【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种建筑物钢筋混凝土柱的钢筋结构，特别是涉及一种高轴力钢筋混凝土柱的优化横向围束钢筋布设结构，可避免高轴力钢筋混凝土柱钢筋施工冲突发生，以完善工地端施工成果未能按设计标准图说完成的建筑结构安全缺陷。
技术介绍
1、钢筋混凝土(rc)柱断面的横向钢筋(transverse reinforcement)的主要作用为提供剪力强度、避免纵向钢筋受压挫屈及围束核心混凝土，对于地震频繁地区的建筑物，后二者对于柱挠曲韧性的发展非常重要的。传统的横向箍筋，通常由一支围绕断面其两端部并以135部锚定弯钩相合的完整外箍筋(下称传统柱箍筋)，以及数根一端具135度弯钩、且另一端为90度弯钩的系筋(下称135/90系筋)所组成，如图1所示。
2、此外，根据美国混凝土学会出版的aci318-19的规定，当柱轴力高于
3、ag(其中为混凝土标称压强度，ag为柱总断面积)时，每一纵向主筋均有闭合箍筋或系筋提供侧向支撑，如图2所示。如果系筋都使用135度弯钩(下称135/135弯钩)，以600x600mm断面、d25主筋及d13横向钢筋为例，配合实际的柱断面尺寸、钢筋尺寸及135/135钩弯转绘制施工图，则上述柱断面如图2所示的施工图，此时系筋的弯钩纠结在一起，系筋的耐震弯钩将无法按设计标准图说施工完成钢筋混凝土柱的钢筋笼安装。
4、再者，若设计单位于所述柱的四个角落部配置三支一束的柱主筋时。所述横向围束箍筋即存在因其起始端部及终止端部两端的135度锚定弯钩无法配合按设计标准图说施作捆束的力学重大缺陷。本专利技
5、土木401-110是以美国aci 318 -19规范为主要参考依据，完成“混凝土设计规范及解说”，其中有关柱构材横向钢筋的耐震特别规定，除依照aci 318-19既有规定外，在ag(高轴力)的情况下，针对所有主筋须被外箍筋角落或耐震弯钩围绕的规定，将两端为耐震弯钩的繋筋放宽为一端具135度钩且另一端为90度钩的传统系筋，即135/90系筋。但必需依aci 318-19的新增公式，增加其横向钢筋量，致当柱断面包含有大量的纵向钢筋时，在组装柱钢筋笼时，很难将筋准确地安装于标准的配置位置。此将导致横向钢筋的围束效能低于高轴力钢筋混凝土柱的设计值。
6、为改善前述耐震设计规范在ag高轴力(其中为混凝土标称压强度，ag为柱总断面积)的情况下，所有外围纵向钢筋均需被闭合箍筋或系筋提供横侧向围束支撑。而发生采用传统箍筋及135/90系筋或135/135系筋的高轴力钢筋混凝土柱无法按设计标准图说施工的结构安全缺陷。可采“组合系筋”如图3所示的改善方式。其每一组合系筋，由两支一端为180度弯钩，一端为直线的j形钢筋组合而成。并以两支直线j型钢筋筋结合为一组合系筋。实施时由柱的对边往柱内插入，只要主筋净间距满足设计规范的要求，即有足够的空间来安装组合系筋，每一支j形钢筋的180度弯钩，可以和柱的纵向主筋密接，另端则可安装于横向柱箍筋之上并与另一支j形钢筋的弯钩部互相以铁线绑固。如此即可改善135/135系筋或135/90传统系筋施工性冲突。此外，组合的其中一支j形钢筋，将其直线端架在外筋上，第二支j形钢筋的直线端，以铁丝固定在第一支形钢筋上，如此可以避免混凝土浇置时j形钢筋发生移位。基本上只要超过拉力搭接所需长度，就可发挥组合系筋的预期功能。惟此一组合系筋工法需于每组组合系筋的两端弯钩与端部与柱主筋以铁线步步绑固于传统箍筋上。导致营建直接人工成本大幅增加。以及产生组合系筋施作量将较原设计用量倍增的成本不经济、并且有额外增加柱净荷重及组合系筋于柱体内可能发生无效搭接的风险。因此“组合系筋”的改善尚存有耐震性能及实施成本相对不保守的至少两项疑虑。
7、有鉴于规范对于钢筋凝土柱承受高轴力时，主筋束制的要求更趋严格的规定，未来135/90系筋安装将愈形困难。针对中高层钢筋凝土建筑物的高轴力底层柱构件，本申请提出考量排除系筋安装施工冲突；以及满足按图施作成果且成本适宜的“高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构”，期能改良钢筋混凝土柱的可按图施工性，并完善高轴力结构柱的围束效能以提升主构件的耐震能力符合设计需求，进而避免高轴力钢筋混凝土柱因施工性不良导致建筑物整体因地震产生倾斜甚至倒塌的悲剧一再发生。
8、综上，本专利技术提出的“高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构”其改良型闭合箍筋及系筋可满足高轴力钢筋混凝土结构柱所需的围束效能，亦可解决前述组合系筋量较原设计用量倍增、营建成本增加及系筋于高轴力结构柱体内可能发生无效搭接的风险。达成改善工地端施工成果符合高轴力结构柱设计图说的功效。进而得到提升建筑物的耐震结构安全的效果。
技术实现思路
1、因此，本专利技术揭露一种高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构的一实施例，其至少包括多个纵向主筋、多个横向水平系筋、多个横向垂直系筋、至少一横向第一箍筋。多个主筋在高轴力钢筋混凝土柱的一方形设置面上，分别纵向垂直配设而构成为：在所述方形设置面的4个角落部及4个周边的区域分别配设有至少1支纵向主筋。多个横向水平系筋分别布设于所述方形设置面的x轴方向或横轴方向且固设于所述多个主筋上，各所述横向水平系筋分别由直径皆为dx的单一钢筋弯折而形成为：具有6个90度直角部的一矩形轮廓，且在起始端具有经90度弯折长度lx1所形成的一第一起始锚定段、于终端具有经90度弯折长度lx2所形成的一第一末尾锚定段。多个横向垂直系筋分别布设于所述方形设置面的y轴方向或纵轴方向且固设于所述多个主筋上，各所述垂直系筋分别由直径皆为dy的单一钢筋弯折而形成为：具有6至少个90度直角部的一矩形轮廓，且在起始端具有经90度弯折长度ly1所形成的一第二起始锚定段、于终端具有经90度弯折长度ly2所形成的一第二末尾锚定段。至少一横向第一箍筋分别正交于所述多个所述横向水平系筋、所述横向垂直系筋且固设于所述多个主筋上，各所述第一箍筋分别为由直径皆为da的单一钢筋弯折而形成为：具有6个90度直角部的一矩形轮廓，在起始端具有经90度弯折长度la1所形成的一第三起始锚定段、于终端具有经90度弯折长度la2所形成的一第三末尾锚定段。其中，所述第一箍筋的所述第三起始锚定段的锚定长度la1p、所述第一箍筋的所述第三末尾锚定段的锚定长度la2p、所述水平系筋的直径dx、所述垂直系筋的直径dy、所述箍筋的直径da符合下列关系式(1)～(3)中的任一者：
2、la1p＝la2p≧12dx≧15cm……………(1)
3、la1p＝la2p≧12dy≧15cm……………(2)
4、la1p＝la2p≧12da≧15cm……………(3)。
5、又，本专利技术还揭露一种高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构的另一实施例，其至少包括多个纵向主筋、多个横向水平系筋、多个横向垂直系筋、至少一横向第二箍筋。多个主筋在高轴力钢筋混凝土柱的一方形设置面上，分别纵向垂直配设而构成为：在所述方形设置面的4个角落部及4个周边的区域分别配设有至少一个主筋。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，至少包括：
2.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述主筋的平均直径Dm、所述水平系筋的直径Dx、所述垂直系筋的直径Dy、所述第一箍筋的直径Da符合下列关系式(6)～(9)中的任一者：
3.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述水平系筋的所述第一起始锚定段的长度Lx1、所述第一末尾锚定段的长度Lx2、所述垂直系筋的所述第二起始锚定段的长度Ly1、所述第二末尾锚定段的长度Ly2符合下列关系式(14)～(16)中的任一者：
4.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述水平系筋的数量为至少1个或以上；以及
5.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，在所述方形设置面的4个角落部分别配设至少3个主筋。
6.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述第一箍筋的所述第三起始锚定段的长度L
7.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述第一箍筋的所述第三起始锚定段、所述第三末尾锚定段为非锚定固设于所述方形设置面的任一个角落部，而是与所述水平系筋、及/或所述垂直系筋相互平行并均锚定固设于柱核心混凝土。
8.一种高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，至少包括：
9.根据权利要求8所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述主筋的平均直径Dm、所述水平系筋的直径Dx、所述垂直系筋的直径Dy、所述第二箍筋的直径Db符合下列关系式(10)～(13)中的任一者：
10.根据权利要求8所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述水平系筋的所述第一起始锚定段的长度Lx1、所述第一末尾锚定段的长度Lx2、所述垂直系筋的所述第二起始锚定段的长度Ly1、所述第二末尾锚定段的长度Ly2符合下列关系式(14)～(16)中的任一者：
11.根据权利要求8所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述水平系筋的数量为至少1个或以上；以及
12.根据权利要求8所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，在所述方形设置面的4个角落部分别配设至少1个主筋；以及
13.根据权利要求8所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述第二箍筋的所述第四起始锚定段、所述第四末尾锚定段为非延伸锚定于柱混凝土的核心部，而是锚定固设于所述方形设置面的任一个角落部。
14.根据权利要求8所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述第二箍筋的所述第四起始锚定段的长度Lb1、所述第四末尾锚定段的长度Lb2为符合关系式Lb1≧Lb2或Lb2≧Lb1。
...【技术特征摘要】
1.一种高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，至少包括：
2.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述主筋的平均直径dm、所述水平系筋的直径dx、所述垂直系筋的直径dy、所述第一箍筋的直径da符合下列关系式(6)～(9)中的任一者：
3.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述水平系筋的所述第一起始锚定段的长度lx1、所述第一末尾锚定段的长度lx2、所述垂直系筋的所述第二起始锚定段的长度ly1、所述第二末尾锚定段的长度ly2符合下列关系式(14)～(16)中的任一者：
4.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述水平系筋的数量为至少1个或以上；以及
5.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，在所述方形设置面的4个角落部分别配设至少3个主筋。
6.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述第一箍筋的所述第三起始锚定段的长度la1、所述第三末尾锚定段的长度la2为符合下列关系式：la1≧la2或la2≧la1。
7.根据权利要求1所述的高轴力钢筋混凝土柱的优化围束钢筋布设结构，其特征在于，所述第一箍筋的所述第三起始锚定段、所述第三末尾锚定段为非锚定固设于所述方形设置面的任一个角落部，而是与所述水平系筋、及/或所述垂直系筋相互平行并均锚定固设于柱核心...
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