CN103556711A - 一种装配式木结构植筋节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式木结构植筋节点，包括木梁、木柱、梁端植筋、节点连接件和节点紧固件，所述木梁与木柱之间通过节点连接件、梁端植筋和节点紧固件连接，所述梁端植筋通过结构胶植于梁端预钻或预留的孔道内或开设的槽道内，槽道采用小木条和结构胶进行封闭，节点连接件通过节点紧固件固定于柱身，节点紧固件通过锚板和垫块，在木柱上背对木梁的一侧固定，梁端在植筋部位采用自攻螺钉进行横纹增强。本发明还公开了一种装配式木结构植筋节点的施工方法。本发明既能保证小震下结构稳定，又能实现大震下结构出现大变形并控制结构损伤，实现高承载力、高耗能、高延性的理想效果。

Description

一种装配式木结构植筋节点及其施工方法

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种木结构节点，特别涉及一种装配式木结构植筋节点及其施工方法。

背景技术

节能减排、发展绿色建筑是我国急需大力推进的社会工作之一。发展木结构适应建筑“节省能源、节省资源”的需要，极具环保意义、符合节能减排及建立节约型社会的基本国策。

类似于钢结构，现代大跨木结构节点是整个结构体系的关键环节,对整个结构的承载力、刚度及延性都具有重要作用。不同于传统的古建筑榫卯节点、齿连接等形式，现代大跨木结构主要采用螺栓连接、销连接和钉连接，通过销栓等紧固件与金属连接件相结合，实现构件的连接。

通过对大量的工程实例分析发现，木结构破坏大多发生于节点处，并且破坏的主要原因是由于节点的承载力、刚度或延性不足而引起的。以常用的销栓连接为例，通常销栓连接主要通过销栓等紧固件的承弯和木材销槽的承压来承担，若紧固件数量较少，节点的抗弯承载力和转动刚度均有限，只能用于简支或铰接情形；若紧固件数量较多，又容易造成节点区域过大，同时造成节点失效模式的脆性化、突然性，再者就是冗余的节点将影响结构的美观和协调。此外，对于空间和复杂节点，传统的木结构节点形式通常在设计和施工安装环节均难以胜任。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种装配式木结构植筋节点，该节点具有较高的抗弯能力、节点刚度、耗能能力和延性性能，该节点既能保证小震下结构稳定，又能实现大震下结构出现大变形并控制结构损伤，实现高承载力、高耗能、高延性的理想效果；同时，植筋本身的线性形状使其更加适用于大型、空间和复杂节点，是大跨木结构的理想连接方式之一。

本发明还提供了一种装配式木结构植筋节点的施工方法。

本发明采用的技术方案为：一种装配式木结构植筋节点，包括木梁、木柱、梁端植筋、节点连接件和节点紧固件，所述木梁与木柱之间通过节点连接件、梁端植筋和节点紧固件连接，所述梁端植筋通过结构胶植于梁端预钻或预留的孔道内或开设的槽道内，槽道采用小木条和结构胶进行封闭，节点连接件通过节点紧固件固定于柱身，节点紧固件通过锚板和垫块，在木柱上背对木梁的一侧固定，梁端在植筋部位采用自攻螺钉进行横纹增强；

当梁端剪力较大时，所述节点还设有梁端抗剪连接件承担剪力，梁端抗剪连接件通过紧固螺钉固定于木柱，安装时置入梁端开槽中，采用销栓固定木梁。

作为优选，所述木梁和木柱的截面形状为方形、矩形或圆形，木柱在锚板下采用打入木螺钉或植筋方式进行局部增强。

作为优选，所述木梁材质为原木、锯材、胶合木(glulam)、单板层积材(LVL)、平行木片胶合木(PSL)、层叠木片胶合木(LSL)、其他工程木材中的一种。

作为优选，所述植筋为螺纹钢、螺杆、圆钢、钢管或FRP中的一种。

作为优选，所述节点连接件为钢材、不锈钢或其他金属材料中的一种，所述节点连接件外形为空心钢管型或槽型，通过嵌入方式，节点连接件可完全隐入木梁端头；紧固植筋杆件用的螺母及垫圈也可先行焊接于钢板件上，也可待植筋养护完毕后再紧固。

作为优选，所述节点紧固件采用钢筋、螺杆、钢管或形状记忆合金。

作为优选，所述锚板材质为钢材或硬木，锚板直接接触固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持锚板和木柱外表面平齐。

作为优选，所述的垫块采用金属材料或硬木。

作为优选，所述节点连接件上螺栓孔为圆孔或长圆孔，当为长圆孔时，可方便木梁的竖向安装，同时也允许木梁在使用过程中由于高度方向的湿胀干缩引起的自由伸缩。

一种上述装配式木结构植筋节点的施工方法，包括以下步骤：

a.梁端开槽：包括梁端抗剪连接件部位开槽，开孔：包括植筋预钻孔和梁端抗剪连接件销栓孔，节点连接件部位切角；

b.柱身开孔：包括节点紧固件开孔；

c.梁端植筋；

d.待植筋胶养护完毕后，安装梁端上侧节点连接件；

e.安装与梁端抗剪连接件挂钩位置相对应的销栓于梁端；

f.分别通过节点紧固件和紧固螺钉安装梁端下侧节点连接件和梁端抗剪连接件于柱身；

g.将木梁自上而下搁置在梁端抗剪连接件的挂钩上，通过紧固件将节点连接件和梁端抗剪连接件固定；此时，整个木梁即可固定于木柱上，安装完毕。

上述装配式植筋节点的装配施工方法较为灵活，木梁可采用竖向装配和水平装配等，以上为竖向装配，还可采用水平装配。

有益效果：采用本发明提供的装配式木结构植筋节点，具有很好的承载能力、节点刚度、耗能能力和延性性能，根据现有的科学试验数据，此类节点相比传统木结构节点，其承载能力、节点刚度和耗能能力最大可提高3倍以上，而其成本与传统方法差不多或更低；同时，该节点既能保证小震下结构稳定，又能实现大震下结构出现大变形并控制结构损伤，实现高承载力、高耗能、高延性的理想效果；此外，植筋本身的线性形状使其更加适用于大型、空间和复杂节点，是大跨木结构的理想连接方式之一。

此外，通过合理设计，可保证节点连接件或节点紧固件先于植筋和梁柱构件发生屈服破坏，这一方面极大提高节点的结构性能、延性性能和耗能性能，另一方面也使得节点的安全性、可靠性得到显著提高。

本发明中节点连接件和节点紧固件等均可替换、容易检修、施工维修方便，不仅从技术上体现了先进性，还大大降低了木结构的维护和修复成本，具有很高的实用价值和经济价值。

附图说明

图1为本发明一种装配式木结构植筋节点无梁端抗剪连接件结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明一种装配式木结构植筋节点采用圆形木柱结构俯视图；

图5为本发明一种装配式木结构植筋节点有梁端抗剪连接件结构示意图；

图6为本发明在木梁端部预钻孔或预留孔示意图；

图7为本发明在木梁上下表面开设的槽道示意图；

图8为本发明在木梁两侧表面开设的槽道示意图；

图9为图1和图5的剖面1-1示意图；

图10为图1的剖面2-2示意图；

图11-16为本发明中节点连接件的六种构造形式示意图；

图17为图5中抗剪连接件的构造示意图；

图18为图5的剖面2-2示意图；

图19为本发明竖向装配施工示意图；

图20为本发明水平装配施工示意图。

附图标注：

1木梁；2木柱；3梁端植筋；4节点连接件；5节点紧固件；6锚板；7垫块；8孔道；9槽道；10小木条；11圆孔；12长圆孔；13梁端抗剪连接件；14紧固螺钉；15销栓；16梁端开槽；17自攻螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1、2、3、9和10所示，一种装配式木结构植筋节点，包括木梁1、木柱2、梁端植筋3、节点连接件4和节点紧固件5，所述木梁1与木柱2之间通过节点连接件4、梁端植筋3和节点紧固件5连接，节点连接件4通过节点紧固件5固定于柱身，节点紧固件5通过锚板6和垫块7，在木柱2上背对木梁1的一侧固定，梁端在植筋部位采用自攻螺钉17进行横纹增强；如图6-8所示，所述梁端植筋3通过结构胶植于梁端预钻或预留的孔道8内或开设的槽道9内，槽道9采用小木条10和结构胶进行封闭；

如图5、9、17和18所示，当梁端剪力较大时，所述节点还设有梁端抗剪连接件13承担剪力，梁端抗剪连接件13通过紧固螺钉14固定于木柱2，安装时置入梁端开槽16中，采用销栓15固定木梁1。

所述木梁和木柱的截面形状为方形、矩形或圆形，木柱在锚板下采用打入木螺钉或植筋方式进行局部增强。如图3所示，所述木柱2采用方形，如图4所示，所述木柱2采用圆形。

所述木梁材质为原木、锯材、胶合木(glulam)、单板层积材(LVL)、平行木片胶合木(PSL)、层叠木片胶合木(LSL)、其他工程木材中的一种。所述植筋为螺纹钢、螺杆、圆钢、钢管或FRP中的一种。所述节点连接件为钢材、不锈钢或其他金属材料中的一种。

如图11-16所示，所述节点连接件外形为空心钢管型或槽型，通过嵌入方式，节点连接件可完全隐入木梁端头；紧固植筋杆件用的螺母及垫圈也可先行焊接于钢板件上，也可待植筋养护完毕后再紧固。所述节点连接件上螺栓孔为圆孔11或长圆孔12，当为长圆孔时，可方便木梁的竖向安装，同时也允许木梁在使用过程中由于高度方向的湿胀干缩引起的自由伸缩。

所述节点紧固件采用钢筋、螺杆、钢管或形状记忆合金。所述锚板材质为钢材或硬木，锚板直接接触固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持锚板和木柱外表面平齐。所述的垫块采用金属材料或硬木。

一种上述装配式木结构植筋节点的施工方法，包括以下步骤：

a.梁端开槽：包括梁端抗剪连接件部位开槽，开孔：包括植筋预钻孔和梁端抗剪连接件销栓孔，节点连接件部位切角；

b.柱身开孔：包括节点紧固件开孔；

c.梁端植筋；

d.待植筋胶养护完毕后，安装梁端上侧节点连接件；

e.安装与梁端抗剪连接件挂钩位置相对应的销栓于梁端；

f.分别通过节点紧固件和紧固螺钉安装梁端下侧节点连接件和梁端抗剪连接件于柱身；

g.将木梁自上而下搁置在梁端抗剪连接件的挂钩上，通过紧固件将节点连接件和梁端抗剪连接件固定；此时，整个木梁即可固定于木柱上，安装完毕。

上述装配式植筋节点的装配施工方法较为灵活，木梁可采用竖向装配和水平装配等，以上为竖向装配，如图19所示，还可采用水平装配，如图20所示。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：包括木梁、木柱、梁端植筋、节点连接件和节点紧固件，所述木梁与木柱之间通过节点连接件、梁端植筋和节点紧固件连接，所述梁端植筋通过结构胶植于梁端预钻或预留的孔道内或开设的槽道内，槽道采用小木条和结构胶进行封闭，节点连接件通过节点紧固件固定于柱身，节点紧固件通过锚板和垫块，在木柱上背对木梁的一侧固定，梁端在植筋部位采用自攻螺钉进行横纹增强；

所述节点还设有梁端抗剪连接件，梁端抗剪连接件通过紧固螺钉固定于木柱，并置入梁端开槽中，采用销栓固定木梁。

2.根据权利要求1所述的一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：所述木梁和木柱的截面形状为方形、矩形或圆形，木柱在锚板下采用打入木螺钉或植筋方式进行局部增强。

3.根据权利要求1所述的一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：所述木梁材质为原木、锯材、胶合木、单板层积材、平行木片胶合木、层叠木片胶合木、其他工程木材中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：所述植筋为螺纹钢、螺杆、圆钢、钢管或FRP中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：所述节点连接件为钢材、不锈钢或其他金属材料中的一种，所述节点连接件外形为空心钢管型或槽型。

6.根据权利要求1所述的一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：所述节点紧固件采用钢筋、螺杆、钢管或形状记忆合金。

7.根据权利要求1所述的一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：所述锚板材质为钢材或硬木，锚板直接接触固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持锚板和木柱外表面平齐。

8.根据权利要求1所述的一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：所述的垫块采用金属材料或硬木。

9.根据权利要求1所述的一种装配式木结构植筋节点，其特征在于：所述节点连接件上螺栓孔为圆孔或长圆孔。

10.一种权利要求1所述的装配式木结构植筋节点的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.梁端开槽：包括梁端抗剪连接件部位开槽，开孔：包括植筋预钻孔和梁端抗剪连接件销栓孔，节点连接件部位切角；

b.柱身开孔：包括节点紧固件开孔；

c.梁端植筋；

d.待植筋胶养护完毕后，安装梁端上侧节点连接件；

e.安装与梁端抗剪连接件挂钩位置相对应的销栓于梁端；

f.分别通过节点紧固件和紧固螺钉安装梁端下侧节点连接件和梁端抗剪连接件于柱身；

g.将木梁自上而下搁置在梁端抗剪连接件的挂钩上，通过紧固件将节点连接件和梁端抗剪连接件固定；此时，整个木梁即可固定于木柱上，安装完毕。

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