具螺旋箍的钢管混凝土结构的制作方法
【专利摘要】具螺旋箍的钢管混凝土结构的箱体具有底板、沿第一方向连接底板且沿横切第一方向并排设置于底板两侧的第一侧壁及第二侧壁，以及连接第一侧壁及第二侧壁相对底板的一面的顶板。多个第一剪力钉是围绕设置于箱体的内表面，且沿一连续环状路径间隔地排列。连续环状路径是由多个单位环状路径连接而成。每一单位环状路径具有顶边、底边、连接底边与顶边的第一侧边、以及连接顶边另一端的第二侧边，且第二侧边与次一单位环状路径的底边连接，单位环状路径间具有多个间隙。螺旋箍是设置于箱体内，其轴向是沿第一方向延伸。
【专利说明】具螺旋箍的钢管混凝土结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钢管混凝土结构；具体而言，本实用新型是关于钢管内包覆螺旋箍的钢管混凝土结构。
【背景技术】
[0002]随着建物高度提升，增加室内利用空间并顾及建物的安全性，以及钢筋混凝土的抗震性愈显重要。在一般的钢筋混凝土设计结构中，除了钢骨钢筋混凝土的设计外，还有填充型钢管混凝土的设计。相较于前者以钢骨作为承重及抗拉力的构件，以后者的结构而言，除了可由钢管提供混凝土围束力之外，还可进一步节省钢材用量。
[0003]然而目前的填充型钢管混凝土设计中，钢管部分的设计及应用方式较为单纯，其所能提供的强度仍然有限，不易满足实际设计及施工上的需求。特别是当长时间负重因轴向应力而容易产生包覆的钢板沿轴向外凸变形的情况。因此，为加强结构负重与耐震性，使钢板与混凝土在负重或受震时仍能有效结合，以提高整体结构强度则成为重要的课题。
【发明内容】
[0004]本实用新型的一目的是提供一种具螺旋箍的钢管混凝土结构，可提高结构强度。
[0005]钢管混凝土结构包含箱体、多个第一剪力钉及螺旋箍。箱体具有底板、沿第一方向连接底板且沿横切第一方向并排设置于底板两侧的第一侧壁及第二侧壁，以及连接第一侧壁及第二侧壁相对底板的一面的顶板。多个第一剪力钉是围绕设置于箱体的内表面，至少部分该第一剪力钉沿一连续环状路径间隔地排列。连续环状路径是由多个单位环状路径连接而成。每一单位环状路径具有顶边、底边、连接底边与顶边的第一侧边、以及连接顶边另一端的第二侧边，且第二侧边与次一单位环状路径的底边连接，该些单位环状路径间具有多个间隙。螺旋箍是设置于箱体内，其轴向沿第一方向延伸。当螺旋箍的各环分别伸入单位环状路径间的间隙时，该些第一剪力钉与该螺旋箍的各环交错设置。
[0006]如上述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，还包含多个隔板，设置于该箱体内，该些隔板的两侧分别连接该第一侧壁及该第二侧壁，并沿该第一方向间隔设置，该螺旋箍是分段设置于该些隔板间。
[0007]如上述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，该些隔板具有一穿孔及多个插置孔，该些插置孔是形成于该穿孔四周，以供主筋贯穿该些隔板，且该穿孔及该些插置孔是位于该螺旋箍围绕的范围内。
[0008]如上述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，还包含多个第二剪力钉，平均布设于该些隔板上。
[0009]如上述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，该箱体沿横切该第一方向的剖面为矩形，且该些第二剪力钉于该些隔板上分布呈一矩形。
[0010]如上述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，还包含多个工作筋沿该第一方向连接该螺旋箍的各环。
[0011]如上述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，该箱体沿横切该第一方向的剖面为矩形，该箱体内还设置有一第二螺旋箍与该螺旋箍部分重叠设置，该第二螺旋箍的轴向沿该第一方向延伸且该第二螺旋箍的各环分别伸入该些单位环状路径间的该些间隙。
[0012]如上述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，每一单位环状路径的该顶边、该底边、该第一侧边及该第二侧边朝该第一方向具有一偏移距离，该偏移距离为该些单位环状路径间的该些间隙的1/4。
[0013]关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实施方式及附图得到进一步的了解。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1至图2为本实用新型钢管混凝土结构的一实施例的示意图；
[0015]图3为第一剪力钉分布方式的示意图；
[0016]图4至图5A为本实用新型钢管混凝土结构吊放螺旋箍的一实施例的示意图；
[0017]图5B为本实用新型钢管混凝土结构吊放螺旋箍的另一实施例的示意图；
[0018]图6至图7为本实用新型钢管混凝土结构的组装示意图；
[0019]图8至图11为本实用新型钢管混凝土结构的不同实施例剖视图。
[0020]主要组件符号说明:
[0021]100钢管混凝土结构
[0022]101 箱体
[0023]102 底板
[0024]104 第一侧壁
[0025]106 第二侧壁
[0026]108 顶板
[0027]109设置线
[0028]110第一剪力钉
[0029]IlOa单位第一剪力钉
[0030]112 底边
[0031]114 第一侧边
[0032]116 第二侧边
[0033]118 顶边
[0034]120 隔板
[0035]122 穿孔
[0036]124插置孔
[0037]126 主筋
[0038]130螺旋箍
[0039]140第二剪力钉
[0040]150工作筋
[0041]160第二螺旋箍
[0042]a第一方向
[0043]d偏移距离
[0044]A1，B1，C1，D1，A2，B2 端点
[0045]D 间隙
【具体实施方式】
[0046]本实用新型提供一种钢管混凝土结构，通过多个斜向钢板于箱体内围绕成斜向钢板组，供用于桥墩等大尺寸柱体结构。本实用新型的钢管混凝土结构较佳于预铸厂进行，也可于施工现场进行。
[0047]图1至图2为本实用新型钢管混凝土结构100的一实施例的示意图。如图1所示，钢管混凝土结构100的箱体101具有底板102、沿第一方向a连接底板102且沿横切第一方向a并排设置于底板102两侧的第一侧壁104及第二侧壁106。在箱体101内表面预先进行弹线作业以划定多个设置线109，以供第一剪力钉110沿设置线109布设于箱体101内表面。设置线109可在箱体101组立前先分别于底板102、顶板108 (参见图6)、第一侧壁104及第二侧壁106进行丈量及弹线，也可以如图1所示，先将部分箱体101组装好，在箱体101内划上设置线109，再于未组装的部分(如顶板)另外划上设置线109。
[0048]此外，在箱体101内还设有多个隔板120，且隔板120的两侧分别连接第一侧壁104及第二侧壁106，并沿第一方向a间隔设置。于一实施例，隔板120是以成对方式设置于箱体101的一端，但亦可随实际箱体101长度调整每对隔板120的距离，或是在头尾两端各设置一对隔板120。隔板120具有穿孔122及多个插置孔124，穿孔122是为了灌浆所预留的孔洞，亦可视情形加设主筋，而插置孔124形成于穿孔122四周，以供主筋贯穿隔板120(参考图6)。如图1及图2所示，隔板120上还包含多个第二剪力钉140，其位于穿孔122及插置孔124之间，也就是，若以穿孔122为中心，第二剪力钉140的分布半径不大于插置孔124的分布半径。于一实施例中，第二剪力钉140是平均分布于隔板120上，并配合隔板120的剖面形状分布，例如隔板120为正方形，则第二剪力钉140大致分布为正方形的型式。通过前述第一剪力钉110并配合隔板120上的第二剪力钉140，可增加箱体101内表面与混凝土间，以及隔板120与混凝土间的结合力。
[0049]如图2所示，在弹线作业完成后，第一剪力钉110则沿设置线109布设于箱体101的内表面。第一剪力钉110的布设方式请进一步参考图3的示意图。如图3所示，第一剪力钉110是采用围绕设置方式沿连续环状路径间隔地排列，即第一剪力钉110以第一方向a为轴向形成多个环形。连续环状路径是由多个单位环状路径连接而成。每一单位环状路径具有顶边118、底边112、连接底边112与顶边118的第一侧边114，以及连接顶边118另一端的第二侧边116。换言之，连续环状路径中的顶边118、底边112、第一侧边114及第二侧边116是由划设在顶板108、底板102、第一侧壁104及第二侧壁106的设置线109共同形成。
[0050]如图3所示，为避免在吊放螺旋箍130时(参考图5A)与第一剪力钉110产生干涉，单位环状路径的各边相对于基准线(如图3虚线所示，表示与平面上两侧边垂直的线段)具有固定的偏移距离d，且单位第一剪力钉间具有多个间隙D。具体而言，单位环状路径的底边112上从端点Al到端点BI之间朝第一方向a的前进量为偏移距离d ;在第一侧边上从端点BI到端点Cl之间朝第一方向a的前进量为偏移距离d ;在顶边上从端点Cl到端点Dl之间朝第一方向a的前进量为偏移距离d ;接着，第二侧边116与次一单位环状路径的底边112连接，再从端点A2到端点B2重复上述方式朝第一方向a环绕。由图3可知，在第二侧边116上从端点Dl到端点A2之间朝第一方向a的前进量亦为偏移距离d。因此，从端点Al绕行到端点A2的总偏移距离，形成单位环状路径之间的间隙D。间隙D实质上为螺旋箍的螺距，以四边形剖面的箱体101而言，偏移距离d为间隙D的四分之一。由此，可避免吊放螺旋箍130时与第一剪力钉110产生干涉。
[0051]图4至图5A为本实用新型钢管混凝土结构100吊放螺旋箍130的一实施例示意图。如图4所示，若隔板120上的第二剪力钉140在吊放方向上会与螺旋箍130产生干涉，可预先吊放部分螺旋箍130 (例如一至两环组成的螺旋箍)，然后将前述螺旋箍130朝第一方向a移向靠近隔板120的位置。接着如图5A所示，再次吊放螺旋箍130，将螺旋箍130设置于箱体101内，螺旋箍130的轴向是沿第一方向a延伸，且螺旋箍130是分段设置于隔板120之间。当螺旋箍130的各环分别伸入单位环状路径间的间隙时，第一剪力钉110与螺旋箍130的各环交错设置，也就是，第一剪力钉110伸入螺旋箍130的各环间。另外，在其他实施例中，亦可采用工作筋150焊接螺旋箍130的方式进行吊放作业。如图5B所示，螺旋箍130上具有多个工作筋150沿第一方向a连接螺旋箍130的各环，且工作筋150是配合每一段的螺旋箍130设置，且不穿过隔板120。如此一来，可由工作筋150固定螺旋箍130，以减少螺旋箍130的各环在吊放过程中产生晃动而影响螺旋箍130的定位。此外，如图5B所示，因应所需结构强度，亦可选择不穿设主筋，故隔板120上可相应取消插置孔，而仅留灌浆用的穿孔122。
[0052]于图5A完成螺旋箍130吊放后，接着，如图6所示，在隔板120上的各个插置孔124分别穿过主筋126，然后吊放顶板108。顶板108是连接第一侧壁104及第二侧壁106相对底板102的一面。如前所述，顶板108的内表面预先划有设置线且第一剪力钉110较佳是预先设置于顶板108内表面，如此于吊放顶板108时即一并完成第一剪力钉110的布设。钢管混凝土结构100组装后如图7所示，最后再进行灌浆作业完成预铸柱体。
[0053]图8至图11为本实用新型钢管混凝土结构100沿横切第一方向的不同实施例剖视图。图8为对应图5B的钢管混凝土结构100的实施例剖视图。如图8所示，钢管混凝土结构100的箱体101剖面呈一正方形。螺旋箍130于接近顶板108及接近底板102的两端共设有三支工作筋150与螺旋箍130连接。第二剪力钉140则大致呈正方形分布在穿孔122四周，且穿孔122及第二剪力钉140是对应位在螺旋箍130围绕的范围内。图9为采用工作筋150的钢管混凝土结构100的另一实施例剖视图。如图9所示，以矩形剖面的钢管混凝土结构100来说，钢管混凝土结构100还具有第二螺旋箍160设置于箱体101内且与螺旋箍130部分重叠设置，重叠的部分较佳包围穿孔122，以避免影响灌浆作业。第二剪力钉140则大致呈矩形分布在穿孔122四周，且部分第二剪力钉140较佳是对应位在两螺旋箍重叠部分的范围内，以提高隔板120中央部分与混凝土的结合效果。另外，于接近底板102的两端设有两支工作筋150分别与螺旋箍130及第二螺旋箍160连接，于接近顶板108及接近底板102的中央位置设有两支工作筋150共同连接螺旋箍130及第二螺旋箍160，由此可同时吊放螺旋箍130及第二螺旋箍160。换言之，第二螺旋箍160的轴向亦可如前述的螺旋箍130沿第一方向a延伸，且第一剪力钉110与第二螺旋箍160的各环交错设置，在此不另赘述。
[0054]图10为对应图7的钢管混凝土结构100的实施例剖视图。如图10所示，钢管混凝土结构100沿横切第一方向的剖面呈一正方形。第二剪力钉140大致呈正方形分布在穿孔122四周且位于穿孔122及插置孔124之间。此外，穿孔122及插置孔124是对应位在螺旋箍130围绕的范围内。图11为采用插置孔124供主筋穿设的钢管混凝土结构100的另一实施例剖视图。如图11所示，沿横切第一方向呈矩形剖面的钢管混凝土结构100还具有第二螺旋箍160设置于箱体101内且与螺旋箍130部分重叠设置，重叠的部分较佳包围穿孔122，以避免影响灌浆作业。由于穿设主筋的方式可在螺旋箍130及第二螺旋箍160内靠近外围部分提高整体结构强度，故第二剪力钉140可选择与图10相同的正方形分布方式设置在穿孔122四周，且靠近螺旋箍130及第二螺旋箍160的重叠部分，由此提高隔板120中央部份与混凝土的结合力，但亦可视柱体尺寸采用如前述图9的设置方式，将第二剪力钉140大致呈矩形分布在穿孔122四周，部分第二剪力钉140则对应位在两螺旋箍重叠部分的范围内。综上所述，通过本实用新型的钢管混凝土结构，除了可由隔板上及的箱体内表面的剪力钉增加隔板与混凝土间的结合力，还可由箱体内的螺旋箍增加对钢管混凝土结构的围束效果，以提高整体结构强度。
[0055]通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所公开的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的权利要求的范畴内。
【权利要求】
1.一种具螺旋箍的钢管混凝土结构，其特征在于，包含: 一箱体，具有: 一底板； 一第一侧壁及一第二侧壁，沿一第一方向连接该底板且沿横切该第一方向并排设置于该底板两侧；以及 一顶板，连接该第一侧壁及该第二侧壁相对该底板的一面； 多个第一剪力钉，围绕设置于该箱体的内表面，至少部分该第一剪力钉沿一连续环状路径间隔地排列，由多个单位环状路径连接而成，每一单位环状路径具有一顶边、一底边、连接该底边与该顶边的一第一侧边及连接该顶边另一端的一第二侧边，且该第二侧边与次一单位环状路径的该底边连接，该些单位环状路径间具有多个间隙；以及 一螺旋箍，设置于该箱体内，该螺旋箍的轴向沿该第一方向延伸，当该螺旋箍的各环分别伸入该些单位环状路径间的该些间隙时，该些第一剪力钉与该螺旋箍的各环交错设置。
2.如权利要求1所述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，其特征在于，还包含多个隔板，设置于该箱体内，该些隔板的两侧分别连接该第一侧壁及该第二侧壁，并沿该第一方向间隔设置，该螺旋箍是分段设置于该些隔板间。
3.如权利要求2所述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，其特征在于，该些隔板具有一穿孔及多个插置孔，该些插置孔是形成于该穿孔四周，以供主筋贯穿该些隔板，且该穿孔及该些插置孔是位于该螺旋箍围绕的范围内。
4.如权利要求2所述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，其特征在于，还包含多个第二剪力钉，平均布设于该些隔板上。
5.如权利要求4所述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，其特征在于，该箱体沿横切该第一方向的剖面为矩形，且该些第二剪力钉于该些隔板上分布呈一矩形。
6.如权利要求1所述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，其特征在于，还包含多个工作筋沿该第一方向连接该螺旋箍的各环。
7.如权利要求1所述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，其特征在于，该箱体沿横切该第一方向的剖面为矩形，该箱体内还设置有一第二螺旋箍与该螺旋箍部分重叠设置，该第二螺旋箍的轴向沿该第一方向延伸且该第二螺旋箍的各环分别伸入该些单位环状路径间的该些间隙。
8.如权利要求1所述的具螺旋箍的钢管混凝土结构，其特征在于，每一单位环状路径的该顶边、该底边、该第一侧边及该第二侧边朝该第一方向具有一偏移距离，该偏移距离为该些单位环状路径间的该些间隙的I/4。
【文档编号】E04C3/34GK203947681SQ201420264827
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】尹衍樑 申请人:润弘精密工程事业股份有限公司