TWI771147B

TWI771147B - 梁柱接頭結構

Info

Publication number: TWI771147B
Application number: TW110129646A
Authority: TW
Inventors: 尹衍樑; 王瑞禎; 陳智軒
Original assignee: 潤弘精密工程事業股份有限公司
Priority date: 2021-01-08
Filing date: 2021-01-08
Publication date: 2022-07-11
Also published as: TW202227702A

Abstract

本申請係關於一種梁柱接頭，包括：一中空矩形鋼框體，包括一第一側壁、一第二側壁、一第三側壁以及一第四側壁，其中該第一側壁與該第三側壁相對設置，且該第二側壁與該第四側壁相對設置，該第一側壁在長度方向上的中心位置與該第三側壁在長度方向上的中心位置界定一第一軸線，該第二側壁在長度方向上的中心位置與該第四側壁在長度方向上的中心位置界定一第二軸線；以及複數個H型鋼結構，該複數個H型鋼結構每一者分別固接至該第一側壁、該第二側壁、該第三側壁、或該第四側壁之一外表面上。

Description

梁柱接頭結構

本申請係關於一種梁柱接頭結構，特別是關於一種具有中空矩形鋼框體，且中空矩形鋼框體之側面固接有H型鋼結構之梁柱接頭結構。

傳統現場澆置的鋼筋混凝土(RC)建築物構築方式需等待建築物每一層混凝土的強度到達預定強度後方能逐層向上施工，耗費時間，不僅如此，由於需有大量工人於施工現場捆紮、組模及灌漿等流程，因此施工品質掌控不易，易受到工人素質及天候影響。

相較之下，鋼骨鋼筋混泥土(SRC)建築物構築方式可大幅減少工程時間，然而，若全部結構梁與結構柱皆採用鋼骨結構，將耗費大量鋼材，提高建置成本。為解決上述問題，結合混凝土預鑄結構和鋼骨結構的工法應運而生。在操作上，工作人員在工廠預先完成鋼筋混凝土預鑄柱並運送至建築現場吊裝，再於建築現場接合鋼骨梁柱接頭，並於鋼骨梁柱接頭處接合鋼梁，以節省鋼材並降低建置成本及時間。

然而，建築物在設計之時，因應基地形狀的限制與所需空間規劃方式的需求，鋼骨梁的中央軸線未必與梁柱接頭區域的水平中央軸線對準，而將形成偏心梁的結構形式。因此，如何提出一種鋼構梁柱接頭結構，能夠快速與預鑄柱接合，並能夠為建築設計在結構體上提供彈性化的非對稱梁(或可稱偏心梁)的梁柱接頭設計，俾能提供充分的空間利用且提供充分強度及耐震度，實為業界所長久企盼。

本申請提供一種梁柱接頭，包括：一中空矩形鋼框體，包括一第一側壁、一第二側壁、一第三側壁以及一第四側壁，其中該第一側壁與該第三側壁相對設置，且該第二側壁與該第四側壁相對設置，該第一側壁在長度方向上的中心位置與該第三側壁在長度方向上的中心位置界定一第一軸線，該第二側壁在長度方向上的中心位置與該第四側壁在長度方向上的中心位置界定一第二軸線；以及複數個H型鋼結構，該複數個H型鋼結構每一者分別固接至該第一側壁、該第二側壁、該第三側壁、或該第四側壁之一外表面上。

本申請提供之梁柱接頭之一實施例中，每一該複數個H型鋼結構的腹板包含一列沿高度方向排列之孔洞，該梁柱接頭更包含：一第一主螺旋箍筋，其經由該等孔洞，穿越該複數個H型鋼結構的腹板，並設置於該複數個H型鋼結構的上下翼板之間；以及複數個第一副螺旋箍筋，設置於該第一主螺旋箍筋的周緣並與該第一主螺旋箍筋部分重疊；其中該中空矩形鋼框體位於該第一主螺旋箍筋中，且該複數個第一副螺旋筋位於該中空矩形鋼框體的外側。

基於上述實施例，本申請得以提供一種能夠與一預鑄柱體(或傳統工法澆築之柱體)快速結合之梁柱接頭，而形成完整之梁柱接頭結構。

此外，基於上述實施例，本申請得以提供一種能夠具有非對稱梁柱接頭結構之建築結構體，以利建築空間設計之彈性及有效運用。

1:梁柱接頭

1':梁柱接頭

10:中央矩形鋼框體

10':中央矩形鋼框體

11:第一側壁

11':第一側壁

12:第二側壁

12':第二側壁

13:第三側壁

13':第三側壁

14:第四側壁

14':第四側壁

15:第一鋼板

15':第一鋼板

16:第二鋼板

16':第二鋼板

17:通孔

17':通孔

18:缺口

18':缺口

19':穿孔

20':穿孔

21:H型鋼結構

21':H型鋼結構

22:H型鋼結構

22':H型鋼結構

23:H型鋼結構

23':H型鋼結構

24:H型鋼結構

24':H型鋼結構

31:第一主螺旋箍筋

32:第一副螺旋箍筋

4:預鑄柱結構體

41:柱體

42:上表面

43:鋼筋

44:第二主螺旋箍筋

45:第二副螺旋箍筋

46:可調整固定件

46':可調整固定件

A1:上翼板

A1':上翼板

A2:下翼板

A2':下翼板

A3:腹板

A3':腹板

D1:距離

H1:孔洞

H2:孔洞

H3:孔洞

S:空間

X1:第一軸線

X1':第一軸線

X2:第二軸線

X2':第二軸線

以下所描述的附圖僅是出於例示性目的，並非欲以任何方式限制本揭露之範疇。

圖1A展示本申請一較佳實施例之梁柱接頭示意圖。

圖1B展示依據本申請另一較佳實施例之梁柱接頭示意圖。

圖2至圖7係展示依據本申請之一較佳實施例之梁柱接頭與預鑄柱結構體接合，並經澆置混凝土後完成完整之梁柱接頭結構之過程的示意圖。

圖8展示依據本申請又一較佳實施例之梁柱接頭示意圖。

圖9展示依據本申請又一較佳實施例之梁柱接頭示意圖。

圖10至圖12係展示圖9梁柱結頭與圖4所示之預鑄柱結構體接合，並經澆置混凝土後完成完整之梁柱接頭結構之過程的示意圖。

下文將參照圖式詳細描述本揭露之實施方式，其包含多種實施例。應注意的是，本案實施方式之內容僅用於例示本揭露的一種具體態樣，並非限制本案所請揭露之範圍。

圖1A展示本申請一較佳實施例之梁柱接頭。如圖1A所示，梁柱接頭1具有一中空矩形鋼框體10，該中空矩形鋼框體由一第一側壁11、一第二側壁12、一第三側壁13以及一第四側壁14所組成，第一側壁11與該第三側壁13係相對設置，且第二側壁12與第四側壁14相對設置。第一側壁11在其長度方向上的中央位置，與第三側壁在長度方向上的中央位置共同界定一第一軸線X1，而第二側壁在長度方向上的中央位置與第四側壁在長度方向上的中央位置則共同界定一第二軸線X2。

如圖1A所示，梁柱接頭1另具有複數個H型鋼結構21、22、23及24。H型鋼結構21、22、23及24之各者分別由一上翼板A1、一下翼板A2及一腹板A3組成。又，複數個H型鋼結構21、22、23及24之每一者分別固接至第一側壁11、第二側壁12、第三側壁13、及第四側壁14之一外表面上。在圖1A所示的實施例中，H型鋼結構21、22、23及24之各者之長度方向中軸線分別對準所固接於其上的第一側壁11、第二側壁12、第三側壁13、及該第四側壁14之第一軸線X1或第二軸線X2，並呈現H型鋼結構21與H型鋼結構23相對於中央矩形鋼框體10對稱配置的型態，以及H型鋼結構22與H型鋼結構24相對於中央矩形鋼框體10對稱配置的型態。

然而，本申請並不限定H型鋼結構之長度方向中軸線必須與第一軸線X1或該第二軸線X2對齊。如圖1B所示之依據本申請另一較佳實施例之梁柱接頭，其中H型鋼結構21、22、23及24之長度方向中軸線均未對齊第一軸線X1或第二軸線X2。在本申請中，附接至矩形鋼框體10之H型鋼結構之每一者是否對齊第一軸線X1或第二軸線X2，端視實際空間設計及結構設計之需要而定。然而，在H型鋼結構接至中央矩形鋼框體10之一側壁時不對齊該側之中央軸線的實施例中，該H型鋼結構之上翼板A1或下翼板A2，在其長度方向上的一邊側，距離中央矩形鋼框體10之側壁(例如在圖1B中之第一側壁)，應具有至少大於10公分之範圍的一距離D1。

在圖1A及圖1B所揭露的梁柱接頭中，進一步包括固定於接近中空矩形鋼框體10中的頂部位置處的一第一鋼板15，以及固定於接近中空矩形鋼框體10中的底部位置處的一第二鋼板16。第一鋼板15及第二鋼板16分別於其各自中心處包含一通孔17於其中。中空矩形鋼框體10之第一側壁11、第二側壁12、第三側壁13、第四側壁14、第一鋼板15及第二鋼板16圍繞形成一內部空間。又，該第一鋼板及該第二鋼板的四個角落位置均形成一缺口18，該等缺口18係用以自第一鋼板15之中心處之通孔17中澆置混凝土時，使在中空矩形剛框體10中的空氣能夠自缺口18處順利排出，以避免混凝土澆置成形後的品質不佳。

在本申請的其他實施例中，中空矩形鋼框體10之各側壁上，某些側壁設有H型鋼結構，其他側壁則不具有H型鋼結構。舉例而言，H型鋼結構可依據需要設置於第一側壁11、第二側壁12、第三側壁13、及第四側壁14之各者或僅設置於部分的側壁上。如圖2所示之另一實施例所展示，中空矩形框體10之第一側壁11並不具有H型鋼結構，而第二側壁12、第三側壁13、及第四側壁14則分別設置有H型鋼結構22、23及24，且H型鋼結構22、23及24皆未在中央矩形鋼體10的中軸線上，而呈現不對稱的設置方式。

圖2至圖7係展示依據本申請之一較佳實施例之梁柱接頭1與預鑄柱結構體4接合，並經澆置混凝土後完成完整之梁柱接頭結構之過程示意圖。在圖2所示的例示性實施例中，梁柱接頭1依據需求具有三根H型鋼結構22、23、24，且該H型鋼結構結並未對齊中空矩形鋼框體10的第一軸線X1或第二軸線X2。此外，由圖2可見，複數個H型鋼結構22、23及24之各者之腹板A3包含一列沿高度方向排列之孔洞H1，而一第一主螺旋箍筋31則經由在H型鋼結構22、23、24之各者之腹板上的孔洞H1，螺旋穿越H型鋼結構22、23、24之腹板A3的孔洞H1，第一主螺旋箍筋31設置於H型鋼結構之各者的上翼板A1及下翼板A2之間。此外，第一主螺旋箍筋31包圍中空矩形鋼框體10，使中央矩形鋼框體10位於第一主螺旋箍筋31中。另外，鄰近中央矩形鋼框體10的外側或四個角隅處分別具有一第一副螺旋箍筋32，且每一第一副螺旋箍筋32分別與第一主螺旋箍筋31部分重疊相交。此外，在中空矩形鋼框體10之第一側壁11、第二側壁12、第三側壁13、第四側壁14、第一鋼板15及第二鋼板16所圍繞形成之內部空間中，可不具有任何箍筋。

現參照圖3所展示之預鑄柱結構體。預鑄柱結構體4包含已預鑄完成的柱體41，以及從柱體41之上表面42突伸出的接續用之複數根鋼筋43，該等複數根鋼筋42大致分布於柱體41之上表面42靠近四周的區域，並在上表面42的上方圍繞形成一空間S，空間S之大小則足以容納圖2之中空矩形鋼框體10。此外，預鑄柱結構體4可進一步包含圈繞複數根鋼筋43的一第二主螺旋箍筋44，及複數個分別圈繞複數根鋼筋42的第二副螺旋箍筋45。由圖3中可知，第二副螺旋箍筋45之每一者分別圈繞位於柱體41之角隅處的複數根鋼筋43，且第二主螺旋箍筋44除了圈繞其餘的鋼筋43之外，亦可圈繞每個第二副螺旋箍筋45所圈繞的複數根鋼筋43的一或多者(在圖3所示之實施例為一者)，而致使第二主螺旋箍筋44與第二副螺旋箍筋45重疊相交。第二主螺旋箍筋44與第二副螺旋箍筋45之圈數在圖4中展示為三圈，但本申請並不限定第二主螺旋箍筋44與第二副螺旋箍筋45之圈數，而可依據實際需要調整第二主螺旋箍筋44與第二副螺旋箍筋45之圈數。

又，複數根鋼筋43中的一些可具有套設於其上之可調整固定件46。套設有可調整固定件46的鋼筋43，其位置係對應於圖2中的H型鋼結構22、23、24之下翼板A2之位置。可調整固定件46套設於鋼筋43之位置係可經調整，以使得當圖2所示之梁柱接頭1安置至圖3之預鑄柱結構體4之預定位置時，H型鋼結構22、23、24保持在所容許的水平精度內。

圖4至圖7係展示梁柱結頭1與預鑄柱結構體4接合之方式的示意圖。如圖4所示，梁柱接頭1吊裝至預鑄柱結構體4之上方時，預鑄柱結構體4之上表面42上突伸的部分鋼筋43對準梁柱接頭1之H型鋼結構22、23、24之下翼板A2上之相對應孔洞H2插入，並且梁柱接頭1之中央矩形鋼框體10正好對應容納於分布於柱體41之上表面42靠近四周的區域之複數根鋼筋43所圍繞形成的空間S中。此外，在圖4所示之實施例中，梁柱接頭1之第一副螺旋鋼筋32之每一者分別圈繞位於柱體41之角隅處的複數根鋼筋43，且梁柱接頭1之第一主螺旋箍筋31除了圈繞柱體41之其餘的鋼筋43之外，亦可圈繞柱體41之每一第一副螺旋箍筋32所圈繞的複數根鋼筋43的一或多者(在圖4中為其中一者)。在圖4所示的實施例中，梁柱接頭1之第一主螺旋箍筋31及複數個第一副螺旋箍筋32所分別圈繞的鋼筋43，與預鑄柱結構體4上之第二主螺旋箍筋44及複數個第二副螺旋箍筋45所分別圈繞的鋼筋43相同。

隨後，在下降梁柱接頭1以與預鑄柱結構體4接合的過程中，保持第一主螺旋箍筋31及複數個第一副螺旋箍筋32所分別圈繞的鋼筋43，與預鑄柱結構體4上之第二主螺旋箍筋44及複數個第二副螺旋箍筋45所分別圈繞的鋼筋43相同，並且預鑄柱結構體4之上表面42上突伸之已插入H型鋼結構22、23、24之下翼板A2上之相對應孔洞H2的部分鋼筋43，穿出H型鋼結構22、23、24之上翼板A1上之相對應孔洞H3，如圖5所示。在圖5中，當下降梁柱接頭結構1至可調整固定件46套設於鋼筋43之位置時，梁柱接頭結構1下降至可調整固定件46抵頂H型鋼結構22、23、24之下翼板A2下緣之高度，以將梁柱接頭結構1固定在離預鑄柱體4之上表面42之一預定高度上。隨後，如圖6所示，以複數個固定件46'分別套設於突伸出H型鋼結構22、23、24之上翼板A1上之孔洞H3的複數根鋼筋43上，並施加適當的固定扭矩以固定梁柱接頭結構1。之後，如圖7所示，以模板(未顯示)圍封預鑄柱體4上方之梁柱接頭結構1之區域，並澆置混凝土使之達到預定強度後拆模，以完成預鑄柱體4與梁柱結構1結合之梁柱接頭結構。

圖8展示本申請另一較佳實施例之梁柱接頭。如圖8所示，梁柱接頭1'同樣具有一中空矩形鋼框體10'，該中空矩形鋼框體10'由一第一側壁11'、一第二側壁12'、一第三側壁13'以及一第四側壁14'所組成，第一側壁11'與該第三側壁13'係相對設置，且第二側壁12'與第四側壁14'相對設置。第一側壁11'在其長度方向上的中央位置，與第三側壁在長度方向上的中央位置界定一第一軸線X1'，而第二側壁在長度方向上的中央位置與第四側壁在長度方向上的中央位置則界定一第二軸線X2'。

如圖8所示，梁柱接頭1’另具有複數個H型鋼結構21'、22'、23'及24'。H型鋼結構21'、22'、23'及24'之各者分別由一上翼板A1'、一下翼板A2'及一腹板A3'組成。又，複數個H型鋼結構21'、22'、23'及24'之每一者分別固接至第一側壁11'、第二側壁12'、第三側壁13'、及第四側壁14'之一外表面上。在本申請中，並未限定H型鋼結構21'、22'、23'及24'之各者之長度方向中軸線必須分別對準所固接於其上的第一側壁11'、第二側壁12'、第三側壁13'、及該四側壁14'之第一軸線X1'或第二軸線X2'。例如在圖8中，H型鋼結構21'、22'、23'及24'之各者之長度方向中軸線均未對準第一軸線X1'或第二軸線X2'，而呈現不對稱的配置的型態。然而，如同圖8所示，若H型鋼結構為不對稱配置的型態，則H型鋼結構之翼板部分，在其長度方向上的一邊側，距離矩形鋼框體10'之一垂直側緣，應具有至少大於10公分的一距離D1'。

在圖8所揭露實施例的梁柱接頭1’中，皆進一步包括固定於接近中空矩形鋼框體10’中的頂部位置處的一第一鋼板15’，以及固定於接近中空矩形鋼框體10’中的底部位置處的一第二鋼板16’。中空矩形鋼框體10’之第一側壁11’、第二側壁12’、第三側壁13’、第四側壁14’、第一鋼板15’及第二鋼板16’圍繞形成一內部空間。又，第一鋼板15’及第二鋼板16’分別於其各自中心處包含一通孔17’於其中，且該第一鋼板及該第二鋼板的四個角落位置均形成一缺口18’，該等缺口18’係用以自第一鋼板15’之中心處之通孔17’中澆置混凝土時，使在中空矩形剛框體10’中的空氣能夠自缺口18’處順利排出，以避免混凝土澆置成形後品質不佳。此外，如圖8所示，在第一鋼板15’及第二鋼板16’上，分別具有上下位置對準之複數個穿孔19’及20’，以供如前所述之預鑄柱體之上表面42突伸出的複數根鋼筋43，在梁柱接頭1'被吊裝至預鑄柱體上時，分別穿過對應位置之穿孔19’及20’。

在本申請其他實施例中，中空矩形鋼框體10'之各側壁上並不一定具有H型鋼結構，亦即H型鋼結構可依據需要設置於第一側壁11’、第二側壁12’、第三側壁13’、及第四側壁14’之各者或僅設置於部分的側壁上。如圖9所示，中空矩形框體10’之第一側壁11’並不具有H型鋼結構，而第二側壁12’、第三側壁13’、及第四側壁14’則分別設置有H型鋼結構22’、23’及24’，且H型鋼結構22’及24’係成不對稱的設置方式。

圖10至圖12係展示梁柱結頭1’與圖4所示之預鑄柱結構體4接合之方式的示意圖。如圖10所示，梁柱接頭1’之中央矩形鋼框體10’之長度及寬度皆小於預鑄柱結構體4之長度及寬度，惟當梁柱接頭結構1’吊裝至預鑄柱結構體4之上方時，預鑄柱結構體4之上表面42上突伸的複數根鋼筋43分別對準梁柱接頭1’之在中央矩形鋼框體10’的第一鋼板15’及第二鋼板16’之上下位置大致對齊之穿孔19’及20’。

隨後，如圖11所示，當梁柱接頭1'下降時，預鑄柱結構體4之上表面42上突伸之鋼筋43分別插入中空矩形鋼框體10’之第二鋼板16’之複數個穿孔20’，並自第一鋼板15’上之大致對齊之對應位置之穿孔19’(如圖10所示)穿出。

值得注意的是，當下降梁柱接頭1'至可調整固定件46套設於鋼筋43之位置時，可調整固定件46抵頂中空矩形鋼框體10'之第二鋼板16'之下表面，以將梁柱接頭結構1'固定在離預鑄柱體4之上表面42之一預定高度上。隨後，以複數個固定件46'分別套設於突伸出中空矩形鋼框體10'之第一鋼板15'的之對應穿孔19’之複數根鋼筋43上，並施加適當的固定扭矩以固定梁柱接頭1'。之後，如圖12所示，最後以模板(未顯示)圍封預鑄柱體4上方之梁柱接頭1'之區域，並澆置混凝土至預定強度後拆模，以完成預鑄柱體4與梁柱1'組合後的梁柱接頭結構。

值得注意的是，在此一實施例之中央矩形鋼框體10'與前述實施例之中央矩形鋼框體10之差異在於，此一實施例之中央矩形鋼框體10'的周緣並不具備任何箍筋。特別是，在中空矩形鋼框體10’之第一側壁11’、第二側壁12’、第三側壁13’、第四側壁14’、第一鋼板15’及第二鋼板16’所圍繞形成之內部空間中，可不具有任何箍筋。在此一實施例中，自預鑄柱體4之上表面42所突伸出之鋼筋43，分別穿過第二鋼板16'之穿孔20'及第一鋼板15'之穿孔19'，故該等鋼筋43之已被第一鋼板15'及第二鋼板16固定其位置且中央矩形鋼框體10'的各側壁11'-14'亦提供一定程度的混凝土圍束效果，因此毋須再以額外之箍筋圍束。

藉由使用本申請所提出具備中央矩形鋼框體之梁柱接頭結構，其與與預鑄柱體(或使用傳統建築模板澆鑄而成的柱體)之接合能夠更為快速簡便的實施。此外，亦得以經由簡單調整可調整固定件46位於鋼筋43上之位置，而調整各H型鋼結構的水平精度，以達成較佳的建築品質。

根據本申請揭露之梁柱接頭，得以使施工人員在建築現場將梁柱接頭與一預鑄柱體(或傳統工法澆築之柱體)快速結合，並經封模澆置混凝土，拆模後形成完整之梁柱接頭結構。

此外，根據本申請揭露之梁柱接頭，其得以具有不對稱的H型鋼分布結構，使得不管是建築師或結構技師，皆能夠對建築空間做更有效的空間設計。

雖然本申請已就其較佳實施例而言經闡述，但熟習此項技術者將明瞭，可在不背離如由隨附申請專利範圍所界定之本申請之範疇之情況下對所闡述實施例進行各種修改。