CN108425461A - 一种新型的钢木组合结构柱及其制造方法 - Google Patents

一种新型的钢木组合结构柱及其制造方法 Download PDF

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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/30—Columns; Pillars; Struts
    • E04C3/36—Columns; Pillars; Struts of materials not covered by groups E04C3/32 or E04C3/34; of a combination of two or more materials
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Abstract

本发明公开了一种新型的钢木组合结构柱及其制造方法，所述结构柱主体包括热轧H型钢和胶合木；所述热轧H型钢的两翼缘上通过环氧树脂结构胶合层胶粘结胶合木，在所述热轧H型钢的翼缘与胶合木上均设置有安装孔，在安装孔的部位通过螺栓将热轧H型钢与胶合木锚固。本发明还提供了一种新型的钢木组合结构柱的制造方法。该结构集中抗压的刚度和承载力显著提高，不但可作为多层建筑、中小跨径木质桥梁、室内装饰装修等土木工程领域的竖向承载构件，而且可用于防洪救灾、抗震救灾、地铁、隧道等大量需要木质材料领域。

Description

一种新型的钢木组合结构柱及其制造方法
技术领域
本发明属于现代木结构技术领域，尤其涉及一种新型的钢木组合结构柱及其制造方法。
背景技术
对于钢木组合结构的定义有两种，一种叫钢木混合结构，这种结构是指：传统木结构与现代钢结构相结合，建筑的承重梁、柱采用钢结构，外围的维护以及附属构件采用木结构；这种结构形式从本质上讲并没能实现钢、木在同一构件中的协同工作。另一种定义是指：结构体系的承重部分比如梁、柱等等都是采用钢材和木材共同组成并协同工作的结构体系。现阶段，我国大力提倡使用绿色、环保、节能、同时又具有良好抗震性能的装配式结构。现有技术中，存在装配式建筑材料中缺少木材与钢材组成的一体化构件的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，为了实现建造多层装配式胶合木结构的目标，提供一种新型的钢木组合结构柱及其制造方法。
其技术方案如下：
一种新型的钢木组合结构柱，包括结构柱主体，所述结构柱主体包括热轧H型钢4和胶合木1；所述热轧H型钢4的两翼缘上通过环氧树脂结构胶合层3胶粘结胶合木1。
进一步，在所述热轧H型钢4的翼缘与胶合木1上均设置有安装孔，在安装孔的部位通过螺栓2将热轧H型钢4与胶合木1锚固。本发明采用的螺栓连接为胶合木与热轧H型钢翼缘单剪连接，主要传递侧向力。侧向荷载通过螺杆或产生于紧固件与构件之间的承压力来传递，特点是所承受的荷载与连接件本身长度方向垂直。
进一步，所述结构柱主体两端通过伸出或内收的齿缝连接。
一种新型的钢木组合结构柱的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、根据承载力需要，选定热轧H型钢4的尺寸以及胶合木1的材质和对应的厚度；
确定公式如下：
式中，Pu————组合柱轴压极限承载力设计值；
————轴压稳定系数；
fb————胶合木顺纹抗压强度；
fs，y————热轧H型钢抗压强度设计值；
Ab————胶合木净截面面积；
As————热轧H型钢净截面面积；
λ————基于截面惯性矩计算的长细比；
c————非线性常数，一般取0.8。
上式因考虑工程实践意义，未考虑螺栓作用，仅给出了选取的热轧H型钢尺寸与胶合木材料及厚度的最大尺寸，真正选择时不宜过大，因已经济效益优先考虑。
步骤2、将选定好的胶合木1粘结面打磨至粗糙；热轧H型钢4的上下翼缘打磨至除去油漆层，再根据承载力要求将热轧H型钢4的上下翼缘以及对应在胶合木1的位置用电钻打孔，打孔尺寸大小参照具体所需要螺栓尺寸；
螺栓尺寸以及间距选择：
式中，Pu————组合柱轴压极限承载力设计值；
————轴压稳定系数；
fb————胶合木顺纹抗压强度；
fs，y————热轧H型钢抗压强度设计值；
Ab————胶合木净截面面积；
As————热轧H型钢净截面面积；
N————螺栓连接的剪切面数；
Fu1————单个螺栓的承载力；
nef————螺栓有效个数；
nτ————螺栓列数；
n————每列螺栓的个数；
a1————螺栓顺纹方向间距；
d————螺栓直径。
螺栓直径的选取不宜过大，因考虑热轧H型钢翼缘宽度以及胶合木打孔方便以及美观。
步骤3、将搅拌好的环氧树脂胶均匀涂抹在热轧H型钢4的上下翼缘表面，不应过厚，尽量抹平，胶合木1通过环氧树脂结构胶合层3连接在热轧H型钢4的上下翼缘表面，注意不要让多余的胶堵住型钢以及胶合木板用螺栓加固的孔洞；
步骤4、根据实际尺寸要求，在预先留孔的部位使用对应规格尺寸的螺栓2将热轧H型钢4与胶合木1锚固，螺栓2贯穿胶合木1与热轧H型钢4的翼缘，使胶合木1与热轧H型钢4成为一个整体。
本发明的有益效果：
本发明设计一种新型的钢木组合结构柱，由热轧H型钢与胶合木通过使用环氧树脂结构胶，让胶合木粘结于热轧H型钢的两翼缘之上；同时在预先留有安装孔的部位使用螺栓将热轧H型钢与胶合木锚固。该组合柱设置的螺栓可有效减小其开胶破坏，改变组合柱的极限破坏模式，从而显著提高极限承载力；而灵活的设计组合柱中热轧H型钢与胶合木的厚度，能满足不同的竖向承载力要求。
该结构集中抗压的刚度和承载力显著提高，不但可作为多层建筑、中小跨径木质桥梁、室内装饰装修等土木工程领域的竖向承载构件，而且可用于防洪救灾、抗震救灾、地铁、隧道等大量需要木质材料领域。
附图说明
图1为本发明新型的钢木组合结构柱的横截面结构示意图；
图2为本发明新型的钢木组合结构柱的立面结构示意图。
图中：1、胶合木；2、螺栓；3、环氧树脂结构胶合层；4、热轧H型钢。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
参照图1-图2，一种新型的钢木组合结构柱，包括结构柱主体，所述结构柱主体包括热轧H型钢4和胶合木1；所述热轧H型钢4的两翼缘上通过环氧树脂结构胶合层3胶粘结胶合木1，在所述热轧H型钢4的翼缘与胶合木1上均设置有安装孔，在安装孔的部位通过螺栓2将热轧H型钢4与胶合木1锚固；胶合木1和热轧H型钢2通过基体间的粘结与螺栓2的锚固相互影响。
热轧H型钢的翼缘与胶合木均设置有安装孔，并且会因为热轧H型钢的不同尺寸，使得就横截面而言，热轧H型钢的上下翼缘以及对应在胶合木上的安装孔到型钢腹板的间距会有所不同；就立面而言，柱端安装孔的间距与柱间安装孔的间距会有所不同。具体如图1所示，热轧H型钢的上下翼缘以及对应在胶合木上的安装孔到型钢腹板的间距会有所不同；图2的柱端的安装孔对应螺栓2的间距与柱间的安装孔对应螺栓2间距不同。
所述结构柱主体两端通过伸出或内收的齿缝连接，轴向拼接方便，节点刚度加强可确保连接的牢固性，适合多层木结构房屋使用。
一种新型的钢木组合结构柱的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、根据承载力需要，选定热轧H型钢4的尺寸以及胶合木1的材质和对应的厚度；
步骤2、将选定好的胶合木1粘结面打磨至粗糙；热轧H型钢4的上下翼缘打磨至除去油漆层，再根据实际尺寸要求将热轧H型钢4的上下翼缘以及对应在胶合木1的位置用电钻打孔，打孔尺寸大小参照具体所需要螺栓尺寸；
步骤3、将搅拌好的环氧树脂胶均匀涂抹在热轧H型钢4的上下翼缘表面，不应过厚，尽量抹平，胶合木1通过环氧树脂结构胶合层3连接在热轧H型钢4的上下翼缘表面，注意不要让多余的胶堵住型钢以及胶合木板用螺栓加固的孔洞；
步骤4、根据实际尺寸要求，在预先留孔的部位使用对应规格尺寸的螺栓2将热轧H型钢4与胶合木1锚固，螺栓2贯穿胶合木1与热轧H型钢4的翼缘，使胶合木1与热轧H型钢4成为一个整体。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种新型的钢木组合结构柱，包括结构柱主体，其特征在于：所述结构柱主体包括热轧H型钢(4)和胶合木(1)；所述热轧H型钢(4)的两翼缘上通过环氧树脂结构胶合层(3)胶粘结胶合木(1)。
2.据权利要求1所述的新型的钢木组合结构柱，其特征在于：在所述热轧H型钢(4)的翼缘与胶合木(1)上均设置有安装孔，在安装孔的部位通过螺栓(2)将热轧H型钢(4)与胶合木(1)锚固。
3.一种权利要求1所述新型的钢木组合结构柱的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、根据承载力需要，选定热轧H型钢(4)的尺寸以及胶合木(1)的材质和对应的厚度；
步骤2、将选定好的胶合木(1)粘结面打磨至粗糙；热轧H型钢(4)的上下翼缘打磨至除去油漆层，再根据实际尺寸要求将热轧H型钢(4)的上下翼缘以及对应在胶合木(1)的位置用电钻打孔，打孔尺寸大小参照具体所需要螺栓尺寸；
步骤3、将搅拌好的环氧树脂胶均匀涂抹在热轧H型钢(4)的上下翼缘表面，不应过厚，尽量抹平，胶合木(1)通过环氧树脂结构胶合层(3)连接在热轧H型钢(4)的上下翼缘表面，注意不要让多余的胶堵住型钢以及胶合木板用螺栓加固的孔洞；
步骤4、根据实际尺寸要求，在预先留孔的部位使用对应规格尺寸的螺栓(2)将热轧H型钢(4)与胶合木(1)锚固，螺栓(2)贯穿胶合木(1)与热轧H型钢(4)的翼缘，使胶合木(1)与热轧H型钢(4)成为一个整体。
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