CN106013443A - 一种木或竹框架耗能端板连接节点及其方法 - Google Patents

一种木或竹框架耗能端板连接节点及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木或竹框架耗能端板连接节点及其方法，该木或竹框架耗能端板连接节点包括木或竹材质的柱和梁，所述柱相对的两个侧面均固定有钢材质的端板，所述梁与柱相接的端部的内部或者外侧固定有钢板，钢板与端板焊接。本发明所述木结构在节点区荷载传递简单；梁的填钢板和端板在工厂焊接，焊接质量容易保证，工地只有螺栓连接。小震时，由端板受力变形直接承担了输入到结构上的内力，大震时，通过与内填钢板相连的端板变形以及内填钢板的屈服形变，消耗掉输入到结构上的能量；本发明取材容易，制作简单，适合在我国广大农村和城市高档社区的木或竹结构房屋中推广使用，将大大改善木结构房屋的抗震性能。

Description

一种木或竹框架耗能端板连接节点及其方法
技术领域
本发明属于木或竹结构节点构造技术领域，尤其涉及一种木或竹结构节点连接结构及其连接方法。
背景技术
木或竹材作为一种天然材料，不像钢材那样具有可焊性，也不像混凝土那样可通过浇筑锚固钢筋实现连接。连接的质量直接会影响结构的可靠性。人们通常希望结构的最终失效发生于构件本身而不是发生在连接处，因此连接的设计是木或竹结构设计中重要也是困难的一个环节。因而需要通过一些有效的创新设计，使木结构节点延性提高，以提高其结构抗力，使满足新的使用条件下结构的功能要求。
目前，木或竹结构连接按连接方式的不同可分为如下几种：榫卯连接、齿连接、销连接、键连接、胶(胶粘剂)连接、植筋连接和承拉连接。由于木或竹材横纹抗拉强度较低且具有明显的脆性，胶合木框架结构梁柱节点易发生脆性劈裂破坏，进而影响整个结构在静力和动力荷载下的延性和抗震性能。自胶合木发展至今，木或竹框架结构体系的梁柱节点通常采用螺栓-钢填板连接方式，即梁柱构件通过内嵌式钢板以及横向对穿的螺栓连接。国内外学者对木结构螺栓-钢填板连接节点进行了一定的研究，研究表明胶合木梁柱螺栓-钢填板节点在单调和低周反复荷载作用下，胶合木构件会发生脆性的木材横纹劈裂破坏(如图4所示)。这主要是由于节点发生转动变形时，螺栓和胶合木会产生相互挤压，进而在胶合木中产生横纹拉应力。由于胶合木的规格材的横纹抗拉强度较低且具有明显的脆性，因而在转动变形(或荷载)作用下节点容易发生脆性破坏，进而影响到整体结构在静力和动力荷载下的延性和抗震性能。因此，研究胶合木梁柱节点的延性和耗能性能对于提高胶合木框架结构安全性和抗震性能具有重要的理论和工程意义。
发明内容
发明目的：本发明提供一种木或竹框架耗能端板连接节点及其方法，以增强节点延性，能有效避免木结构节点脆性损坏，施工简单方便，费用较低，应用面广，可适用于各种建筑不同规格木结构节点连接，提高木或竹结构承载力。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种木或竹框架耗能端板连接节点，包括木或竹材质的柱和梁，所述柱相对的两个侧面均固定有钢材质的端板，所述梁与柱相接的一端或两端端部的内部或者外侧固定有钢板，钢板与端板焊接。
进一步的，所述梁的端部内开设有若干条槽，每个槽内均设置有内填钢板，并通过组合螺栓固定。
进一步的，所述梁的端部的外侧固定有外夹钢板，并通过组合螺栓固定。
进一步的，所述端板通过组合螺栓固定于柱上。
一种木或竹框架耗能端板连接节点的连接方法，包括以下步骤：
步骤一、将内填钢板或外夹钢板与一块钢材质的端板进行焊接连接；
步骤二、通过多组组合螺栓将焊接有内填钢板或外夹钢板的端板和另一块端板固定在柱相对的两侧；
步骤三、将内填钢板内嵌置于梁端部内预设好的槽内，并用多组组合螺栓固定；或者将外夹钢板置于梁端部侧面，并用多组组合螺栓固定。
进一步的，所述步骤一中，所述焊接采用工厂焊接的方式。
有益效果：本发明在木或竹结构节点区荷载传递简单；只有内填钢板和端板焊接(可以工厂焊接，质量容易保证)。小震时，由端板受力变形直接承担了输入到结构上的内力；大震时，通过与内填钢板相连的端板变形以及内填钢板的屈服形变，消耗掉输入到结构上的能量。本发明取材容易，制作简单，适合在我国广大农村和城市高档社区的木或竹结构房屋中推广使用，将大大改善木或竹结构房屋的抗震性能。本发明以增强节点延性，能有效避免木或竹结构节点过早脆性损坏。施工简单方便，费用较低，应用面广，适用于各种建筑不同规格木或竹结构节点连接，提高木或竹结构承载力。
附图说明
图1是实施例1中柱与端板的连接示意图；
图2是实施例1中柱与梁的连接示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是实施例1与梁柱均为内填钢板接的对比试验效果图；
图5是图4中a部分所示的试件的滞回曲线；
图6是图4中b部分所示的试件的滞回曲线；
图7为实施例1中梁中内填钢板数量为三块的示意图；
图8为实施例2梁中采用外夹钢板形式的示意图；
图中：1-柱，2-梁，3-端板，4-内填钢板，5-组合螺栓，6-槽，7-外夹钢板。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1
如图1-3所示，一种木或竹框架耗能端板连接节点，包括木或竹材质的柱和梁，柱1相对的两个侧面均固定有钢材质的端板3，梁2的端部内开设有至少两条槽6，每个槽6内均设置有内填钢板4，并通过组合螺栓5固定；端板3通过组合螺栓5固定在柱1上。
内填钢板4的高度与梁2的截面高度相同。
由于工厂焊接和工地焊接相比质量容易保证，工厂室内焊接对气候没有要求，所以尽量采用工厂焊接而减少工地现场焊是节点设计时一个尽量实现的目标。详见下述步骤(1)。
上述木或竹框架耗能端板连接节点的连接方法，包括以下步骤：
(1)、将两个内填钢板与一块钢材质的端板通过工厂焊接的方式连接；
(2)、通过多组组合螺栓将焊接有内填钢板的端板和另一块端板固定在柱相对的两侧；
(3)、在梁的一端沿纵向开两条槽，开槽宽度取决于内填钢板的厚度；
(4)、将内填钢板内嵌置于梁端部内预设好的槽内，并用多组组合螺栓固定；
本实施例中，梁2的尺寸为长×宽×厚为1000×250×150立方毫米，柱1为通长柱，柱1的尺寸为长×宽×厚为1500×250×250立方毫米，内填钢板4的尺寸长×宽×厚为445×250×9立方毫米，端板3的尺寸长×宽×厚为470×150×15立方毫米，螺栓直径为20mm。考虑到安装顺利，梁2、柱1、内填钢板4与端板3上均先预钻直径为22毫米的孔洞，较螺栓直径大2毫米，梁2和柱1上的组合螺栓布置方式均为两排两列。
用于安装内填钢板4的槽6宽度均为12毫米，内填钢板4的高度与木梁2的截面高度相同。
试验证明，本发明延性性能及耗能能力得到明显的提高，所以今后设计节点时可以考虑采用新型节点并结合其他提高节点极限承载力的措施使得节点的承载能力与延性及耗能能力均满足要求。
如图4-图6所示，图4是本实施例与梁柱均为内填钢板连接的对比试验，其中，左图a是梁柱内均有内填钢板，木材劈裂破坏，脆性破坏，不利于抗震；右图b为采用本发明方法连接的节点，梁内有内填钢板，通过端板与柱相连，端板先屈服耗能，然后焊缝连接破坏。这种节点的破坏方式有利于吸收耗散地震能量，图6中试件JD-2的滞回曲线比图5中试件JD-1的更加饱满。
内填钢板4的数量不局限于两块，可以为更多，如图7所示，内填钢板4为三块。同样的，组合螺栓5的数量也不局限于图1-3所示的数量。
实施例2
如图8，一种木或竹框架耗能端板连接节点，包括木或竹材质的柱和梁，柱1相对的两个侧面均固定有钢材质的端板3，梁2的端部的外侧固定有外夹钢板7，并通过组合螺栓5固定；端板3通过组合螺栓5锚固在柱1上。
外夹钢板7的高度与梁2的截面高度相同。
上述木或竹框架耗能端板连接节点的连接方法，包括以下步骤：
(1)、将两个外夹钢板与一块钢材质的端板通过工厂焊接的方式连接；
(2)、通过多组组合螺栓将焊接有外夹钢板的端板和另一块端板固定在柱相对的两侧；
(3)、将外夹钢板置于梁端部侧面，并用多组组合螺栓固定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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。

Claims (8)

1.一种木或竹框架耗能端板连接节点，包括木或竹材质的柱和梁，其特征在于：所述柱(1)相对的两个侧面均固定有钢材质的端板(3)，所述梁(2)与柱(1)相接的端部的内部或者外侧固定有钢板，钢板与端板(3)焊接。
2.如权利要求1所述的木或竹框架耗能端板连接节点，其特征在于：所述梁(2)的端部内开设有若干条槽(6)，每个槽(6)内均设置有内填钢板(4)，并通过组合螺栓(5)固定。
3.如权利要求2所述的木或竹框架耗能端板连接节点，其特征在于：所述内填钢板(4)的高度与梁(2)的截面高度相同。
4.如权利要求1所述的木或竹框架耗能端板连接节点，其特征在于：所述梁(2)的端部的外侧固定有外夹钢板(7)，并通过组合螺栓(5)固定。
5.如权利要求4所述的木或竹框架耗能端板连接节点，其特征在于：所述外夹钢板(7)的高度与梁(2)的截面高度相同。
6.如权利要求1所述的木或竹框架耗能端板连接节点，其特征在于：所述端板(3)通过组合螺栓(5)锚固在柱(1)上。
7.一种木或竹框架耗能端板连接节点的连接方法，包括以下步骤：
步骤一、将内填钢板或外夹钢板与一块钢材质的端板进行焊接连接；
步骤二、通过多组组合螺栓将焊接有内填钢板或外夹钢板的端板和另一块端板固定在柱相对的两侧；
步骤三、将内填钢板内嵌置于梁端部内预设好的槽内，并用多组组合螺栓固定；或者将外夹钢板置于梁端部侧面，并用多组组合螺栓固定。
8.如权利要求7所述的木或竹框架耗能端板连接节点的连接方法，其特征在于：所述步骤一中，所述焊接采用工厂焊接的方式。
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