CN104652702A - 一种增强木-混凝土组合梁的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强木-混凝土组合梁的连接装置，包括混凝土板、木梁和外包钢板，所述木梁安装在混凝土板的下方，木梁的外周被外包钢板包裹，外包钢板在木梁的上表面有两条边弯折伸出，并且伸出部分嵌入混凝土板内部，木梁与外包钢板之间紧密贴合，贴合方式为：所述外包钢板伸出部分之间焊接或通过螺栓连接，或者木梁与外包钢板之间通过胶水连接或安装钉子。本发明在承载力不变的情况下，木梁体积变小而又增加了木梁与混凝土之间的连接作用，提高了整体性。本发明不仅可用于古旧木结构建筑修复与加固中，而且也可以大量使用在新建结构中。

Description

一种增强木-混凝土组合梁的连接装置

技术领域

本发明涉及建筑工程中的连接结构，具体是指一种增强木-混凝土组合梁的连接装置。

背景技术

20世纪之前，木结构取材便利,价格便宜,是我国传统建筑的主要结构形式,并且至今仍有大量木结构的民居、桥梁、寺庙、楼塔、馆阁、衙署和牌坊等建筑留存,其绝对数量相当庞大。有些古建筑历经数千年的沧桑变迁,具有极高的文物、历史和艺术价值,因此加固修复损坏或濒危的古建筑具有极高的意义。

从20世纪80年代开始，随着生态人文思潮的传播，人们开始更多地关注建筑的生态和可持续发展。木材作为加工制造能耗低，可再生的天然建筑材料，再次得到人们的重视。木结构建筑具有施工快捷、结构简单、节能美观、抗震性能优越等优点。国际上历次地震灾害调查均表明，多数木结构房屋可以承受地震作用，没有造成倒塌和严重的人员伤亡。现有的木结构加固多数采用FRP材料，价格昂贵；涂防腐剂、刷漆等加固效果不理想。打栓钉、补钢板不仅破坏了原有的结构美感，也增加了施工程序和施工成本。

木-混凝土组合结构是在木结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构形式，木-混凝土组合结构中木-混凝土组合梁是其重要组成部分。试验研究表明，当木梁与混凝土板用可靠的剪力连接件连接起来共同作用时，抗弯承载力和抗弯刚度都有较大提高。而传统木混结构直接将混凝土板搁置在木梁上，这样做导致结构整体刚度变小，抗震性能变差，承载力降低等。

目前,木-混凝土组合结构在国外发展迅猛，不仅研究内容十分先进而广泛，而且研究成果也大量用于实际工程中。用于木梁与混凝土之间的剪力连接件是使木梁与混凝土形成整体、承载剪力，以能共同工作的关键部件。木-混凝土组合结构目前得到越来越多的重视与运用，但是现今很多研究还是集中于使木与混凝土之间形成整体的连接件上，木材本身考虑很少。

从截面的合理性上可知，组合梁充分发挥了木梁与混凝土材料的作用，木梁受拉，混凝土受压。与钢筋混凝土梁相比，木-混凝土组合梁可以减轻自重、减小地震作用、便于施工、节省脚手架和模板、缩短施工周期。

国内最近几年对木相关组合结构研究也越来越多，但是木-混凝土组合结构研究较少，更谈不上大量应用了。分析原因主要是国内木材资源不充足。如图1、2所示，现有木-混凝土组合结构梁，包括混凝土板1、木梁2和栓钉6，主要存在以下问题。

1、刚度和强度相对较小，变形大，承载力较小；

2、水平抗剪能力较低；

3、栓钉连接形成的整体性不够强；

4、木梁相对跨度较小；

5、体积较大；

6、施工程序相对繁琐；

7、木材浪费严重。

除以上不足外，木-混凝土组合梁对木材的要求也比较高，这样又限制了其他材性木材的应用，推广难度也相应增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种增强木-混凝土组合梁的连接装置,解决了如何在承载力不变的情况下，木梁体积变小而又增加了木梁与混凝土之间的连接作用，以提高整体性。

本发明采用的技术方案为：一种增强木-混凝土组合梁的连接装置，包括混凝土板、木梁和外包钢板，所述木梁安装在混凝土板的下方，木梁的外周被外包钢板包裹，外包钢板在木梁的上表面有两条边弯折伸出，并且伸出部分嵌入混凝土板内部，木梁与外包钢板之间紧密贴合，贴合方式为：所述外包钢板伸出部分之间焊接或通过螺栓连接，或者木梁与外包钢板之间通过胶水连接或安装钉子。

本发明采用薄钢板将木梁包裹住，并用螺栓拧紧，使钢板与木梁紧密贴合。由于木梁外包裹了一层钢板，不仅使组合梁整体刚度和强度都提高了，而且伸出的钢板与拧紧的螺栓还与混凝土连接，起到了双重连接件的作用，木梁与混凝土之间的连接作用更强了，整体性也大大提高；同时省去了对木梁钻孔安装栓钉等再加工程序，减少了对木梁的加工损伤，这在修复古建筑中还可以避免对原结构的二次破坏；对于新建结构，在承载力不变的情况下，木梁可以做得更小，节省了大量木材，且对木料的材性限制降低，适用的木料范围扩大；重量相对减轻，基础造价也可以相对减少，经济效益更大。跨度可以相应提高，建筑空间变得更大。对木结构相关建筑推广也十分有利。

作为优选，所述外包钢板的外表面设置有保护层。

作为优选，所述外包钢板外表面有纹路或者多次折叠。

作为优选，所述外包钢板外表面包一层薄木质材料，起到还原木结构外形的装饰作用。

作为优选，为了让木结构表现现出原貌，体现木结构的优美，所述外包钢板开孔或者开洞，让内部木梁可见，也可起到节约钢材的作用。

完成本发明所述钢-木-混凝土组合梁的制作大致需要六道工序或步骤：

1、木梁的制作；

2、外包钢板的制作；(主要在工厂内预制，不在现场制作)

a、根据木梁的大小，裁剪钢薄板，长度和木梁长度一样，宽度在木梁横截面周长左右；

b、在沿长度方向两边打孔；

c、把钢薄板压成型；

3、钢-木组合梁的制作；

a、把木梁放入制作好的外包钢板中；

b、用螺栓在两孔之间拧紧。

4、结构吊装；将制作好的钢-木梁吊装到指定位置；

5、楼面板模板支设、钢筋绑扎；

6、楼面板混凝土浇筑、养护及拆模；

其中钢-木组合梁的制作为工厂内预制；对于加固施工，只制作外包钢板部分，在施工现场组装，起到对木梁的加固作用。

本发明不仅可用于古旧木结构建筑修复与加固中，而且也可以大量使用在新建结构中。

有益效果：1、本增强后的木-混凝土组合梁主要针对普通木-混凝土组合梁进行重新设计，通过钢薄片包裹住木梁以实现对木梁各方面性能的提高，包括刚度和强度，以及抗弯和抗剪承载力等等。

2、连接装置变为装配式，并且是包裹钢板的一部分，整体性更好。连接作用除了螺栓外，伸出的钢板也作为连续性连接件发挥作用，这样木梁和混凝土之间的连接就有了双重作用，整体性更好，刚度再次提高。

3、螺栓固定的钢板空隙没有固定距离，以拧紧为达到施工要求。即钢板可以贴合起来拧紧。

4、钢板的厚度要便于施工，主要以设计为准。

5、设计时采用组合计算设计，以便于减小木梁截面大小，节省木材。

6、不需在木梁上钻入螺钉剪力连接件，减少木梁损伤，且组合梁可以在工厂预制，减少施工难度，减少建造成本；

7、在古旧建筑加固中，可以使用原有的木梁而不用替换；新建建筑中，木梁本身起到了加固作用。

附图说明

图1为现有木-混凝土组合梁结构示意图；

图2为现有木-混凝土组合梁结构截面图；

图3为本发明木-混凝土组合梁结构示意图；

图4为本发明木-混凝土组合梁结构截面图；

图5为本发明外包钢板采用螺栓连接截面图；

图6为本发明外包钢板采用侧面打孔示意图；

图7为本发明外包钢板采用胶水连接示意图；

图8为本发明外包钢板采用电焊连接示意图；

图9为本发明外包钢板超出木梁示意图；

图10为本发明外包钢板有折叠示意图；

图11为本发明外包钢板采用装饰木材截面图；

图12为本发明外包钢板开洞示意图。

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3、4所示：一种增强木-混凝土组合梁的连接装置，包括混凝土板1、木梁2和外包钢板3，所述木梁2安装在混凝土板1的下方，木梁2的外周被外包钢板3包裹，外包钢板3在木梁2的上表面有两条边弯折伸出，并且伸出部分嵌入混凝土板1内部，木梁2与外包钢板3之间紧密贴合；

如图5所示：外包钢板3伸出部分之间通过螺栓4连接。

如图6所示：不在外包钢板3两端打孔，在外包钢板3靠中间部位打孔，安装钉子将钢板固定于木梁腹部。

如图7所示，外包钢板3上不打孔，不安装螺栓，直接用胶水把钢板固定在木梁上，外包钢板3与木梁是通过胶水连接在一起。

如图8所示，外包钢板3伸出部分之间的钢片贴合，用焊枪焊牢。

如图9所示，外包钢板3不一定贴合木梁上表面，可以适当伸出。

如图10所示，外包钢板3外表面多次折叠。

如图11所示，外包钢板3外表面包一层薄木质材料5，起到还原木结构外形的装饰作用。

如图12所示，外包钢板3开孔或者开洞，让内部木梁可见，也可起到节约钢材的作用。

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 (5)

1.一种增强木-混凝土组合梁的连接装置，其特征在于：包括混凝土板、木梁和外包钢板，所述木梁安装在混凝土板的下方，木梁的外周被外包钢板包裹，外包钢板在木梁的上表面有两条边弯折伸出，并且伸出部分嵌入混凝土板内部，木梁与外包钢板之间紧密贴合，贴合方式为：所述外包钢板伸出部分之间焊接或通过螺栓连接，或者木梁与外包钢板之间通过胶水连接或安装钉子。

2.根据权利要求1所述的一种增强木-混凝土组合梁的连接装置，其特征在于：所述外包钢板的外表面设置有保护层。

3.根据权利要求1所述的一种增强木-混凝土组合梁的连接装置，其特征在于：所述外包钢板外表面有纹路或者多次折叠。

4.根据权利要求1所述的一种增强木-混凝土组合梁的连接装置，其特征在于：所述外包钢板外表面包一层薄木质材料。

5.根据权利要求1所述的一种增强木-混凝土组合梁的连接装置，其特征在于：所述外包钢板开孔或者开洞。