CN103938885A - 一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法 - Google Patents

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许清风
张富文
李向民
刘琼
贡春成
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SHANGHAI JIANKE ENGINEERING RECONSTRUCTION TECHNOLOGY Co Ltd
Shanghai Building Science Research Institute Group Co Ltd
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Abstract

一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于，它包括以下步骤：(I)按照木柱(1)、木梁(2)和节点(3)的尺寸，选择对应长度的竹板(4)，在木柱(1)和木梁(2)上分别钻木柱安装孔(101)和木梁安装孔(201)；(II)竹板(4)两端分别用对穿螺栓(5)固定于木柱(1)和木梁(2)上，形成三角形稳定受力结构。本发明通过采用与木材纹理相近但力学性能显著增强的竹板作为加固元件，在卯榫节点角部区形成三角形稳定受力模式，从而显著提高卯榫节点木框架的水平受力性能和变形能力，满足后续使用要求，延长了现有木结构建筑的使用寿命和承载能力。

Description

一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法
技术领域
本发明属于建筑科学技术领域，具体讲就是涉及一种竹板加固卯榫节点木框架的方法，用于木建筑的维修加固和改造。 
背景技术
利用木材建造房屋是我国传统建筑的重要表现形式，古代木结构建造的房屋很多都经过了数百年的历史，是中华文明的重要组成部分，包含丰富的历史文化内涵在里面，但是时间比较久远，同时由于木材质本身的特点，很多木结构建筑面临中需要维修的境况。现代新建的木结构建筑也需要尽可能牢固。现有的木结构多数为卯榫节点木框架结构，由于木材长时间暴露往往容易腐烂损伤，因此很多既有木结构亟待维修加固。对于卯榫节点木框架而言，其薄弱位置为卯榫节点处，一般通过加固节点等方法来提高木框架的承载能力和抗震能力。对卯榫节点的加固方法，常见的有横、竖替木加固方法，碳纤维布加固方法，马口铁加固方法等，但是这些传统的加固方法多存在影响维护期结构使用、破坏立面效果和妨害节点周边木构件等不足。 
发明内容
本发明的目的是针对现有的木结构维修加固过程中往往会影响维护期结构使用，甚至破坏现有木结构的技术缺陷，提供一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，通过采用与木材纹理相近但力学性能显著增强的竹板作为加固元件，在卯榫节点角部区形成三角形稳定受力模式，从而显著提高卯榫节点木框架的水平受力性能和变形能力，满足后续使用要求，延长了现有木结构建筑的使用寿命和承载能力。 
技术方案 
为了实现上述技术目的，本发明设计一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于，它包括以下步骤： 
I.按照木柱、木梁和节点的尺寸，选择对应长度的竹板，在木柱和木梁上分别钻木柱安装孔和木梁安装孔； 
II.竹板两端分别用对穿螺栓固定于木柱和木梁上，形成三角形稳定受力结构。 
进一步，所述步骤I中木梁在两侧木柱之间的距离不大于4m时，竹板厚度为15mm～20mm、宽度为60mm～100mm； 
所述木梁在两侧木柱之间的距离大于4m时，竹板厚度为20mm～25mm、宽度为100mm～150mm。 
进一步，所述步骤I中所述竹板与木梁连接处距卯榫节点中心距离为木梁在两侧木柱之间距离的1/8～1/6，竹板与木柱连接处距卯榫节点中心距离为木柱度的1/7～1/5。 
进一步，所述步骤II中通过安装木垫块保证木梁两侧宽度与木柱直径两侧宽度一致，以保证竹板轴心与木梁轴心平行受力。 
进一步，所述木垫块长度为180mm～220mm，木垫块宽度为140mm～180mm。 
进一步，所述步骤I中木梁上选定的螺栓位置位于木梁的一半高度处，木柱上选定的螺栓位置位于木柱的中心位置 
进一步，在选定的螺栓位置先用冲击钻进行钻孔，钻孔直径较对穿螺栓的直径大1mm～2mm； 
当木梁在两侧木柱之间的距离不大于4m时，对穿螺栓直径选10mm～12mm； 
当木梁在两侧木柱之间的距离大于4m时，对穿螺栓直径选用14mm～16mm。 
进一步，所述步骤II中，在使用对穿螺栓连接前，在对穿螺栓两端增加垫片，并拧紧对穿螺栓。 
有益效果 
本发明通过采用与木材纹理相近但力学性能显著增强的竹板作为加固元件，在卯榫节点角部区形成三角形稳定受力模式，从而显著提高卯榫节点木框架的水平受力性能和变形能力，满足后续使用要求，延长了现有木结构建筑的使用寿命和承载能力。 
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。 
实施例 
如附图1所示，一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于，它包括以下步骤： 
I.按照木柱1、木梁2和节点3的尺寸，选择对应长度的竹板4，在木柱1和木梁2上分别钻木柱安装孔101和木梁安装孔201； 
II.竹板4两端分别用对穿螺栓5固定于木柱1和木梁2上，形成三角形稳定受力结构。 
所述步骤I中木梁2在两侧木柱1之间的距离不大于4m时，竹板4厚度为15mm～20mm、宽度为60mm～100mm； 
所述木梁2在两侧木柱1之间的距离大于4m时，竹板4厚度为20mm～25mm、宽度为100mm～150mm。 
所述步骤I中所述竹板4与木梁2连接处距卯榫节点3中心距离为木梁2在两侧木柱1之间距离的1/8～1/6，竹板3与木柱1连接处距卯榫节点3中心距 离为木柱1高度的1/7～1/5。 
所述步骤II中通过安装木垫块保证木梁2两侧宽度与木柱1直径两侧宽度一致，以保证竹板4轴心与木梁2轴心平行受力。 
所述木垫块6长度为180mm～220mm，木垫块6宽度为140mm～180mm。 
所述步骤I中木梁2上选定的螺栓位置位于木梁2的一半高度处，木柱1上选定的螺栓位置位于木柱1的中心位置。 
在选定的螺栓位置先用冲击钻进行钻孔，钻孔直径较对穿螺栓5的直径大1mm～2mm； 
当木梁2在两侧木柱1之间的距离不大于4m时，对穿螺栓5直径选10mm～12mm； 
当木梁2在两侧木柱1之间的距离大于4m时，对穿螺栓5直径选用14mm～16mm。 
所述步骤II中，在使用对穿螺栓5连接前，在对穿螺栓5两端增加垫片，并拧紧对穿螺栓5。 
取卯榫节点木框架层高为2600mm，跨度为3600mm；木柱截面为圆形，直径为200mm；木梁截面为矩形，宽度和高度分别为100mm和200mm。木柱和木梁采用燕尾榫方式连接，燕尾榫长度50mm，榫头宽度50mm，榫尾宽度40mm。顶部施加恒定竖向荷载，单根木柱竖向荷载取为20kN。然后通过MTS作动器慢速施加水平往复荷载，加载速率为0.3mm/s。在最大荷载出现后，随着变形的增加，破坏荷载及其相应变形取荷载下降到最大荷载的85%时相应的荷载和相应变形。如果木框架出现拔榫破坏，拔榫时对应的荷载可以视作破坏荷载。 
试验表明，未进行加固的对比卯榫节点木框架的水平承载力峰值为3.1kN，水平位移为75.5mm。 
另取一规格完全相同的卯榫节点木框架。在节点区采用螺栓连接竹板加固。竹板厚度为20mm厚，宽度为60mm。木梁和木柱上螺栓连接点到节点中心距离均为500mm。由于木柱直径为200mm，木梁宽度为100mm，为了保证竹板与木 框架平面平行，需在木梁表面附加木垫块，木垫块厚度为50mm，宽度为150mm，长度为200mm。 
试验结果表明，采用竹板加固后卯榫节点木框架的水平承载力峰值4.9kN，水平位移为174.5mm。分别交对比木框架提高了58%和131%。 
本发明通过采用与木材纹理相近但力学性能显著增强的竹板作为加固元件，在卯榫节点角部区形成三角形稳定受力模式，从而显著提高卯榫节点木框架的水平受力性能和变形能力，满足后续使用要求，延长了现有木结构建筑的使用寿命和承载能力。 

Claims (8)

1.一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于，它包括以下步骤： 
(I)按照木柱(1)、木梁(2)和节点(3)的尺寸，选择对应长度的竹板(4)，在木柱(1)和木梁(2)上分别钻木柱安装孔(101)和木梁安装孔(201)； 
(II)竹板(4)两端分别用对穿螺栓(5)固定于木柱(1)和木梁(2)上，形成三角形稳定受力结构。 
2.如权利要求1所述的一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于：所述步骤(I)中木梁(2)在两侧木柱(1)之间的距离不大于4m时，竹板(4)厚度为15mm～20mm、宽度为60mm～100mm； 
所述木梁(2)在两侧木柱(1)之间的距离大于4m时，竹板(4)厚度为20mm～25mm、宽度为100mm～150mm。 
3.如权利要求1所述的一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于：所述步骤(I)中所述竹板(4)与木梁(2)连接处距卯榫节点(3)中心距离为木梁(2)在两侧木柱(1)之间距离的1/8～1/6，竹板(3)与木柱(1)连接处距卯榫节点(3)中心距离为木柱(1)高度的1/7～1/5。 
4.如权利要求1所述的一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于：所述步骤(II)中通过安装木垫块保证木梁(2)两侧宽度与木柱(1)直径两侧宽度一致，以保证竹板(4)轴心与木梁(2)轴心平行受力。 
5.木如权利要求4所述的一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于：所述木垫块(6)长度为180mm～220mm，木垫块(6)宽度为140mm～180mm。 
6.如权利要求1所述的一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于：所述步骤(I)中木梁(2)上选定的螺栓位置位于木梁(2)的一半高度处，木柱(1)上选定的螺栓位置位于木柱(1)的中心位置。 
7.如权利要求6所述的一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征 在于：在选定的螺栓位置先用冲击钻进行钻孔，钻孔直径较对穿螺栓(5)的直径大1mm～2mm； 
当木梁(2)在两侧木柱(1)之间的距离不大于4m时，对穿螺栓(5)直径选10mm～12mm； 
当木梁(2)在两侧木柱(1)之间的距离大于4m时，对穿螺栓(5)直径选用14mm～16mm。 
8.如权利要求1所述的一种用竹板加固卯榫节点木框架的方法，其特征在于：所述步骤(II)中，在使用对穿螺栓(5)连接前，在对穿螺栓(5)两端增加垫片，并拧紧对穿螺栓(5)。 
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