CN104532960B - 点阵式横纹增强型木结构榫卯节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种点阵式横纹增强型木结构榫卯节点，包括木柱、木梁和榫头增强用点阵式高强材料，所述木柱和木梁通过榫头卯口节点方式连接；所述木梁沿梁高方向在榫头上开设有孔洞，并沿梁高方向贯通，所述孔洞直径比榫头增强用点阵式高强材料直径小0.5‑2.0mm；所述榫头增强用点阵式高强材料插入上述孔洞，榫头增强用点阵式高强材料表面光圆或预设有螺纹构造，榫头增强用点阵式高强材料的高强方向与木梁高度方向一致，榫头增强用点阵式高强材料为木材或竹材，榫头增强用点阵式高强材料表面涂布有胶粘剂。本发明主要用于传统木结构建筑的榫卯节点加固增强。

Description

点阵式横纹增强型木结构榫卯节点

技术领域

本发明涉及建筑结构工程技术领域，具体为一种点阵式横纹增强型木结构榫卯节点。

背景技术

我国木结构建筑历史悠久，全国各地都有分布，木结构建筑约占全部古代建筑的50％以上，其优秀的技法具有极高的历史、文物、艺术和科学价值。传统木结构最显著的特点就是柱和梁组成的构架采用榫卯的连接形式，早在7000多年前的河姆渡遗址中就发现大量的木结构榫卯连接节点，随后的中国古代木构建筑木构件之间普遍采用榫卯连接。榫卯就是指根据构件的连接的需要，将其中一个构件的端头做成榫头，另一构件交接处做成卯口，然后经过这两个部位的结合而将构件连接起来的节点。发展到今天的现代木结构，结构形式不断变化，性能越来越好。传统木结构榫卯节点中，穿设在卯口内部的榫头，主要就是通过其横纹承压性能将作用在其上的荷载传递到柱上，因此较高的横纹承压性能才能保证，榫头在外力作用下始终与卯口内壁保持较为严密的结合，并通过摩擦，以及机械转动耗能，最终达到良好减震抗震目的。

由于我国的传统居住习惯，在广大的农村地区存在着大量的木结构、砖木架结构和土木结构等木构架承重建筑。由于这些建筑均为居民自住，均没有经过正规的抗震设计，在地震中往往造成了大量的人员伤亡及经济财产损失，这些建筑结构在地震的破坏中常常是由于节点的破坏导致，由于这些自然力的破坏，再加上各种人为因素，以及木材自身的固有缺陷和不足，在榫头和卯口发生接触挤压变形后，榫头宽度增大高度减小、卯口宽度增大，榫头与卯口的连接紧密型下降，从而降低了榫卯连接节点的抗弯性能，常见的破坏模式有卯口扩大、榫头拔出、榫头根部折断、榫头剪断破坏，以及榫头横纹压溃等，节点性能的降低，最直接的后果就是构架在水平合作作用下结构稳定性的降低和侧向位移的加大，从而加大结构的破坏直至倒塌。但同时，随着我国木材资源供给关系的转变，目前的木材工业用材资源已由传统的天然林过渡到人工林，甚至是速生丰产林木材，与天然林木材资源相比，这些木材中幼龄材所占比例大，生长速度快、成材周期短，其密度较低、力学性能较差，尤其是横纹承压性能低，木材的自身不足更是加剧了榫卯节点性能的不足。作为木结构节点常用的榫卯结构，采用目前市面上的常用木材已经难以符合相关国家标准规范的要求，同时更无法满足高烈度地区房屋建筑的抗震要求，因此对榫卯节点的加固增强就显得犹为重要。

传统的木结构榫卯节点常用的加固方式主要有以下几种：

1、“一种木结构抗震用耗能扒钉(专利号2013200120080)”中所述的扒钉加固；

2、“一种扁钢加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点(专利号200720032298.X)”、“一种古建筑木构件的钢木组合式加固装置(专利号2014201110165)”、“用于古建筑木结构边跨榫卯节点的加固装置(专利号200920108275.1)”、“用于古建筑木结构顶棚内榫卯节点的加固装置(专利号200920108276.6)”和“用于古建筑木结构中间跨榫卯节点的加固装置(专利号200920108277.0)”，以及“木结构节点活动螺栓孔抗震加固扁铁(专利号201020625251.6)”中所述的扁钢加固；

3、“一种耗能弧形钢板加固的木结构榫卯节点(专利号201120137388.1)”中所述的弧形钢板加固；

4、“一种木结构榫卯节点的加固与耗能减震装置(专利号201320561955.5)”中所述的金属节点紧固件加固；

5、“一种碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点(专利号200720032300.3)”中所述的碳纤维包裹加固。

这些加固方式大多存在以下缺点：节点加固增强处所用的扒钉、扁钢、弧形钢板、金属节点板、碳纤维都是裸露在外，加固后的节点外形美观性低，与木质材料的外观协调统一性差，失去了木结构建筑本身的美感；采用金属连接件，需要采用额外的防锈处理和后期的使用维护措施，工艺繁琐。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种点阵式横纹增强型木结构榫卯节点，基于传统木结构的建筑效果，将增强材料埋设隐藏在榫头节点内部，在不影响外观可视性的基础上，提高节点的力学性能。

本发明采用的技术方案为：一种点阵式横纹增强型木结构榫卯节点，包括木柱、木梁和榫头增强用点阵式高强材料，所述木柱和木梁通过榫头卯口节点方式连接；

所述木梁沿高度方向在榫头上开设有孔洞，并沿木梁高度方向贯通，所述孔洞直径比榫头增强用点阵式高强材料直径小0.5-2.0mm；

所述榫头增强用点阵式高强材料插入上述孔洞，榫头增强用点阵式高强材料表面构造预设有螺纹或光圆，榫头增强用点阵式高强材料的高强方向与木梁高度方向一致，榫头增强用点阵式高强材料为木材或竹材，榫头增强用点阵式高强材料表面涂布有胶粘剂。

作为优选，所述榫头增强用点阵式高强材料含水率小于木梁含水率2-5％。

作为优选，所述榫头增强用点阵式高强材料与木梁树种相同，或力学性能等同及优于木梁树种。

作为优选，所述胶粘剂为脲醛树脂及其改性树脂、酚醛树脂及其改性树脂、三聚氰胺甲醛树脂及其改性树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚氨酯类树脂或环氧树脂。

本发明在插入卯口连接前榫头预先经过增强处理；榫头增强处理为在与卯口咬合的部位，根据设计要求和增强材料规格尺寸沿木梁高度方向预先钻孔；在榫头连接处孔洞内插入高强材料增强前，高强材料表面涂布有胶粘剂。

本发明主要用于传统木结构建筑的榫卯节点加固增强。

有益效果：

本发明能够有效提高传统木结构榫卯节点中榫头部分的横纹承压强度，从而提高榫卯的节点性能。

本发明在有效提高传统木结构榫卯节点性能的同时，保证了建筑结构外观效果，不破坏原有连接构造，统一协调性好。

本发明施工工艺简单，成本较低，可广泛使用。

附图说明

图1为本发明榫卯节点结构示意图；

图2为本发明木梁示意图。

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所示，一种点阵式横纹增强型木结构榫卯节点，包括木柱1、木梁2和榫头增强用点阵式高强材料3，所述木柱1和木梁2通过榫头卯口节点方式连接；

所述木梁2沿高度方向在榫头上开设有孔洞，并沿木梁2高度方向贯通，所述孔洞直径比榫头增强用点阵式高强材料3直径小0.5-2.0mm；

所述榫头增强用点阵式高强材料3插入上述孔洞，榫头增强用点阵式高强材料3表面构造预设有螺纹或光圆，榫头增强用点阵式高强材料3的高强方向与木梁2高度方向一致，榫头增强用点阵式高强材料3为木材或竹材，榫头增强用点阵式高强材料3表面涂布有胶粘剂。

所述榫头增强用点阵式高强材料3含水率小于木梁含水率2-5％。所述榫头增强用点阵式高强材料3与木梁2树种相同，或力学性能等同及优于木梁2树种。所述胶粘剂为脲醛树脂及其改性树脂、酚醛树脂及其改性树脂、三聚氰胺甲醛树脂及其改性树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚氨酯类树脂或环氧树脂。

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 (4)

1.一种点阵式横纹增强型木结构榫卯节点，其特征在于：包括木柱、木梁和榫头增强用点阵式高强材料，所述木柱和木梁通过榫头卯口节点方式连接；

所述木梁沿高度方向在榫头上开设有孔洞，并沿木梁高度方向贯通，所述孔洞直径比榫头增强用点阵式高强材料直径小0.5-2.0mm；

所述榫头增强用点阵式高强材料插入上述孔洞，榫头增强用点阵式高强材料表面光圆或预设有螺纹构造，榫头增强用点阵式高强材料的高强方向与木梁高度方向一致，榫头增强用点阵式高强材料为木材或竹材，榫头增强用点阵式高强材料表面涂布有胶粘剂。

2.根据权利要求1所述的点阵式横纹增强型木结构榫卯节点，其特征在于：所述榫头增强用点阵式高强材料含水率小于木梁含水率2-5%。

3.根据权利要求1所述的点阵式横纹增强型木结构榫卯节点，其特征在于：所述榫头增强用点阵式高强材料与木梁树种相同，或力学性能等同及优于木梁树种。

4.根据权利要求1所述的点阵式横纹增强型木结构榫卯节点，其特征在于：所述胶粘剂为脲醛树脂及其改性树脂、酚醛树脂及其改性树脂、三聚氰胺甲醛树脂及其改性树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚氨酯类树脂或环氧树脂。