CN102251588A - 木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点 - Google Patents

木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点 Download PDF

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Abstract

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点。由木梁、木柱、钢填板、套管、螺栓、垫片和螺母组成，是在木梁和木柱的凹槽中插入刚填板形成了梁柱连接节点，并在梁柱连接节点上的螺栓孔中嵌入套管，套管中穿入螺栓后通过张拉螺栓使垫片压紧套管，从而使套管顶紧钢填板产生较大压力，利用压力产生的摩擦力抗剪以及利用压应力的增减抗弯。本发明传力明确，施工便利，且节点处各种间隙对结构的受力性能和刚度几乎无影响；此外，套管的引入还可防止垫片下木材的局部承压破坏以及减小木梁（柱）螺栓孔处的接触压应力，从而有利于发挥木材的强度。本发明连接的木框架梁柱节点较现有的连接方式抗弯刚度大且稳定。

Description

木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点。
背景技术
目前在木梁柱结构体系中，由于木梁柱的截面尺寸较大，一般采用螺栓连接的节点形式。常见形式有钢填板木构件螺栓连接节点，这种节点形式是将钢填板插入到木梁（柱）的凹槽内后用螺栓连接，主要利用螺栓的抗弯和木材在螺栓孔处的局部承压来提供承载力。这种节点形式主要存在以下几个问题：
（1）因正常的施工偏差，木梁（柱）上螺栓孔与钢填板螺栓孔中心不可能完全对准，螺孔壁和螺栓之间必须有间隙，而此间隙又会引起螺栓受力接触不均匀，并导致螺栓受力后滑动而降低连接抗弯刚度，或使连接抗弯刚度随施工质量变化而不稳定。
（2）螺栓按普通螺栓受力，且常因受弯而破坏，这对充分发挥螺栓的连接强度非常不利，从而导致结构连接效率低。
（3）螺栓直接与螺孔边木材挤压，甚至横纹挤压，压强高，因此螺孔易塑性变形，从而使得节点在循环荷载作用下滞回曲线捏拢，抗震性能下降。
上述问题都将造成木梁柱钢填板螺栓连接节点的抗弯刚度小。工程实践以及试验证明这种节点形式在设计中不能作为刚接形式考虑，即使按半刚接考虑，刚度也很有限，而且不稳定。而木框架梁柱连接节点若没有稳定的较好的抗弯刚度，其使用效果会受到很大影响。为解决木框架连接抗弯刚度问题，目前在木梁柱结构体系的设计中急需一种抗弯刚度较大且较稳定的木梁柱螺栓连接节点形式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点，以使木梁柱连接节点有较大且较稳定的抗弯刚度。
本发明提出的木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点，由木梁1、木柱2、钢填板3、套管4、螺栓5、垫片6和螺母7组成，其中：木梁1和木柱2在梁柱连接节点位置处开有螺栓孔和凹槽，通过在该凹槽中插入钢填板3形成了梁柱连接节点，其中钢填板3上设有螺栓孔，螺栓孔与梁柱连接节点相应位置上的螺孔中心对准；套管4嵌于梁柱连接节点凹槽两侧的螺栓孔内；螺栓5依次穿过凹槽一侧的套管4、钢填板3上的螺栓孔以及凹槽另一侧的套管4，一端通过垫片6和螺栓5上的螺栓头锚固在梁柱连接节点一侧，另一端通过垫片6和螺母7锚固在梁柱节点另一侧。
本发明中，螺栓5、垫片6和螺母7的数量视梁柱连接节点上的设计螺栓孔数量而定。
本发明中，梁柱连接节点上的螺栓孔在切槽前套钻成孔，即构件两对立侧面一次钻成，孔径等于套管4外径加0.5mm。
本发明中，套管4由外层塑胶管与内层钢管胶合而成；同一孔两侧套管4的长度为木梁（柱）厚度与钢填板3厚度差值的一半减0.5mm；套管4的内径为螺栓5的直径加4mm；内层钢管壁厚由抵抗螺栓预拉力对套管压力的需求确定。
本发明中，梁柱连接节点上的螺栓孔涂胶后压入套管4。
本发明中，螺栓5穿入套管4后应按高强度螺栓施工方法加预拉力。
本发明中，螺栓5两端的钢垫片比标准垫片外径大。
本发明中，钢填板3的厚度根据节点抗弯强度要求确定；钢填板3上的螺栓孔孔径为螺栓5的直径加1.5mm。
本发明中，木梁（柱）开槽宽度为钢填板3的厚度加1mm。
本发明的优点是：
（1）  螺栓加预拉力后，垫片压紧套管，从而使套管顶紧钢填板产生较大压力，利用   
压力产生的摩擦力抗剪，以及利用压应力的增减抗弯；节点传力明确，且节点处各种间隙对节点受力性能和刚度几乎没有影响，因此节点的抗弯刚度大且稳定。
（2） 钢填板螺栓孔比螺杆扩大1.5mm，套管内径比螺栓直径大4mm，螺栓可自由套入，安装便利。
（3）  螺栓加预拉力时，垫片只需挤入木材0.5mm即可顶紧套管，特制的垫片对螺孔周围木材表面的挤压使得部分木材处于多向受压状态，抗压能力及延性均有提高，结构抗震性能提高。
（4）  套管外径比螺栓直径大，因而加大了螺栓与木梁（柱）的接触面积，使木梁（柱）螺栓孔处的接触压应力减小，有利于发挥木材的强度；此外，外层塑胶管具有较好的弹性，避免了孔壁木材过早的塑性变形，从而提高了节点在循环荷载下的恢复力和耗能性。
（5） 螺孔涂胶后将套管压入螺孔，使套管和木材之间结合紧密无间隙，从而减小了 
初始位移；节点抗弯过程中套管受弯，在预压力和弯矩作用下套管顶紧钢填板不会开缝，从而保证连接的抗弯刚度。
附图说明
图1为木结构梁柱套管螺栓连接节点示意图。
图2为图1的A-A剖面图。
图中标号：1为木梁，2为木柱，3为钢填板，4为套管，5为螺栓，6为垫片，7为螺母。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
实施例1：如图1—图2所示，本发明是在连接木梁1和木柱2的梁柱连接节点上的螺栓孔中嵌入套管4，套管4中穿入螺栓5后通过张拉螺栓5使垫片6压紧套管4，从而使套管4顶紧钢填板3产生较大压力，利用压力产生的摩擦力抗剪以及利用压应力的增减抗弯。实施时，先将钢填板3插入木梁1和木柱2中，然后在木梁1和木柱2的螺栓孔中嵌入套管4，套管4中穿入螺栓5，最后张拉螺栓5并拧紧螺母7。

Claims (4)

1.一种木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点，由木梁(1)、木柱(2)、钢填板(3)、套管(4)、螺栓(5)、垫片(6)和螺母(7)组成，其特征在于：木梁(1)和木柱(2)在梁柱连接节点位置处开有螺栓孔和凹槽，通过在该凹槽中插入钢填板(3)形成了连接节点，其中钢填板(3)上设有螺栓螺栓孔，螺栓孔与梁柱连接节点相应位置上的螺孔中心对准；套管(4)嵌于梁柱连接节点凹槽两侧的螺栓孔内；螺栓(5)依次穿过凹槽一侧的套管(4)、钢填板(3)上的螺栓孔以及凹槽另一侧的套管(4)，一端通过垫片(6)和螺栓(5)上的螺栓头锚固在梁柱连接节点一侧，另一端通过垫片(6)和螺母(7)锚固在梁柱节点另一侧。
2.根据权利要求1所述的木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点，其特征在于位于梁柱连接节点上的螺栓孔的孔径等于套管(4)的外径加0.5mm。
3.根据权利要求1所述的木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点，其特征在于套管(4)由外层塑胶管和内层钢管胶合而成；内套管的内径为螺栓(5)的直径加4mm；内套管壁厚由螺栓预拉力对套管产生的压力大小确定。
4.根据权利要求1所述的木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点，其特征在于钢填板(3)上螺栓孔的孔径为螺栓(5)的直径加1.5mm。
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