CN109838132A - 一种自定位安装钢木耗能组合节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自定位安装钢木耗能组合节点，包括竖向柱、水平梁、斜托撑、钢楔挂和耗能棒，所述钢斜托撑由侧钢板和托撑组成，所述钢斜托撑通过侧钢板固结于竖向木柱的侧面，所述钢楔挂由端钢板和楔形头组成，所述钢楔挂通过端钢板固定于水平木梁端部，所述耗能棒与梁平行，位于下部，一端跟竖向木柱固结，一端跟水平木梁的端部固结。本发明能够通过木梁承重驱动梁柱安装自定位，在地震作用下，节点转动过程中能依靠连接构造使得安装的耗能棒通过拉压形成滞回耗能能力，震后也方便更换耗能棒，实现节点的快速修复。

Description

一种自定位安装钢木耗能组合节点

技术领域

本发明涉及一种耗能组合节点，具体为一种自定位安装钢木耗能组合节点。

背景技术

传统的结构抗震方法是通过主体结构局部屈服耗散地震能量，如梁铰机制等，这种抗震耗能方式会导致结构主体破坏，增加了震后修复难度和成本，不利于结构震后快速修复。近年来，强调震后结构零破坏、零残余变形，或破坏很小，稍加修复即可投入使用的可恢复功能结构体系获得了各国学者和工业界的广泛关注。现代减震理念已从传统的构件耗能逐渐转变为附加耗能件耗能，将地震损伤集中在耗能件的塑性变形中，从而控制主体结构的损伤。在木结构抗震设计中，节点连接发挥着至关重要的作用。木构件的破坏属于脆性破坏机制，所以结构的耗能机制不应在木材中实现而是应该通过金属连接件的屈服来达到。研究新型的延性连接装置从而形成的可靠的局部延性机制，仍是提高现代木结构抗震能力的有效办法之一。

目前，现代木结构连接节点形式主要有钉(螺栓)连接和齿板连接等，其存在的问题有：(1)钉或螺栓连接的梁柱定位需要精确，否则造成节点连接困难；(2)钉、螺栓连接节点易发生木材破坏或者钉或螺钉屈服失效等，震后修复困难，没有形成明确的局部延性耗能机制；(3)齿板连接构型多样，不具有明确、稳定的耗能能力。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种安装容易、有明确的局部延性耗能机制和稳定的耗能能力的自定位安装钢木耗能组合节点。

技术方案：本发明所述一种自定位安装钢木耗能组合节点，包括竖向柱、水平梁、斜托撑、钢楔挂和耗能棒，斜托撑与竖向柱相连，钢楔挂与水平梁相连，耗能棒分别与竖向柱、水平梁相连，耗能棒与水平梁平行设置，位于下部。

斜托撑包括侧板和平行四边形的托撑，托撑包括内斜托面、下斜面、竖向左连接面和竖向右面，托撑通过竖向左连接面与侧板固定连接。斜托撑通过侧板分别通过第一螺钉、第二螺钉与竖向柱的侧边固定连接。

钢楔挂包括端钢板、楔形头，楔形头包括由水平顶面、垂直顶面、楔头水平底面、斜向楔面、过渡水平底面和竖向连接面，楔形头通过竖向连接面与端钢板相连。第一螺钉设置在异于侧钢板和垂直顶面接触面的一侧，第二螺钉穿过侧钢板后锚固。楔形头的斜向楔面与斜托撑的内斜托面具有相同的倾角。

钢楔挂通过端钢板与水平梁端部固定连接。钢楔挂下方设置加劲板，加劲板的上侧与钢楔挂的斜向楔面、过渡水平底面固定连接，右侧与钢楔挂的端钢板固定连接。斜托撑上对应加劲板处有槽道。

竖向柱与耗能棒对应的位置预留外螺纹锚头，通过螺纹套管将耗能棒的一端与外螺纹锚头相连。耗能棒的一端通过钢楔挂的端钢板开孔，伸入水平木梁，注胶固结。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

1、自定位安装钢木节点中斜托撑与竖向柱固结，钢楔挂与水平梁固结，当两者就位时，放入木梁后，在木梁承重的驱使下，通过钢楔挂的斜向楔面与钢斜托撑的内斜托面发生相对滑动，能够使得木柱和木梁自定位安装；

2、耗能棒与水平梁平行，安装于节点下部，无论竖向柱左倾还是右倾，钢楔挂的垂直顶面都会抵住竖向柱侧面，使得下部的耗能棒发生受压或者受拉变形来耗散地震能量，可显著提高现代木框架节点的耗能能力；

3、自定位安装钢木耗能组合节点的耗能机制明确，斜托撑和钢楔挂主要承担木梁中的剪力和轴力作用，而耗能杆主要承担弯矩作用，震后只要支撑住剪力和轴力作用，耗能棒就比较容易替换，因此可以将地震损伤控制在节点连接的耗能棒中；

4、钢斜托撑的侧钢板通过螺钉与竖向木柱的侧边固结，与钢楔挂的楔形头的垂直顶面对应位置的螺钉在钢斜托撑的侧钢板的外侧，即先上螺钉，然后将钢板压住螺钉帽，其余螺钉穿过钢斜托撑的侧钢板上开孔后锚固，钢板受压区外侧布置螺钉可对木柱横纹承压有显著增强作用，其余螺钉穿过钢板开孔后锚固，可提高节点螺钉连接抗剪性能，同时有效避免钢板受拉过程中出现鼓曲。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1的斜托撑3的侧视图；

图3是本发明实施例1的斜托撑3的主视图；

图4是本发明实施例1的钢楔挂4的侧视图；

图5是本发明实施例1的钢楔挂4的主视图；

图6是本发明实施例2的结构示意图；

图7是本发明实施例2的斜托撑3正视图；

图8是本发明实施例2的钢楔挂4正视图；

图9是本发明的梁柱自定位安装示意图；

图10是本发明的梁柱发生相对转动后耗能棒5变形示意图。

具体实施方式

如图1～5，自定位安装钢木耗能组合节点包括竖向柱1、水平梁2、钢斜托撑3、钢楔挂4和耗能棒5，竖向柱1、水平梁2均由木材制成。钢斜托撑3由侧钢板31和平行四边形的托撑32组成，托撑32为平行四边形，包括内斜托面321、下斜面322、竖向左连接面323和竖向右面324，托撑32通过竖向左连接面323与侧钢板31固结。钢斜托撑3通过侧钢板31固结于竖向木柱1的侧边。钢楔挂4由端钢板41和楔形头42组成，楔形头42包括由水平顶面421、垂直顶面422、楔头水平底面423、斜向楔面424、过渡水平底面425和竖向连接面426，楔形头42通过竖向连接面426与端钢板41连接，楔形头42的斜向楔面424与钢斜托撑3的内斜托面321具有相同的倾角，钢楔挂4通过端钢板41固定于水平木梁2的端部。

钢斜托撑3的侧钢板31通过螺钉与竖向柱1的侧边固结，与钢楔挂4的楔形头42 的垂直顶面422对应位置的第一螺钉311在侧钢板31的外侧，第二螺钉312穿过侧钢板31上开孔后锚固；钢楔挂4的端钢板41通过第三螺钉411与水平梁2端部固结，第三螺钉411穿过钢楔挂4的端钢板41上开孔后锚固。

耗能棒5与水平梁2平行，位于下部，耗能棒5的一端通过钢楔挂4的端钢板开孔22，伸入水平梁2后注胶固结；竖向柱1与耗能棒5对应位置，通过注胶植筋预留外螺纹锚头11，通过螺纹套管与耗能棒的另一端固结；

实施例2

如图6～8，本实施例与实施例1的不同之处在于，钢楔挂4下部可以焊接加劲板43，加劲板43的右侧跟钢楔挂4的端钢板41固结，上侧跟钢楔挂4的斜向楔面424和过渡水平底面425固结，与加劲板43对应的钢斜托撑3上开有对应槽道33。

如图9，当竖向柱1、水平梁2就位时，放入木梁后，在木梁承重的驱使下，通过钢楔挂4的斜向楔面424与钢斜托撑3的内斜托面321发生相对滑动，能够使得竖向柱 1、水平梁2自定位安装。

如图10，耗能棒5与水平梁2平行，安装于节点下部，无论竖向柱1左倾还是右倾，钢楔挂4的垂直顶面422都会抵住竖向柱1侧面，使得下部的耗能棒5发生受压或者受拉变形来耗散地震能量，能够提高现代木框架节点的耗能能力。

Claims (10)

1.一种自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：包括竖向柱(1)、水平梁(2)、斜托撑(3)、钢楔挂(4)和耗能棒(5)，所述斜托撑(3)与竖向柱(1)相连，所述钢楔挂(4)与水平梁(2)相连，所述耗能棒(5)分别与竖向柱(1)、水平梁(2)相连，所述耗能棒(5)与水平梁(2)平行设置。

2.根据权利要求1所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述斜托撑(3)包括侧板(31)和托撑(32)，所述托撑(32)包括内斜托面(321)、下斜面(322)、竖向左连接面(323)和竖向右面(324)，所述托撑(32)通过竖向左连接面(323)与侧板(31)固定连接。

3.根据权利要求2所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述斜托撑(3)通过侧板(31)分别通过第一螺钉(311)、第二螺钉(312)与竖向柱(1)的侧边固定连接。

4.根据权利要求1所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述钢楔挂(4)包括端钢板(41)、楔形头(42)，所述楔形头(42)包括由水平顶面(421)、垂直顶面(422)、楔头水平底面(423)、斜向楔面(424)、过渡水平底面(425)和竖向连接面(426)，所述楔形头(42)通过竖向连接面(426)与端钢板(41)相连。

5.根据权利要求3或4所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述第一螺钉(311)设置在异于侧钢板(31)和垂直顶面(422)接触面的一侧，所述第二螺钉(312)穿过侧钢板(31)后锚固。

6.根据权利要求4所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述楔形头(42)的斜向楔面(424)与斜托撑(3)的内斜托面(321)具有相同的倾角。

7.根据权利要求1或4所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述钢楔挂(4)通过端钢板(41)与水平梁(2)端部固定连接。

8.根据权利要求1～4任一所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述钢楔挂(4)下方设置加劲板(43)，所述加劲板(43)的上侧与钢楔挂(4)的斜向楔面(424)、过渡水平底面(425)固定连接，右侧与钢楔挂(4)的端钢板(41)固定连接。

9.根据权利要求8所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述斜托撑(3)上对应加劲板(43)处有槽道(33)。

10.根据权利要求1所述的自定位安装钢木耗能组合节点，其特征在于：所述竖向柱(1)与耗能棒(5)对应的位置预留外螺纹锚头(11)，通过螺纹套管将耗能棒的一端与外螺纹锚头(11)相连。