CN108060719A - 多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点 - Google Patents

多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点 Download PDF

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Abstract

本发明是一种多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，包括上端板、下端板、肋板和芯柱；其中，上端板下表面通过焊接与芯柱上表面连接，下端板上表面通过焊接与芯柱下表面连接，肋板侧面通过焊接与芯柱侧面连接。优点：1、不需要墙体承载，充分利用材料的力学性能，造价较低。2、减少了对框架柱的弯矩，改善框架柱的受力性能，提高了结构的安全性。3、避免钢填板或钢夹板的柱构件较长，不易生产、运输和装配等缺点。4、柱的高度小于楼层高度，节约材料。5、通过合理设计螺栓数量、间距、肋板厚度，控制节点承载力和变形，使节点与构件协同工作。

Description

多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点
技术领域
本发明涉及一种多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，属于结构建材技术领域。
背景技术
我国传统木结构采用原木材料，其强度较低，梁柱连接采用榫卯形式，榫卯连接实质为一种铰连接，其刚度较小，由此可知传统木结构有两个弱点：（1）梁、柱节点的强度、刚度小，在水平力作用下，其抗侧刚度较小，容易造成体系的不稳定；（2）节点延性小，强震作用下榫卯处容易产生脆性破坏，而使节点失效。研究表明，此类结构抗震性能差，且木材利用率低。近现代以来，随着金属连接件和锚固件的发展，金属连接件和节点因其强度和刚度较大，而被广泛应用于钢结构、木结构中。目前《木结构设计规范》GB50005-2003中，在轻型木结构、胶合木结构体系中，多采用销轴类连接、钉连接、剪板连接、齿板连接以及处于研究阶段的植筋连接，虽然能够满足承载力的要求，但在地震作用下的耗能效果不明显。随着多、高层木/竹结构的发展，应用于多、高层结构中的节点必然要求满足承载力、刚度等方面的要求。
发明内容
本发明是一种多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，其目的旨在提供一种具有水平抗侧刚度和地震耗能特性的、适用于多、高层木/竹结构体系的节点。
本发明的技术方案：
多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，包括上端板1、下端板2、肋板3和芯柱5；其中，上端板1下表面通过焊接与芯柱5上表面连接，下端板2上表面通过焊接与芯柱5下表面连接，肋板3侧面通过焊接与芯柱5侧面连接。
本发明的有益效果：
1、将木/竹梁、柱连接成具抗震能力的框架结构体系，不需要墙体承载，充分利用材料的力学性能，造价较低。
2、梁上荷载直接传给节点芯柱上，代替其他类型节点梁端荷载直接作用在框架柱上，减少了对框架柱的弯矩，改善框架柱的受力性能，提高了结构的安全性。
3、避免多高层木/竹结构中使用钢填板或钢夹板等节点形式为满足楼层处连续而导致生产的柱构件较长，不易生产、运输和装配等缺点。同时避免由于柱构件开洞、槽而造成的削弱。
4、使用木/竹框架结构分离式（芯柱式）节点时，柱的高度可小于楼层高度，节约材料。
5、通过合理设计螺栓数量、间距、肋板厚度，控制节点承载力和变形，使节点与构件协同工作。
附图说明
附图1 是多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点结构示意图；
附图2 是梁柱构件与节点的连接示意图。
图中：1为上端板，2为下端板，3为肋板，4为托板，5为芯柱，6为上框架柱，7为下框架柱，8为框架梁。
具体实施方式
多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，包括上端板1、下端板2、肋板3和芯柱5；其中，上端板1下表面通过焊接与芯柱5上表面连接，下端板2上表面通过焊接与芯柱5下表面连接，肋板3侧面通过焊接与芯柱5侧面连接。
节点与梁柱构件连接时，所述的上端板1通过自攻螺钉或螺栓与上框架柱6连接，下端板2通过自攻螺钉或螺栓与下框架柱7连接，芯柱5将上框架柱6和下框架柱7分离，框架梁8通过螺栓与肋板3连接。
所述芯柱5的高度与与其连接的框架梁8的截面高度相等，肋板厚度比框架梁8开槽宽度少1mm。
还包括支承框架梁8的托板4，所述托板4与下端板2一体成型。
框架梁8通过螺栓与肋板3连接，搭接在托板4上。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，上端板1和下端板2通过焊接与芯柱连接，节点底部端板分为下端板2和托板4两个部分。肋板3通过焊接与芯柱5连接。
如图2所示，上端板1和下端板2通过自攻螺钉或螺栓分别与框架结构的上柱6和下柱7紧密连接。
框架梁8从节点的侧面，插入肋板3，并通过螺栓与肋板3连接。肋板厚度等于梁构件8上开槽宽度减1mm。
本节点具有恰当刚度、强度和延性，在强震作用下，具有一定的耗能能力。上端板1的作用是将上层框架柱6与节点连接起来，并将上柱的轴力传给节点核心受力区。下端板2的作用是将节点与下层框架柱7连接起来，并将芯柱的轴力均匀分布在下柱7顶端。肋板3的作用是连接固定框架梁8的，并将框架梁8端的弯矩和剪力传给肋板。托板4的作用是改善梁与肋板连接处螺栓群的受力；当结构受力较大时，螺栓受力较大，螺栓孔处木材出现撕裂构件破坏时，托板起支撑构件，防止塌落的作用。
上端板、下端板通过自攻螺钉或螺栓将上、下柱与节点连接起来，保证了上、下柱在节点处的连接强度，上柱的轴力通过上端板传给芯柱，芯柱通过下端板将轴力传给下柱，一直传到基础，同时自攻螺钉或螺栓定位于柱构件两端，外形美观，施工方便；框架梁的竖向剪力、弯矩通过螺栓传给肋板；托板承受一定剪力和弯矩，减小螺栓受力，同时避免结构承受较大动荷载作用下梁构件的塌落；梁端剪力和弯矩传给肋板和芯柱，减小对框架柱的作用；正常使用状态下，上端板、下端板、肋板和芯柱形成刚性节点，将梁、柱连接成可以抵御侧向荷载的框架，地震作用下，肋板和托板通过自身的非线性变形消耗地震的能量输入，通过适当的设计，可以将绝大部分的变形都集中在钢肋板上，避免梁柱构件的脆性破坏，增加结构的延性，使结构构件和节点充分发挥材料性能，同时也具有更好的抗震能力。

Claims (5)

1.多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，其特征是包括上端板、下端板、肋板和芯柱；其中，上端板下表面通过焊接与芯柱上表面连接，下端板上表面通过焊接与芯柱下表面连接，肋板侧面通过焊接与芯柱侧面连接。
2.根据权利要求1所述的多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，其特征是节点与梁柱构件连接时，所述的上端板通过自攻螺钉或螺栓与上框架柱连接，下端板通过自攻螺钉或螺栓与下框架柱连接，芯柱将上框架柱和下框架柱分离，框架梁通过螺栓与肋板连接。
3.根据权利要求1所述的多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，其特征是所述芯柱的高度与与其连接的框架梁的截面高度相等，肋板厚度比框架梁开槽宽度少1mm。
4.根据权利要求1所述的多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，其特征是还包括用于支承框架梁的托板，所述托板与下端板一体成型。
5.根据权利要求4所述的多、高层木/竹框架结构用芯柱式节点，其特征是框架梁通过螺栓与肋板连接，搭接在托板上。
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