在設置面S上的投影區域內且該第二箍筋30的幾何形心與該第一箍筋20的幾何形心重疊。本實施例的第二箍筋30的圓形圍束部32圍繞部分的主筋10，由於第二二維結構31的圓形圍束部32係內接於第一二維結構21的四邊形，因此圓形圍束部32係結合於與線形圍束部22對應的主筋10。如此，本實施例至少需設置八根主筋10，其中四根主筋供第一二 維結構21的彎折部23結合，另外四根主筋10供第一二維結構21的線形圍束部22及第二二維結構31的圓形圍束部32結合。

本實施例的第二二維結構31的圓形圍束部32的直徑與第一二維結構21的正方形的邊長相同，因此第二二維結構31的第二特徵長度S2是等於第一二維結構21的第一特徵長度S1。

另外，雖然本實施例的第一二維結構21為正方形，第二二維結構31為圓形，但不限於此，在另一實施例中也可以是第一二維結構21為圓形，第二二維結構31為正方形，第二二維結構31係內接於第一二維結構21。如此主筋10可以排列成圓形，供第一二維結構21及第二二維結構31與主筋10結合。

請參閱圖2，其表示本發明的雙核心鋼筋結構的第二實施例。本實施例的部分結構與第一實施例相同，因此相同的元件給予相同的符號並省略其說明。本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的第二箍筋30的第二二維結構31的圓形直徑小於第一箍筋20的第一二維結構21的正方形邊長，即第二二維結構31的第二特徵長度S2小於第一二維結構21的第一特徵長度S1，而且本實施例的第二特徵長度S2等於第一特徵長度S1的一半，即S2=0.5S1。另外，本實施例的主筋10除了沿著正方形的邊緣排列以外，在正方形的內部也設置若干主筋10以供結合第二箍筋30。

因此第二箍筋30的第二二維結構31的第二特徵長度S2的最大值是與第一特徵長度S1相等，另外為了使第二箍筋30能夠發揮增加結構強度的作用，第二特徵長度S2最好是不小於第一特徵長度S1的一半，即第二特徵長度S2具有以下的範圍：0.5S1≦S2≦S1。

在另一實施例中，第一箍筋20的第一二維結構21也可以是矩形，即第一二維結構21具有長度較長的長邊與長度較短的短邊。第二箍 筋30的第二二維結構31的直徑的最大值是與第一二維結構21的短邊的長度相等，即第一二維結構21的短邊的長度為第一二維結構21的第一特徵長度S1。

請參閱圖3，其表示本發明的雙核心鋼筋結構的第三實施例。本實施例的部分結構與第一實施例相同，因此相同的元件給予相同的符號並省略其說明。本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的雙核心鋼筋結構100的第一箍筋20的第一二維結構21為一隻鋼筋所彎摺而成的九宮格狀的結構，其同樣也包括多個線形圍束部22及彎折部23。

請參閱圖4，其表示本發明的雙核心鋼筋結構的第四實施例。本實施例的部分結構與第一實施例相同，因此相同的元件給予相同的符號並省略其說明。本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的雙核心鋼筋結構100更包括兩個第三箍筋40，第三箍筋40係以一根鋼筋彎折而形成一第三二維結構41，第三二維結構41為矩形，即第三二維結構41包括長度較長的長邊以及長度較短的短邊，本實施例中，第三二維結構41的短邊與第一二維結構21的側邊在放置面S上的投影位置是重疊，第三二維結構41的長邊橫跨第一二維結構21的兩個相對設置的側邊。

請參閱圖5，其表示本發明的雙核心鋼筋結構的第五實施例。本實施例的部分結構與第一實施例相同，因此相同的元件給予相同的符號並省略其說明。本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的雙核心鋼筋結構100更包括複數個橫向繫筋50，橫向繫筋50呈直線狀，並且在兩端設有錨定彎鉤，橫向繫筋50的兩個錨定彎鉤分別扣住兩根主筋10，本實施例的橫向繫筋50係分別扣住與第一箍筋20的第一二維結構21的線形圍束部22對應的主筋10上，即橫向繫筋50在設置面S上的投影係跨設於第一二維結 構21的相對設置的線形圍束部22。因此複數個橫向繫筋50可以設置在兩個垂直的方向上而且彼此交叉排列設置。

在上述第三實施例至第五實施例中，第二箍筋30的第二二維結構31的第二特徵長度S2是等於第一二維結構21的第一特徵長度S1，但並不以此為限，特別是當第二箍筋30的第二二維結構31的第二特徵長度S2小於第一箍筋20的第一二維結構21的第一特徵長度S1時，較佳為採用第三實施例至第五實施例中任一種的結構配置，能夠使整體結構更為穩固。

請參閱圖6，其表示本發明的雙核心鋼筋結構的第六實施例。本實施例的部分結構與第一實施例相同，因此相同的元件給予相同的符號並省略其說明。本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的雙核心鋼筋結構100的第一箍筋20更包括複數個加強部26，加強部26連接於線形圍束部22及彎折部23。加強部26形成一封閉多邊形，而且加強部26與線形圍束部22及彎折部23是由一根鋼筋連續彎折而形成，加強部26位在第一二維結構21的內部，即加強部26在設置面S上的投影區域位在第一二維結構21在設置面S上的投影區域的內部。加強部26圍繞與彎折部23結合的主筋10以及部分與線形圍束部22結合的主筋10，藉此加強第一箍筋20的角部的結構強度。本實施例的加強部26為三角形，更進一步說，本實施例的加強部26為等邊直角三角形。本實施例的加強部26在設置面S上的投影區域與第二二維結構31在設置面S上的投影區域不重疊。

本實施例的加強部26也可以應用於第二實施例，即第二箍筋30的第二二維結構31的第二特徵長度S2小於第一箍筋20的第一二維結構21的第一特徵長度S1。

請參閱圖7，其表示本發明的雙核心鋼筋結構的第七實施例。本實施例的部分結構與第一實施例相同，因此相同的元件給予相同的符號 並省略其說明。本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的雙核心鋼筋結構100的第一箍筋20更包括複數個加強部26，本實施例的加強部26也是連接於線形圍束部22及彎折部23而形成一封閉多邊形。本實施例的加強部26為四邊形，更進一步說，本實施例的加強部26為正方形。本實施例的加強部26在設置面S上的投影區域與第二二維結構31在設置面S上的投影區域為重疊。

本實施例的加強部26也可以應用於第二實施例，即第二箍筋30的第二二維結構31的第二特徵長度S2小於第一箍筋20的第一二維結構21的第一特徵長度S1。

請參閱圖8，其表示本發明的耐震結構柱的一實施例。本實施例的耐震結構柱是以第一實施例的雙核心鋼筋結構100為核心，複數個第一箍筋20及複數個第二箍筋30交錯地沿著主筋10的延伸方向排列，並且在雙核心鋼筋結構100外部設置模板後，以混凝土灌漿並固化而形成混凝土結構200，使混凝土結構200包覆並結合於雙核心鋼筋結構100而形成耐震結構柱。

在另一實施例中，第二箍筋30也可以形成螺旋狀的立體結構，即以一根長度足夠的鋼筋除了二維連續彎折以外，也沿著主筋10的延伸方向彎折而形成螺旋狀的立體結構，並且設置於第一箍筋20內，藉此形成雙核心的鋼筋結構。

雖然本實施例的耐震結構柱是以雙核心鋼筋結構的第一實施例為做說明，但本發明的耐震結構柱不限於此，耐震結構柱也可以應用雙核心鋼筋結構的第二實施例、第三實施例、第四實施例及第五實施例。

本發明的耐震結構柱及其雙核心鋼筋結構，由於在主筋上圍繞由一根鋼筋所彎折形成的一筆式第一箍筋及第二箍筋，與主筋結合後可 以產生雙重的強化作用。當地震發生時，地震波的橫向波衝擊至建築物時，使得以本發明的雙核心鋼筋結構所形成的耐震結構柱相較於現有只有一層鋼筋籠的樑或柱可以承受更大的剪應力，藉此可以提高樑與柱的耐震程度。當地震的縱向波衝擊建築物時，雙重箍筋的結構可以增加樑或柱的鋼筋結構的承受力，避免主筋產生挫曲的現象。

另外，由於本發明的雙核心鋼筋結構是以雙層的一筆式的第一箍筋與第二箍筋構成樑與柱中間的鋼筋籠結構，箍筋與主筋可以使用簡單的方式結合組裝，容易管控施工品質，能夠藉此避免現有的鋼骨結構由於施工的瑕疵所導致結構強度降低的問題。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明之申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

10:主筋

20:第一箍筋

21:第一二維結構

22:線形圍束部

23:彎折部

24、25:錨定彎鉤

30:第二箍筋

31:第二二維結構

32:圓形圍束部

40:第三箍筋

S1:第一特徵長度

S2:第二特徵長度

S:設置面

100:雙核心鋼筋結構

Claims (10)

1. 一種雙核心鋼筋結構，其包括：複數個主筋，設置於一設置面且沿與該設置面垂直的方向延伸；至少一第一箍筋，其係以一根鋼筋彎折而形成一封閉的第一二維結構，該第一二維結構係圍繞至少部分該等主筋；以及至少一第二箍筋，其係以一根鋼筋彎折而形成一第二二維結構，該第二二維結構係圍繞至少部分該等主筋，且該第二二維結構於該設置面上的投影區域係位於該第一二維結構於該設置面上的投影區域內；其中該第一二維結構包括複數個線形圍束部以及複數個彎折部，每個該彎折部連接兩個相鄰的該線形圍束部，該第二二維結構為封閉幾何結構或者是螺旋狀結構，該等主筋係至少結合於該第一箍筋中的該等彎折部以及該第二二維結構。
2. 如請求項1所述之雙核心鋼筋結構，其中該第一二維結構具有一第一特徵長度，該第二二維結構具有一第二特徵長度，且該第一特徵長度與該第二特徵長度符合以下關係式：0.5×S1≦S2≦S1；式中，S1為該第一特徵長度，S2為該第二特徵長度。
3. 如請求項2所述之雙核心鋼筋結構，其中該第一特徵長度為該線形圍束部的長度，該第二特徵長度為該第二二維結構投影於該設置面上時所構成之圖形的等效直徑。
4. 如請求項1所述之雙核心鋼筋結構，其中更包括複數個橫向繫筋，該等橫向繫筋係跨設於該第一二維結構的兩個相對的該線形圍束部。
5. 如請求項1所述之雙核心鋼筋結構，其中該第一二維結構為封閉多邊形結構或宮格狀結構。
6. 如請求項1所述之雙核心鋼筋結構，其更包括複數個第三箍筋，每個該第三箍筋具有一第三二維結構，該第三二維結構於該設置面上的投影區域係位於該第一二維結構於該設置面上的投影區域內。
7. 如請求項1所述之雙核心鋼筋結構，其中該第一二維結構更包括複數個強化部，該等強化部係連接於該等彎折部且形成一封閉多邊形，該等線形圍束部、該等強化部與該等彎折部係以一條鋼筋連續彎折而形成，並且該等強化部於該設置面的投影區域係與該第二二維結構於該設置面的該投影區域重疊或不重疊。
8. 如請求項7所述之雙核心鋼筋結構，其中各該強化部所形成的該封閉多邊形為三角形、或四邊形。
9. 如請求項1所述之雙核心鋼筋結構，其中包括複數個第一箍筋以及複數個第二箍筋，該等第一箍筋的該第一二維結構與該第二箍筋的該第二二維結構係沿該等主筋的延伸方向彼此交錯配置。
10. 一種耐震結構柱，其包括：如請求項1至9中任一項所述之雙核心鋼筋結構；以及一混凝土結構，其具有柱體狀且包覆結合於該雙核心鋼筋結構。

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