CN108385830B - 一种可自复位的预应力胶合木框架结构 - Google Patents

一种可自复位的预应力胶合木框架结构 Download PDF

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Abstract

一种可自复位的预应力胶合木框架结构，其特征在于：它包括胶合木梁(1)，胶合木柱(2)，钢筋混凝土基础(3)，预应力钢筋(4)，柱基础金属连接件(5)和梁柱金属连接件(6)，所述胶合木柱(2)利用柱基础金属连接件(5)固定装在所述钢筋混凝土基础(3)上，所述胶合木梁(1)和胶合木柱(2)利用梁柱金属连接件(6)形成框架结构；本发明在胶合木框架中施加预应力，增大框架的水平刚度，实现框架的震时自适应、震后自复位，减小结构残余变形。利用胶合木优异的力学性能，结合带肋外包钢板的梁柱连接形式，有效防止节点出现脆性劈裂破坏，增强节点的转动能力和延性性能，形成高效稳定的节点转动耗能机制，从而改善常规胶合木框架结构的抗震性能。

Description

一种可自复位的预应力胶合木框架结构
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体讲就是涉及一种具有自复位能力和延性耗能能力的预应力胶合木框架，用于对抗震性能要求较高的多层木框架结构。
背景技术
目前我国正大力推动现代多层木结构的发展，以胶合木框架结构的应用最为普遍。胶合木是以厚度为20mm～45mm的板材，沿顺纹方向叠层胶合而成的木制品，也称层板胶合木。其具有较一般木材更优的力学性能。常规的木框架结构由于整体水平刚度较小，在地震、风等水平荷载下易产生较大的变形，且地震作用后的残余变形较大，变形多集中在梁柱节点和柱脚处，修复难度大，成本高。另一方面，水平荷载产生的节点弯矩使节点发生转动，常规的钢填板螺栓节点在发生转动时，螺栓对木材的挤压易使木构件发生脆性劈裂破坏，延性和耗能能力不佳，梁柱构件的强度和变形能力得不到充分利用。有必要通过技术措施防止木框架结构发生节点区的局部脆性破坏，减小结构在地震作用下的残余变形，提升框架结构的抗震性能。
自复位结构是指以减少建筑震后残余变形为目标，达到震时自适应，震后变形自回复效果的新型结构形式，是结构可恢复功能的重要实现方式之一，施加预应力是实现结构自复位的重要技术手段。在胶合木框架结构中施加预应力，能够增大结构的水平刚度，实现框架的震后自复位，减小残余变形；利用胶合木优异的力学性能，结合带肋外包钢板的梁柱连接形式，则可以有效防止节点出现脆性劈裂破坏，增强节点的转动能力和延性性能，形成高效稳定的节点转动耗能机制，从而改善常规胶合木框架结构的抗震性能。
发明内容
本发明旨在克服现有木框架结构残余变形较大、节点易出现脆性劈裂破坏、耗能能力不足的问题，提出一种可自复位的预应力胶合木框架结构，通过预应力技术和延性连接件设计，实现胶合木框架的震后自复位，避免框架节点的脆性劈裂破坏。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明设计了一种可自复位的预应力胶合木框架结构，其特征在于：它包括胶合木梁，胶合木柱，钢筋混凝土基础，预应力钢筋，柱基础金属连接件和梁柱金属连接件，所述胶合木柱利用柱基础金属连接件固定装在所述钢筋混凝土基础上，所述胶合木梁和胶合木柱利用梁柱金属连接件形成框架结构；
所述柱基础金属连接件包括钢制柱靴、连接螺栓、柱靴与基础连接钢筋和柱脚加劲肋板，所述胶合木柱与钢制柱靴通过连接螺栓连接，所述钢制柱靴与钢筋混凝土基础利用柱靴与基础连接钢筋连接，所述胶合木柱与钢筋混凝土基础之间还通过无粘结的预应力钢筋拉结，所述钢制柱靴侧边设置肋板；
所述梁柱金属连接件包括外包钢板一,外包钢板二,节点连接螺栓，外部肋板或内埋肋板，所述胶合木梁和胶合木柱之间垂直设置，所述胶合木梁和胶合木柱中段连接部用外包钢板一包覆，所述外包钢板一利用节点连接螺栓锁定在所述胶合木梁和胶合木柱的中段连接部，所述述胶合木梁和胶合木柱的顶部用外包钢板二包覆，所述外包钢板二利用节点连接螺栓锁定在所述胶合木梁和胶合木柱的顶端连接部。
进一步，所述外包钢板一和外包钢板二上设有外部肋板。
进一步，所述胶合木梁与所述外包钢板一和外包钢板二对应的位置设置有开槽，所述开槽内装有内埋肋板。
进一步，所述胶合木梁中设置水平的预留孔道一，所述胶合木柱中设置对应的过孔，所述预应力钢筋从水平的预留孔道一和过孔穿过，所述预应力钢筋两端锚固在所述胶合木柱外侧。
进一步，所述胶合木柱中设置竖向预留孔道二，预应力钢筋从预留孔道二中穿过，所述预应力钢筋上部锚固于所述胶合木柱顶端，所述预应力钢筋4下部锚固于所述钢筋混凝土基础的开槽内。
进一步，所述外包钢板一和外包钢板二采用Q235等级的软钢制作，厚度不大于12mm。
有益效果
本发明提供的一种可自复位的预应力胶合木框架结构，在胶合木框架中施加预应力，增大框架的水平刚度，实现框架的震时自适应、震后自复位，减小结构残余变形。利用胶合木优异的力学性能，结合带肋外包钢板的梁柱连接形式，有效防止节点出现脆性劈裂破坏，增强节点的转动能力和延性性能，形成高效稳定的节点转动耗能机制，从而改善常规胶合木框架结构的抗震性能。本发明提供了两种节点处的肋板布置方式，采用外设肋板时节点的转动刚度更大，采用内埋肋板时则不占用结构的使用空间。本发明构造简单，施工方便，便于推广。
附图说明
附图1是本发明实施例1的结构示意图。
附图2是本发明实施例1中胶合木柱和钢筋混凝土基础连接示意图。
附图3是本发明实施例1中胶合木梁和胶合木柱中段连接示意图。
附图4是本发明实施例1中胶合木梁和胶合木柱顶端连接示意图。
附图5是本发明实施例2中胶合木梁和胶合木柱中段连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
如附图1～4所示，一种可自复位的预应力胶合木框架结构，它包括胶合木梁1，胶合木柱2，钢筋混凝土基础3，预应力钢筋4，柱基础金属连接件5和梁柱金属连接件6，所述胶合木柱2利用柱基础金属连接件5固定装在所述钢筋混凝土基础3上，所述胶合木梁1和胶合木柱2利用梁柱金属连接件6形成框架结构；
所述柱基础金属连接件5包括钢制柱靴501、连接螺栓502、柱靴与基础连接钢筋503和柱脚加劲肋板504，所述胶合木柱2与钢制柱靴501通过连接螺栓502连接，所述钢制柱靴501与钢筋混凝土基础3利用柱靴与基础连接钢筋503连接，所述胶合木柱2与钢筋混凝土基础3之间还通过无粘结的预应力钢筋4拉结，所述钢制柱靴501侧边设置肋板504；
所述梁柱金属连接件6包括外包钢板一601,外包钢板二602,节点连接螺栓 603，外部肋板604，所述胶合木梁1和胶合木柱2之间垂直设置，所述胶合木梁1和胶合木柱2中段连接部用外包钢板一601包覆，所述外包钢板一601利用节点连接螺栓603锁定在所述胶合木梁1和胶合木柱2的中段连接部，所述述胶合木梁1和胶合木柱2的顶部用外包钢板二602包覆，所述外包钢板二602 利用节点连接螺栓603锁定在所述胶合木梁1和胶合木柱2的顶端连接部。
所述外包钢板一601和外包钢板二602上设有外部肋板604。
所述胶合木梁1中设置水平的预留孔道一101，所述胶合木柱2中设置对应的过孔201，所述预应力钢筋4从水平的预留孔道一101和过孔201穿过，所述预应力钢筋4两端锚固在所述胶合木柱2外侧。
所述胶合木柱2中设置竖向预留孔道二202，预应力钢筋4从预留孔道二202 中穿过，所述预应力钢筋4上部锚固于所述胶合木柱2顶端，所述预应力钢筋4下部锚固于所述钢筋混凝土基础3的开槽301内。
所述外包钢板一601和外包钢板二602采用Q235等级的软钢制作，厚度不大于12mm。
实施例2
如附图5所示，所述胶合木梁1与所述外包钢板一601和外包钢板二602 对应的位置设置有开槽601a，所述开槽601a内装有内埋肋板605。其它结构与实施例1相同。
本发明提供的一种可自复位的预应力胶合木框架结构，在胶合木框架中施加预应力，增大框架的水平刚度，实现框架的震时自适应、震后自复位，减小结构残余变形。利用胶合木优异的力学性能，结合带肋外包钢板的梁柱连接形式，有效防止节点出现脆性劈裂破坏，增强节点的转动能力和延性性能，形成高效稳定的节点转动耗能机制，从而改善常规胶合木框架结构的抗震性能。本发明提供了两种节点处的肋板布置方式，采用外设肋板时节点的转动刚度更大，采用内埋肋板时则不占用结构的使用空间。本发明构造简单，施工方便，便于推广。
本发明实施例所附图式所绘示的结构、比例、大小、数量等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“顺时针”、“逆时针”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (4)

1.一种可自复位的预应力胶合木框架结构，其特征在于：它包括胶合木梁(1)，胶合木柱(2)，钢筋混凝土基础(3)，预应力钢筋(4)，柱基础金属连接件(5)和梁柱金属连接件(6)，所述胶合木柱(2)利用柱基础金属连接件(5)固定装在所述钢筋混凝土基础(3)上，所述胶合木梁(1)和胶合木柱(2)利用梁柱金属连接件(6)形成框架结构；
所述柱基础金属连接件(5)包括钢制柱靴(501)、连接螺栓(502)、柱靴与基础连接钢筋(503)和柱脚加劲肋板(504)，所述胶合木柱(2)与钢制柱靴(501)通过连接螺栓(502)连接，所述钢制柱靴(501)与钢筋混凝土基础(3)利用柱靴与基础连接钢筋(503)连接，所述胶合木柱(2)与钢筋混凝土基础(3)之间还通过无粘结的预应力钢筋(4)拉结，所述钢制柱靴(501)侧边设置肋板(504)；
所述梁柱金属连接件(6)包括外包钢板一(601),外包钢板二(602),节点连接螺栓(603)，外部肋板(604)或内埋肋板(605)，所述胶合木梁(1)和胶合木柱(2)之间垂直设置，所述胶合木梁(1)和胶合木柱(2)中段连接部用外包钢板一(601)包覆，所述外包钢板一(601)利用节点连接螺栓(603)锁定在所述胶合木梁(1)和胶合木柱(2)的中段连接部，所述胶合木梁(1)和胶合木柱(2)的顶部用外包钢板二(602)包覆，所述外包钢板二(602)利用节点连接螺栓(603)锁定在所述胶合木梁(1)和胶合木柱(2)的顶端连接部；
所述胶合木梁(1)中设置水平的预留孔道一(101)，所述胶合木柱(2)中设置对应的过孔(201)，所述预应力钢筋(4)从水平的预留孔道一(101)和过孔(201)穿过，所述预应力钢筋(4)两端锚固在所述胶合木柱(2)外侧；
所述胶合木柱(2)中设置竖向预留孔道二(202)，预应力钢筋(4)从预留孔道二(202)中穿过，所述预应力钢筋(4)上部锚固于所述胶合木柱(2)顶端，所述预应力钢筋(4)下部锚固于所述钢筋混凝土基础(3)的开槽(301)内。
2.如权利要求1所述的一种可自复位的预应力胶合木框架结构，其特征在于：所述外包钢板一(601)和外包钢板二(602)上设有外部肋板(604)。
3.如权利要求1所述的一种可自复位的预应力胶合木框架结构，其特征在于：所述胶合木梁(1)与所述外包钢板一(601)和外包钢板二(602)对应的位置设置有开槽(601a)，所述开槽(601a)内装有内埋肋板(605)。
4.如权利要求1所述的一种可自复位的预应力胶合木框架结构，其特征在于：所述外包钢板一(601)和外包钢板二(602)采用Q235等级的软钢制作，厚度不大于12mm。
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