CN107650231A - 一种l形钢‑木复合柱及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程技术领域，具体的说，是一种通过角钢和木质材料结合的L形复合柱构件及其制作方法。在现代装配式的木结构建筑中，安装施工时会存在垂直连接的墙体与墙体之间出现误差的情况，因此需要新的木质标准化构件来精确化现场安装过程。本发明的目的是提供一种有较高的承载能力的L形钢‑木复合柱，用于预制装配的木结构建筑中的支撑和连接，能减小在施工连接过程中的尺寸和角度的误差。

Description

一种L形钢-木复合柱及其制作方法

技术领域：

本发明涉及建筑工程技术领域，具体的说，是一种通过角钢和木质材料结合的L形复合柱构件及其制作方法。

背景技术：

木结构建筑具有绿色环保、保温节能、舒适宜居、抗震能力优良、结构安全、隔声性能好等特点。而现代木结构建筑以构件工厂化、施工装配化的建造方式，以设计标准化、构件部品化、施工机械化为特征进行建造，在产业化的同时，有比钢混结构和砌体结构更快的建造速度。

在现代装配式的木结构建筑中，墙体和墙体之间的安装连接方法是直接相连，使用螺钉螺栓等连接件固定，安装施工时会存在墙体与墙体之间相对位置出现误差的情况，因此可以通过新的木质标准化构件来精确化现场安装过程。在钢混结构里，异形柱是可以使用的一种结构形式，但是木结构中的异形柱还没有被研究和使用。

与传统木结构建筑中使用的方柱和圆柱相比，异形柱的抗震能力和承压时的稳定性会因为截面的异形而受到削弱，因此需要保证木柱在异形截面下仍能保持良好的力学性能。在常用于增加木材承载能力的钢木复合柱构件上，国内外的研究主要分为两种形式：一种是圆柱或方柱中间包覆型钢，起到防止钢结构屈曲的作用，使钢结构和木结构可以共同承担承压的功能，同时保证钢材不与空气接触，防止其氧化生锈。另一种是在圆柱或方柱外围裹上钢材，约束木材的横向变形，同时减少木材本身缺陷导致的应力集中，这种形式更多地用于木结构建筑修复。

发明内容：

本发明的目的是提供一种有较高的承载能力的L形钢-木复合柱，用于预制装配的木结构建筑中垂直的墙体与墙体之间的支撑和连接。在预制装配木结构建筑中使用异形柱组成框架体系，然后将墙体与框架相连，可以增加安装的精度，减小在施工连接过程中的尺寸和角度的误差。L形钢-木复合柱是钢木异形柱框架的角柱，作为承力构件使用。

本发明是通过下述技术方案实现的。

1.一种L形钢-木复合柱构件，包括两根木柱和角钢，其特征是角钢和木柱通过胶粘剂或连接件进行连接，所述角钢两边各被一块木柱包覆，共同组成柱构件。

2.本发明的L形钢-木复合柱，其特征是该复合柱的制作方法包括如下步骤：

a)制备适当尺寸、含水率的木柱：使用经过预处理调节含水率为8％-16％的木质材料，加工成两根适当尺寸的截面为矩形的木柱。

b)制备适当尺寸、型号的角钢：根据所需加工的复合柱尺寸选用不同型号的角钢，选用时应满足组坯后角钢的两边顶端距复合柱两肢顶面有超过50mm的距离，防止组坯时木材的开裂；如果使用连接件连接，角钢两边应高出两肢内边，预留出放置连接件时打孔的位置。

c)木柱铣形开槽：根据角钢型号位置对木柱进行铣形开槽加工，开槽宽度应比热轧等边角钢厚度大0-1mm，深度应比角钢长度大1-2mm。

d)当使用胶粘剂连接时，在角钢与木柱的接触面施胶：先将胶粘剂填充至槽内再插入角钢，使角钢与木柱之间的空隙被胶粘剂填满。涂胶时应在两根木柱之间的连接部位也施加胶黏剂，使其紧密连接。施胶量根据胶粘剂种类和性质而定。

e)当使用连接件连接时，在木柱和角钢上开孔：在木柱垂直长边方向上开贯穿孔，孔直径根据连接件型号而定。在角钢和木柱连接的地方开数量和位置同木柱相对应的贯穿孔。

f)木柱和角钢的连接固定：当使用胶粘剂连接时，对已经组坯完成的L形钢-木复合柱进行加压，加压温度和加压时间根据胶粘剂性能和工艺决定。当使用连接件连接时，组坯对齐角钢和木柱的孔位，插入连接件固定。

g)角度校准：将固定好的L形钢-木复合柱进行角度校准。

h)堆放养生：将制备好的L形钢-木复合柱进行堆放养生。

3.所述木柱由锯材或结构用集成材或CLT或LVL或PSL等工程木质材料构成。

4.所述两块木柱之间垂直连接，接触面可以是正接也可以是斜接。

5.所述角钢为适当型号的热轧等边角钢。

6.所述角钢的对称轴与复合柱对称轴重合。

7.所述木柱与角钢转角内圆弧接触位置要倒圆角，圆半径与热轧等边角钢内圆弧半径相同。

8.所述胶粘剂为环氧树脂胶。

9.使用所述胶粘剂加压时，平行于柱轴的四面都需要加压。

10.所述连接件为螺栓，使用螺栓连接时需先对木柱和角钢进行开孔，孔距不小于150mm。

11.所述两根木柱的连接角度在固定时需要校准为90度。

附图说明：

图1、2是本发明L形钢-木复合柱通过胶黏剂进行组合的一种正接构造方式。

图3是本发明L形钢-木复合柱通过连接件进行组合的一种正接构造方式。

图4是本发明L形钢-木复合柱通过胶黏剂进行组合的一种斜接构造方式。

具体实施方式：

下面结合图1-4，以结构用集成材和角钢复合的一种L形钢-木复合柱为例进一步阐述本发明。

所列举的L形钢-木复合柱肢厚113mm，肢长226mm，是实施中的一种较为合理的尺寸，实际构造过程中不限于本例的材料和尺寸。本例具体构造如下：

1.图1所示是采用垂直正接方式组坯，使用胶粘剂连接的复合柱结构示意图；图2是采用垂直正接方式组坯，使用胶粘剂连接的复合柱截面图；图3所示是采用垂直正接方式组坯，使用连接件连接的复合柱截面图；图4所示是采用垂直斜接方式组坯，使用胶粘剂连接的复合柱截面图。

2.木柱1、2采用结构用集成材制作，层板材料为J级SPF，层板截面尺寸为38mm*140mm，层板层积所用胶粘剂为聚氨酯。为保证木柱铣槽时不发生开裂，结构用集成材堆厚方向与开槽方向垂直，含水率控制在12％。

3.采用角钢3为热轧等边角钢，角钢的边宽度与边厚度为100mm*8mm。

4.胶粘剂采用环氧树脂e-44(6101)，固化剂为聚酰胺树脂。

5.连接件采用直径为6mm的螺栓连接。

6.组坯时角钢对称轴和复合柱对称轴重合。

图1、2所示L形钢-木复合柱工艺步骤如下

1.制备结构用集成材：

制作长度相同，截面尺寸分为113mm×174mm和113mm×226mm的结构用集成材木柱，结构用集成材堆厚方向如图2中木柱1和木柱2所示。

2.结构用集成材铣形：

将制作好的结构用集成材进行铣形并开槽成截面形状为1、2的两根木柱，使两根木柱可以垂直相接。开槽宽度应比热轧等边角钢3厚度略大，深度应比角钢长度略大，本例中开槽宽度为8.5mm，组坯后槽底深度102mm。木柱2与热轧等边角钢3角部内圆弧相接触的部分需要倒圆角，圆半径与热轧等边角钢内圆弧半径相同，本例中圆半径为12mm。

3.制备角钢：

采用热轧等边角钢，角钢3的边宽度与边厚度为100mm*8mm，内圆弧半径12mm，长度与结构用集成材木柱相同或更长用于与其他构件连接使用。热轧等边角钢在使用前需要砂光除锈处理。

4.胶粘剂施加与组坯：

本例使用e-44(6101)环氧树脂胶粘剂。将环氧树脂e-44(6101)和聚酰胺树脂以1:1的比例配合，搅拌均匀。将搅拌均匀后的胶粘剂填充至集成材木柱1、2的槽内再插入热轧等边角钢3，使角钢与结构用集成材之间的空隙被填满。涂胶时应在两根木柱1、2之间的连接部位也施加胶黏剂，使其紧密连接，施胶量根据胶粘剂种类和性质而定。

5.加压与校准：

将已经组坯完成的L形钢-木复合柱上下左右四边进行加压，加压温度为室温，加压时间48小时，加压时需要固定使L形柱的角度校准为90度。

6.堆放养生：

堆放养生时，把L形钢-木复合柱放入温度为20℃，湿度为60％的环境中240小时。

7.图3是通过连接件进行垂直正接的一种构造方式。当采用图3的方法连接时，在木柱和角钢铣形制备完成后，先在在木柱垂直长边方向上开贯穿孔，孔直径根据连接件型号而定，孔距为200mm，并在角钢和木柱连接的地方开数量和位置同木柱相对应的贯穿孔。组坯对齐角钢和木柱的孔位后，插入螺栓4固定。

8.图4是通过胶粘剂进行垂直斜接的一种构造方式。当采用图4的方法连接时，只有木柱规格和铣形开槽形状与图2不同，形状截面图如图4所示。

9.以上述方法加工的L形钢-木复合柱构件具有良好的构件工厂化、施工装配化性能，预制化程度高，易标准化生产。用于预制装配的木结构建筑中垂直的墙体与墙体之间角部的支撑和连接，能减小在施工连接过程中的尺寸和角度的误差，并且拥有良好的承载能力。

以上所列述为本发明的较佳实施例，并不以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内的修改、等同和改进等，均应在本专利的保护范围内。

Claims (11)

1.一种L形钢-木复合柱构件，包括两根木柱和角钢，其特征是角钢和木柱通过胶粘剂或连接件进行连接，所述角钢两边各被一块木柱包覆，共同组成柱构件。

2.本发明的L形钢-木复合柱，其特征是该复合柱的制作方法包括如下步骤：

a)制备适当尺寸、含水率的木柱：使用经过预处理调节含水率为8％-16％的木质材料，加工成两根适当尺寸的截面为矩形的木柱。

b)制备适当尺寸、型号的角钢：根据所需加工的复合柱尺寸选用不同型号的角钢，选用时应满足组坯后角钢的两边顶端离复合柱两肢顶面有超过50mm的距离，防止组坯时木材的开裂；如果使用连接件连接，角钢两边应高出两肢内边，预留出放置连接件时打孔的位置。

c)木柱铣形开槽：根据角钢型号位置对木柱进行铣形开槽加工，开槽宽度应比热轧等边角钢厚度大0-1mm，深度应比角钢长度大1-2mm。

d)当使用胶粘剂连接时，在角钢与木柱的接触面施胶：先将胶粘剂填充至槽内再插入角钢，使角钢与木柱之间的空隙被胶粘剂填满。涂胶时应在两根木柱之间的连接部位也施加胶黏剂，使其紧密连接。施胶量根据胶粘剂种类和性质而定。

e)当使用连接件连接时，在木柱和角钢上开孔：在木柱垂直长边方向上开贯穿孔，孔直径根据连接件型号而定。在角钢和木柱连接的地方开数量和位置同木柱相对应的贯穿孔。

f)木柱和角钢的连接固定：当使用胶粘剂连接时，对已经组坯完成的L形钢-木复合柱进行加压，加压温度和加压时间根据胶粘剂性能和工艺决定。当使用连接件连接时，组坯对齐角钢和木柱的孔位插入连接件固定。

g)角度校准：将固定好的L形钢-木复合柱进行角度校准。

h)堆放养生：将制备好的L形钢-木复合柱进行堆放养生。

3.如权利要求1所述的L形钢-木复合柱构件，其特征是，所述木柱由锯材或结构用集成材或CLT或LVL或PSL等工程木质材料构成。

4.如权利要求1所述的L形钢-木复合柱构件，其特征是，所述两块木柱之间垂直连接，接触面可以是正接也可以是斜接。

5.如权利要求1所述的L形钢-木复合柱构件，其特征是，所述角钢为适当型号的热轧等边角钢。

6.如权利要求1所述的L形钢-木复合柱构件，其特征是，所述角钢的对称轴与复合柱对称轴重合。

7.如权利要求2所述的制作方法，其特征是，所述木柱与角钢转角内圆弧接触位置要倒圆角，圆半径与热轧等边角钢内圆弧半径相同。

8.如权利要求2所述的制作方法，其特征是，所述胶粘剂为环氧树脂胶。

9.如权利要求2所述的制作方法，其特征是，使用胶粘剂加压时，平行于柱轴的四面都需要加压。

10.如权利要求2所述的制作方法，其特征是，所述连接件为螺栓，使用螺栓时需先对木柱和角钢进行开孔，孔距不小于150mm。

11.如权利要求2所述的制作方法，其特征是，所述两根木柱的连接角度在固定时需要校准为90度。一种以权利要求1-11所述的制作方法制得的复合柱构件。