桁架式空间堤防、墙体结构 【技术领域】
本发明涉及一种桁架式空间堤防、墙体结构。
背景技术
悬臂式或重力式结构为士木工程中最常使用的墙体、堤防结构，重力式结构是以自体的重量来承受外力所产生的倾覆力矩及水平推力，而悬臂式结构则是利用其悬臂特性来抵抗外力所造成的倾覆力矩，同时以整体结构的重量及背填重在其基础底部所产生的磨擦力来抵抗外力所产生的水平推力，这两种结构在力学上都是属于平面结构。除此之外，它们沿具有以下共同特点：首先是功能单一，即除安全维护外并无其它功能；第二是实体平面及景观单调化，基本上从结构墙体面层来看是一平整的面，也因此而造成其景观的贫乏化，即使以造型模版来塑造，亦难以使景观有良好的改善。第三是场铸性，这两型结构都必须在现场组合钢筋、模版而后浇铸混凝土，易受天气影响而减缓施工速度；第四是阻绝作用，结构墙身阻隔了物种的运动路线，且越高越明显；第五是损坏修复困难，如部分墙体或基础破损，难有良好的方法予以完整修复；第六是无法作紧急使用，由堤防、墙体的构造过程来看，要将其当作紧急保护措施是不可能的。
多面向是堤防、墙体结构技术设计思考的未来方向，即使同一结构形式具有多重用途目的，现行常使用的悬臂式或重力式堤防、墙体结构，基本上是以安全维护作为其设计的主轴，很少有其它用途与目的，致使造成用途单一化，景观平面单调化，且对物种运动路线造成阻隔使交流困难，又由于仅能以场铸施工及材料性质的关系，导致无法做为紧急使用。
【发明内容】
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种桁架式空间堤防、墙体结构，其不仅能达到安全维护的目的，且能维护、改善环境，增进景观效果及有利于生态发展。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种桁架式空间堤防、墙体结构，其特征在于，包括一悬臂结构群及一杆件群；该悬臂结构群中的每一悬臂结构，包括锚碇支承柱及多向连结板，而锚碇支承柱是将下部锚碇设在支承地层或基座上，以形成悬臂结构的支承，上部则组装多向连结板而构成如桁架结点作用的结点构造；该杆件群中的任一杆件以结合件将其两端与结点连结为一体，而成铰结作用，经此相互组合，使整体结构成为具有架形式的空间堤防、墙体结构。
前述的桁架式空间堤防、墙体结构，其中多向连结板中央设有一第一通孔，供锚碇支承柱穿伸定位，而该第一通孔周边环设有多个第一连结孔，在二多向连结板之间设有一衔接板，该衔接板中间设有一第二通孔，而板件上设有多个径向的连结槽，该连结槽的槽口朝外，恰供该任一杆件的端部套入，且该端部上相对于第一连结孔，则设有与其对应的第二连结孔，借一结合件使第一连结孔及第二连结孔，相互连结为一体，而成铰结作用。
前述的桁架式空间堤防、墙体结构，其中衔接板是以一套环替代，该套环中间设有可供锚碇支承柱穿伸的第三通孔；而该杆件的端部是延伸至套环的侧缘，并配合其弧面设成凹弧端面，且该杆件端部相对于第一连结孔设有与其对应的第三连结孔，借此，以该结合件使第一连结孔及第三连结孔相互连结为一体，而呈铰结作用。
前述的桁架式空间堤防、墙体结构，其中杆件与结点的结合，进一步包括采用多向连结板与杆件间相互搭配的嵌卡槽构造作楔组结合。
前述的桁架式空间堤防、墙体结构，其中悬臂结构群中的悬臂结构可三个或以上，利用框架将其组合成具空间悬臂结构形式的次群，此次群可各自独立，也可在次群间再作连结。
前述的桁架式空间堤防、墙体结构，其中进一步包括增设具有加强作用的附属设施。
前述的桁架式空间堤防、墙体结构，其中杆件及结合件可进一步的将其结合为一体。
前述的桁架式空间堤防、墙体结构，其中锚碇支承柱其上部可进一步缩减长度，而改以结合件与杆件及多向连结板的连接来取代。
前述的桁架式空间堤防、墙体结构，其中锚碇支承柱的下部可取消，而以足够的结构体及内填土体重量所产生的底部摩擦来取代。
一般桁架结构是以结点作为受力作用点，再通过杆件作传递分布，最后将力量传至桁架结构的支承结构上而导入地层中，即此过程中，其每一结点与杆件和结构的支承并无直接关联，但桁架式空间堤防、墙体结构的每一结点是直接设于悬臂结构上，且每一悬臂结构都兼负支承作用，又杆件是连结各结点，因此，在此结构中，每一结点与杆件是直接关联的，更深一层来看，即是将一般桁架结构的集中支承形式，转换为分散式的支承形式。
其次是杆件方面，一般桁架结构的杆件是属轴力杆件，除必须考虑其它次效应外，一般不考虑弯矩、剪力作用，但本结构中的杆件分为二类，其一是承受外力作用于结点，另一则如一般桁架结构的杆件的作用一样，若再加以深入的探讨，可将此受力杆件视为结构体的外部构件，而结点即是其支承，或者说它是外力的中介传递。
现对悬臂结构群及杆件群作相应的说明，悬臂结构中的每一悬臂结构，主要由锚碇支承柱及多向连结板两种元件组成，柱下部打设或埋设于地层或基座中形成上部的支承，而其上部则组装多向连结板以构成具铰结特性的结点，此铰结点必须可承受杆件对它的拉压作用，而其承压部分则由多向连接板材及锚碇支承柱材的抗压强度所提供，受拉部分除前述外尚涉及结点与杆件间的结合件，结合件不论结点是受拉或受压，其主要是剪力作用，而此剪力作用将对多向连结板内部产生拉压作用，此作用由板传至锚碇支承柱上。由上所述可看出锚碇支承柱，主要是承受弯矩、剪力作用，因此要使每一悬臂结构能完整发挥铰结的支承特性，必须依各元件的受力特性，选用合适的材料来制作此元件，例如在钢筋混凝土内布设钢材以制作多向连结板，而使板的受压部分由钢筋混凝土承受，受拉则由钢材负担，其它各元件亦是如此，但此处尚有一极为重要的问题，即锚碇支承柱打入于支承地层的深度，此深度是依地层的地质状况来作调整，另外若埋设于基座中，则必须良好的锚固于其中，如将柱与基座中某些组件作连结来达到此目的。至于各元件的形式并无特别的限制，只要使其组装方便并具有良好的卡制作用即可。
杆件群中的每一杆件以两边端利用结合件和结点进行结合，或是用杆端所设与多向连结板相搭配的嵌卡构造作楔组，而使此结合或楔组形成铰结作用，此铰结即为杆件的边端支承。在整体结构上，杆件区分为将外力导入结点及在结点间作力量传递分布两类，因此在分析上也以相应的两铰结拱梁结构，及轴力杆件的方式来作处理，如同结点元件一样，其所用的构造材料，也是依其受力特性来配置，例如拱梁结构使用钢筋混凝土或钢材，轴力杆件依拉压的不同来分别使用前述材料，整体而言，不论是悬臂结构或构件，其受力类别是直接受结构的整体布置影响。
另外要说明的是，悬臂结构群中的任一悬臂结构，可数个进行组合而形成结构次群，此次群可视为独立的空间悬臂结构，亦即整体结构可将其完全分解成结构次群，次群可独自受力，亦可以杆件作相互连结力量在次群中传递分布，例如可把三个悬臂结构用三角框架将其共同束制成次群。而杆件群中的杆件，也可用其它杆件将二个以上杆件联结在一起，又可以在整体结构上增设附属设施，使其形成对结构的加固作用，进而分担结构受力，例如在将力量导入结点的杆件后面，布置一轮胎网并将其联结至杆件上，再于轮胎网上填土覆盖，如此可以轮胎与填土间的阻滞作用而分担一部分的结构受力。
又，本桁架式空间堤防、墙体结构，在前述基本架构下可进行许多的变化，如将悬臂结构群中的锚碇支承柱下部打入地层的支承作用，改为次结构体及内填土体的重量在地层所产生的摩擦作用来取代，即取消锚碇支承柱的下部而用结构底部摩擦来代替其支承作用，同时也可将结合件切分而与杆件直接结合为一体，再和多向连结板结合成为结点作用的构造，而完成整体结构；也可以将锚碇支承柱的上部缩减，用结合件与杆件及多向连结板的相互结合来取代缩减部分的作用，甚或取消锚碇支承柱，而采用结构体和内填土体的重量，及结合件、杆件与多向连结板的相互结合来分别替代锚碇支承柱的上、下部作用，即以结构体、内填土的重量及结构的内部作用就可以达到与基本结构相同的功效。
本发明的桁架式空间堤防、墙体结构的效果，可从几个方面来看，首先是结构上，它是属于空间结构可使受力传递分布更加合理，二是景观生态上，本结构为空间结构使堤防、墙体结构由平面化迈向空间化，同时利用元件的可塑性，可塑造良好的空间景观，又，结构的中空部分可填土植生，植物使景观更加美好，并调节气候且利于生态发展，三是施工、修复上，桁架式空间堤防、墙体结构，是以预铸组装方式构造，可使施工更快速简易，且品质易于控制，如此也可将其在紧急状况下使用，若有损坏只要将部分拆解更换即可修复，四是其它，在结构不设基座的情况下，雨水及渗入水可由内部填土直接渗入底部土层，而达到保水作用，锚碇支承柱具导管作用，使结构可承受较高量沉陷，植物根系可自由发展，增加水土保持功能。
【附图说明】
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明第一实施例的立体示意图
图2是本发明第一实施例的俯视图
图3是本发明第一实施例的结点构造分解示意图
图4是本发明第一实施例的结点构造组合剖视图
图5是本发明结点结构第二实施例的分解示意图
图6是本发明结点构造第二实施例的组合剖视图
图6A是前述实施例中将结合件与杆件结合为一体的示意图
图6B是该杆件与多向连结板组合的剖视图
图7是本发明结点构造的第三实施例分解示意图
图8是本发明结点构造的第三实施例的组合剖视图
图9是本发明第四实施例的示意图
图10是本发明的一使用状态参考图
图中标号说明：
1悬臂结构群 10悬臂结构
11锚碇支承柱 12多向连结板
121第一通孔 122第一连结孔
123卡槽 13支承地层或基座
14衔接板 141第二通孔
142连结槽 15套环
151第三通孔 2杆件群
20杆件 21端部
211第二连结孔 22凹弧端面
23第三连结孔 24嵌入体
30结合件 40框架
50次群 60植生
【具体实施方式】
首先，请参阅图1及图2所示，其是本发明桁架式空间堤防、墙体结构第一可行实施例的立体示意图及俯视图，其包括有：
一悬臂结构群1，其每一悬臂结构10是由锚碇支承柱11及多向连结板12组成，其中，该锚碇支承柱11是将其下部锚碇设在支承地层或基座13上，以形成悬臂结构的支承，上部则组装至少一个以上的多向连结板12而构成如桁架结点的结点构造；
一杆件群2，其任一杆件20以结合件30将其两端与结点连结为一体，而成铰结作用，据此相互组合，使其整体结构成为具有桁架形式的空间堤防、墙体结构。
前述结构的悬臂结构群1及杆件群2，仅是以一定的数量及形式呈现，并不限定于此。其进一步的实施构造请参阅图3、图4所示，即该多向连结板12中央设有一第一通孔121，供锚碇支承柱11穿伸定位，而该第一通孔121周边环设有多个第一连结孔122，又在二多向连结板12之间设有一衔接板14，该衔接板14中间设有一第二通孔141，而板件上设有多个径向的连结槽142，该连结槽142的槽口朝外，恰可供该任一杆件20的端部21套入，且该端部21上相对于第一连结孔122，则设有与其对应的第二连结孔211，借一结合件30由第一连结孔122及第二连结孔211，相互连结为一体，而成铰结作用。
前述的衔接板14为结点构造，用于分散压力，但非限定于此。亦即结点构造的第二可行实施例，如图5、图6所示，其与第一实施例相同者以同一标号表示，即该衔接板14能够以一套环15替代，该套环15中间设有可供锚碇支承柱11穿伸的第三通孔151；而该杆件20的端部21是延伸至套环15的侧缘，并可配合其弧面设成凹弧端面22，且该杆件端部相对于第一连结孔122设有与其对应的第三连结孔23。借此，以该结合件30由第一连结孔122及第三连结孔23相互连结为一体，呈铰结作用。
再请参阅图6A及图6B所示，本发明进一步可将该杆件20与结合件30结合为一体，即该结合件30以一预定的长度与杆件20成型而设在二端，并由该端部结合件30直接与多向连结板12的第一连结孔122连结，呈铰结作用。
如图7、图8所示，是本发明结点构造的第三可行实施例示意图，该多向连结板12在第一通孔121的四周边，设有多个开口朝外的卡槽123，该卡槽123可在多向连结板12的上侧面或上、下侧面皆设置，较佳实施例为上、下侧面皆设有卡槽123，而该杆件20的端部21是配合该卡槽123设成可互相搭配的嵌入体24，作楔组结合，使其相互连结为一体，而呈铰结作用。而前述卡槽123并非限定为“T”型体，其它可作为嵌卡楔组的构造皆可。
请再参阅图9所示，本发明的第四实施例，是该悬臂结构群1中的悬臂结构10为三个或以上，利用一三角框架40将其组合成具空间悬臂结构形式的次群50，此次群50可各自独立，亦可在次群50之间借由杆件20再作连结。此外，本发明亦可在整体结构上增设附属设施，使其形成结构的加固作用，进而分担结构受力。
除上述实施例外，事实上本发明的组配依外部环境需求在一定程度内可再加以变化的，例如该锚碇支承柱11其上部可进一步缩短长度，而改以结合件30与杆件20及多向连结板12的连接来取代。且针对特殊环境，该锚碇支承柱11的下部可取消，而以足够的结构体及内填土体重量所产生的底部摩擦来取代。
请参阅图10所示，其是本发明的一使用状态参考图，其悬臂结构群1的各悬臂结构10可依堤防或墙体结构的需求来配设，且杆件群2的各杆件20亦具有可塑性，可配合整体景观需求，而塑造良好的空间景观。又结构中的中空部分可填土植生60，植物将使景观更美好，并调节气候且利于生态发展。
除此之外，本发明确实可使受力传递分布更加合理，坚固耐用并延长使用寿命；再者，整体结构能够以预铸方式组装，具有施工便捷及适用于紧急状况可迅速修复；进一步，该锚碇支承柱11有导管作用，使结构可承受较高量沉陷，且植物根系可自由发展，增进水土保持功能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。