CN107447865A - 一种类木建筑框架结构及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明在建筑木结构技术领域公开了一种类木建筑框架结构及其制作方法，适用于低层住宅及公共建筑。本发明的结构主体由框架柱、主梁和次梁构成，结构构件均采用植物纤维或木屑为主要原材料在工厂制作；运至现场后，框架柱通过安装在基础上的靴套与基础固接，在框架节点、主次梁节点处，将梁端插入节点专用连接件的工字型接头后，再采用螺栓连接，以实现节点的刚性连接；梁上抬柱节点通过专用连接件将柱顶和柱底分别与上、下支承梁相连。本发明可用于平顶建筑或坡屋顶建筑，具有原材料来源广、防腐和防火性能好、施工速度快、造价低等优点。

Description

一种类木建筑框架结构及其制作方法
技术领域
本发明属于建筑木结构技术领域，具体涉及一种采用植物纤维或木屑为主要原材料的类木建筑框架结构及其制作方法。
技术背景
传统木建筑结构以原生木材或由原生木板材层叠胶合而成的胶合木为原材料，会耗用大量的森林资源，对生态环境造成破坏；因为树木成材需要较长的时间，当木材不足以支撑传统木建筑的兴建需求时，建筑木材主要依赖进口；此外，传统木建筑需要外覆石膏板等防火材料来提高建筑的耐火性能，外露梁、柱和墙等需作防腐处理。上述因素是当前传统木建筑的造价居高不下的主要原因。
当前传统木结构的竖向承重构件大多为木骨架组合墙、原木柱或胶合木柱，与梁连接的墙柱或梁柱节点及主次梁的连接节点大多在梁的侧面连接，节点连接的刚性不强，易导致梁处于简支受力状态，使结构计算与构造的吻合度较差；无论是《木结构建筑》14J924图集、还是现行国家标准《木结构设计规范》及《胶合木结构技术规范》，均未提及柱的接长措施。因此解决上述问题，对当前木结构建筑的工程应用具有重要意义。
当前，植物纤维或木屑主要被制作成人造板材，具有一定强度，但刚度较差，因此主要被用于建筑施工模板、装饰装修和家具行业。由于植物纤维或木屑被粉碎浆化后具有良好的可塑性，完全可其作主要原材料按需制作成梁、柱等构件而用于建筑结构中，这对提高植物纤维或木屑的工程应用价值、节约森林资源、保护生态环境是十分有益的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种类木建筑框架结构及其制作方法，结构的梁、柱等构件均以植物纤维或木屑为主要原材料在工厂制作，以克服现有木建筑结构技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种类木建筑框架结构，包含框架柱、楼层框架梁(主梁)、楼层次梁、屋面框架梁(主梁)和屋面次梁；所述框架柱通过插入靴套与基础刚接、通过插入筒状连接件在楼层处接长；所述框架梁通过插入筒状连接件的工字型接头与框架柱刚接；所述次梁通过插入π形连接件的工字型接头与所述主梁刚接；上述工字型接头在梁端承担梁的负弯矩。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：所述类木建筑框架结构的制作方法，包含以下主要步骤：(1)以植物纤维或木屑为主要原材料在工厂按自然层生产梁、柱等构件；(2)在基础上安装靴套，插入底层框架柱并栓接；(3)在楼层标高处安装楼层框架梁柱节点的筒状连接件，同步插入上层框架柱并栓接；(4)将楼层主梁插入筒状连接件的工字型接头并栓接；在楼层主梁上安装π形连接件，将楼层次梁插入π形连接件的工字型接头并栓接；(5)在屋面标高处重复(3)、(4)步，完成屋面主梁和次梁安装。
与传统木建筑相比，本发明的有益效果是：(1)结构构件以植物纤维或木屑为主要原材料，替代了传统木建筑的原生木材，原材料来源广，工程造价低；对节约森林资源，保护生态环境十分有益；(2)以植物纤维或木屑为主的类木材料被粉碎浆化后具有良好的可塑性，可根据需要加工任意截面形状的结构构件，提高了结构的适应性；此外，这种类木材料的密实度较高，与原生木材相比，提高了结构的防腐性能和耐火极限；(3)本发明的结构通过框架柱柱脚靴套实现与基础的刚性连接，保证了结构基础的嵌固性；(4)本范明采用专用连接件在框架节点处接长柱，保证了柱的整体刚性及节点的连接刚性，使结构计算与构造措施高度吻合；(5)本发明的结构构件采用专用连接件通过栓接进行装配化安装，施工速度快、造价低。
附图说明
图1为本发明一种类木建筑框架结构的空间示意图；
图2为图1的建筑标准层平面示意图；
图3为图1的建筑屋顶平面示意图；
图4为图2的结构平面布置示意图；
图5为图3的结构平面布置示意图；
图6为图1的结构剖面示意图；
图7为图1的框架柱靴套示意图；
图8为框架柱靴套与框架柱的连接构造示意图；
图9为楼层框架节点的筒状连接件示意图；
图10为楼层框架节点筒状连接件的安装及框架柱接长构造示意图；
图11为楼层框架节点的刚性连接构造示意图；
图12为次梁π形连接件一及其安装示意图；
图13为主次梁节点连接构造示意图；
图14为次梁π形连接件二及其安装示意图；
图15为次梁梁端节点连接构造示意图；
图16为梁上抬柱柱脚连接件示意图；
图17为梁上抬柱柱脚节点连接构造示意图；
图18为梁上抬柱柱顶连接件示意图；
图19为梁上抬柱柱顶节点连接构造示意图；
图20为坡屋面框架节点的筒状连接件示意图；
图21为坡屋面框架节点筒状连接件的安装示意图；
图22为坡屋面框架节点的连接构造示意图；
图23为坡屋面脊线框架节点的筒状连接件示意图；
图24为坡屋面脊线框架节点筒状连接件的安装示意图
图25本坡屋面脊线框架节点的连接构造示意图。
附图标记说明：1-框架柱；2-楼层横向框架梁；3-楼层纵向框架梁；4-梁上抬柱；5-楼层次梁；6-屋面横向框架梁；7-屋面纵向框架梁；8-屋脊梁；9-屋面斜次梁；10-屋面平次梁；11-框架柱靴套；12-螺栓；13-基础预埋件；14-基础锚栓；15-楼层框架节点筒状连接件；16-梁上抬柱柱脚连接件；17-次梁π形连接件一；18-次梁π形连接件二；19-梁上抬柱柱顶连接件；20-坡屋面框架节点筒状连接件；21-坡屋面屋脊框架节点筒状连接件。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步阐明本发明的内容，但不作为对本发明的任何限制依据。
参阅图1，一种类木建筑框架结构，由框架柱1、楼层框架梁(楼层主梁)2和3、楼层次梁5、屋面框架梁(屋面主梁)6和7及屋脊框架梁8、屋面次梁9和10组成主体结构。
参阅图2和图3，所述类木建筑框架结构适用于低层住宅及公共建筑。
参阅图4～图6，工程设计时，对图2和图3所示的建筑平面进行结构布置，最后得到图6所示的梁、柱支承关系。
尽管图3示意了坡屋面，并不限定本发明的结构不能用于平顶建筑，在平顶建筑中，屋面的结构布置仍参阅图4进行。
具体实施例：如图1所示的一种类木建筑框架结构的制作，按以下步骤进行：
(1)以植物纤维或木屑为主要原材料，在工厂按设计图生产全部结构构件。
(2)参阅图8，先在基础上设置基础预埋件13，并留出基础锚栓14；将框架柱1的柱脚靴套11就位安装后，拧紧锚栓14的螺帽；再将框架柱1的柱脚插入靴套11内，从侧面水平拧紧连接螺栓12，如此完成结构底层全部所述框架柱的安装。
(3)参阅图9～图10，在底层所述框架柱的柱顶套入节点筒状连接件15，从侧面水平拧紧螺栓12；将上层框架柱1的柱脚插入筒状连接件15内，从侧面水平拧紧螺栓12，如此完成本层和上层之间全部所述框架柱的接长及筒状连接件15的安装；
(4)参阅图11，将楼层框架梁(楼层主梁)2、3的梁端插入筒状连接件15的工字型接头内，再竖向拧紧连接螺栓12，如此完成所述楼层主梁的安装；
(5)参阅图12～图15，根据楼层结构布置图，在所述楼层主梁上卡入次梁π形连接件一17或次梁π形连接件二18，从侧面水平拧紧连接螺栓12；再将楼层次梁5的两端插入所述π形连接件的工字型接头内，竖向拧紧连接螺栓12；
(6)当结构有梁上抬柱4时，参阅图16和图17，在所述楼层主梁上需卡入梁上抬柱柱脚连接件16，并从侧面水平拧紧连接螺栓12后，再如(5)安装所述次梁；参阅图18和图19，在梁上抬柱4的顶面套入柱顶连接19并从侧面水平拧紧连接螺栓12后，将梁上抬柱4的柱脚插入梁上抬柱柱脚连接件16，再水平拧紧连接螺栓12，梁上抬柱4的柱顶连接件19卡在上层主梁6上，并通过螺栓12水平连接；
(7)参阅图20～图25，在框架柱1的柱顶按结构布置图套入坡屋面框架节点筒状连接件20或屋脊框架节点筒状连接件21，并从侧面水平拧紧连接螺栓12；将屋面主梁6或7、屋脊梁8的梁端插入筒状连接件20或21的工字型接头内，再竖向拧紧连接螺栓12；
(8)屋面次梁的安装如(5)。
采用本发明的制作方法，在本层主梁安装前，本层框架柱1及接长后的上层框架柱1均需采取临时支撑措施，当与本层框架柱1连接的主梁安装完后，可拆除该柱的本层临时支撑；当有多层梁柱需安装时，可重复安装步骤(3)～(5)。
本发明的框架节点及主次梁节点均为刚性连接节点，且柱脚靴套11、筒状节点连接件15、20和21内设有加劲肋、上述筒状节点连接件及主次梁的π连接件均设有工字型接头，因此全部框架柱及主、次梁的梁端均需开槽并开设螺栓12的孔洞，以便插入连接件内并栓接。
本发明的坡屋面上，纵向框架梁和次梁为梯形截面梁，屋脊梁顶面上凸，在屋面框架节点及主次梁节点处，纵向框架梁、纵向次梁及屋脊梁的梁端需切削为矩形截面后与连接件的工字型接头相连。上述异形截面梁系构造原因所致，切削梁端不会降低梁的实际承载力。切削工作可在工厂完成，也可在现场完成。
尽管上述结合附图对本发明的优先实施例进行了描述，但上述具体实施方式仅仅是示意性的，而并非是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的宗旨启示下，在不脱离本发明的权利保护范围内所做出的变通，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种类木建筑框架结构，其特征在于，结构主体由框架柱、框架梁(主梁)、次梁和梁上抬柱等构件组成；结构构件均采用植物纤维或木屑为主要原材料在工厂制作。
2.根据权利要求1所述的类木建筑框架结构，其特征在于，框架柱柱脚通过靴套与基础固接，框架节点、主次梁节点和梁上抬柱节点均通过专用连接件刚性连接。
3.根据权利要求2所述的靴套，其特征在于，采用薄钢板制作成具有内部加劲肋和外部加劲肋的、顶部开口的盒体，再通过锚栓安装在基础上。
4.根据权利要求2所述的框架节点专用连接件，其特征在于，采用薄钢板制作成侧面带有工字型接头的、两端开口的筒体，筒体内含有与筒等长的交叉加劲肋。
5.根据权利要求2所述的主次梁节点专用连接件，其特征在于，采用薄钢板制作成两端带有工字型接头的π形连接件，π形连接件的槽口卡在被连接的主梁上，在工字型接头上安装次梁。
6.根据权利要求2所述的梁上抬柱节点专用连接件，其特征在于，梁上抬柱的下部节点连接件采用薄钢板制作成由开口盒和带工字型接头的π形件组合体，π形件的槽口卡在本层主梁，工字型接头用于安装次梁，在开口盒中插入梁上抬柱；梁上抬柱的上部节点连接件采用薄钢板制作成开口盒和槽形组合体，组合体的槽口卡在上部楼层的主梁底，梁上抬柱的顶部插入开口盒中。
7.如权利要求1和2所述的类木建筑框架结构的制作方法，其特征在于，主要包含以下步骤：
(1)以植物纤维或木屑为主要原材料在工厂按自然层生产梁、柱等结构构件；
(2)在基础上安装靴套，插入底层框架柱并栓接；
(3)在楼层标高处安装楼层框架梁柱节点的筒状连接件，同步插入上层框架柱并栓接；
(4)将楼层主梁插入筒状连接件的工字型接头并栓接；在楼层主梁上安装π形连接件，将楼层次梁插入π形连接件的工字型接头并栓接；
(5)在屋面标高处重复(3)、(4)步，完成屋面主梁和次梁安装。
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