CN109853735A - 一种带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点 - Google Patents

Abstract

一种带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁‑柱节点，包括：槽钢，分别位于木梁端部的前后面；钢填板，位于木梁端部的凹槽里；方形垫片，分别位于槽钢的外表面；耗能摩擦片，位于槽钢外表面与方形垫片之间；梁柱连接件，为由四块竖直钢板焊接成的矩形框结构，设置于木梁端部与木柱之间；钢绞线，横穿梁柱连接件的一个竖直面和木梁，通过锚具固定连接；以及相应的连接螺栓。本发明可增强节点稳定耗能能力，提高梁端销槽承压能力，防止横纹脆性破坏，有利于发挥木材强度，并使得震后节点可恢复初始状态。本发明传力简单、初始刚度大、抗弯刚度大且具有自复位性能。

Description

一种带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，特别涉及一种带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点。

背景技术

目前，在木结构梁柱结构体系中，大多数采用螺栓连接的节点形式。常见形式有钢填板木构件螺栓连接，这种节点形式主要利用螺栓的抗弯和木材在螺栓处的局部承压提供承载力。这种节点形式主要存在一下几个问题：

(1)由于施工偏差，木梁上螺栓孔壁与螺栓之间存在间隙，此间隙导致木梁受力后滑动，导致节点初始刚度较低。

(2)由于木材横纹抗拉强度低，导致螺孔销槽承压时，经常发生梁端横纹劈裂等脆性破坏，不能充分发挥木材抗弯性能，进而导致木结构梁柱体系整体承载力下降。

(3)通过螺栓屈服和螺栓孔处木材的受压屈服等形式提供承载力，震后存在较大的残余变形，抗震性能下降。

因此，针对上述问题，急需一种初始刚度大，抗弯刚度大以及残余变形小的木结构梁柱螺栓连接节点形式。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，以使木结构梁柱节点有较大初始刚度、抗弯刚度以及较小残余变形。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，包括：

槽钢4，分别位于木梁2端部的前后面；

钢填板9，位于木梁2端部的竖直凹槽中，该凹槽的槽深方向与木梁2的长度方向一致；

方形垫片7，有若干个，分别位于槽钢4的外表面；

耗能摩擦片10，位于槽钢4外表面与方形垫片7之间；

螺栓一5，连接所述方形垫片7、耗能摩擦片10、槽钢4、木梁2以及钢填板9；

梁柱连接件8，为由四块竖直钢板焊接成的上下通透的矩形框结构，设置于木梁2所述端部与木柱1之间；

钢绞线3，横穿梁柱连接件8的竖直面一和木梁2，通过锚具11固定连接；

螺栓二12，连接梁柱连接件8的竖直面二和木柱1，所述竖直面二与竖直面一平行。

分别位于木梁2端部的前后面的所述槽钢4在木梁2端部的上下面合缝。

所述耗能摩擦片10为2mm厚方形黄铜片。

所述钢填板9与梁柱连接件8焊接。

所述梁柱连接件8的上下表面与木梁2上下表面平齐。

所述木柱1的外侧面设置有垫板14，螺栓二12依次穿过梁柱连接件8的竖直面二、木柱1和垫板14，实现连接。

所述方形垫片8尺寸为90mm×90mm×8mm，所述钢填板9上的螺栓孔孔径大于螺栓直径1mm，所述方形垫片7、耗能摩擦片10、槽钢4以及木梁2上的螺栓孔孔径为50mm，螺栓一5穿过各个所述螺栓孔，实现连接。

所述螺栓一5穿入木梁2后施加预应力，所述钢绞线3穿入木梁2后施加预应力。

所述槽钢4翼缘之间存在4mm空隙。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、螺栓施加预应力后，方形垫片压紧槽钢，方形垫片与槽钢中间放置的耗能摩擦片受到压力后，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用压应力的增减抗弯；钢绞线施加预应力后，梁柱连接件和木梁接触面压紧，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用拉应力的增减抗弯；

2、在木梁上，利用远远大于螺栓直径的螺孔孔径，使木梁能够转动，且在发生转动过程中螺栓不会触碰螺栓孔壁；通过螺栓预应力大小选择合适的摩擦型螺栓可以避免螺栓受弯屈服的破坏模式。

3、在木梁上预留较大螺栓孔洞，使木梁能够转动，从而通过耗能摩擦片上的滑动摩擦力以及钢绞线提供的自复位能力耗散大量的地震能量，降低地震对建筑结构的破坏程度。

4、槽钢的引入，使得木梁销槽受压时，避免横纹劈裂。

附图说明

图1为带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的主视图。

图4为图3的A—A剖面图。

图5为图3的B—B剖面图。

图6为钢填板结构示意图。

图中标号：1为木柱，2为木梁，3为钢绞线，4为槽钢，5为螺栓一，6为螺母一，7为方形垫片，8为梁柱连接件，9为钢填板，10为耗能摩擦片，11为锚具，12为螺栓二，13为螺母二，14为垫板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明一种可恢复的耗能木结构梁-柱节点，包括：

槽钢4，翼缘之间存在4mm空隙，有2个，分别位于木梁2端部的前后面，并在木梁2端部的上下面合缝；

钢填板9，有2个，均位于木梁2端部的竖直凹槽中，留有孔径为19mm的螺栓孔，该凹槽的槽深方向与木梁2的长度方向一致，钢填板9的尺寸为345mm×230mm×8mm；

方形垫片7，尺寸为90mm×90mm×8mm，有8个，均预留大于螺栓直径1mm的螺栓孔洞，分别位于2个槽钢4的外表面，每个槽钢4的外表面分布4个，连接可形成一个矩形；

耗能摩擦片10，为2mm厚方形黄铜片，有8个，均预留大于螺栓直径1mm的螺栓孔洞，分别位于各槽钢4外表面与方形垫片7之间；

槽钢4、木梁2上均留有孔径大小为50mm的螺栓孔。

螺栓一5，直径为18mm，依次穿过各个所述螺栓孔，连接一侧的方形垫片7、耗能摩擦片10、槽钢4、木梁2、钢填板10以及另一侧的钢填板10、木梁2、槽钢4、耗能摩擦片10、方形垫片7，施加预应力；

梁柱连接件8，为由四块竖直钢板焊接成的上下通透的矩形框结构，设置于木梁2所述端部与木柱1之间，其中，上下表面与木梁2上下表面平齐；

钢绞线3，横穿梁柱连接件8的竖直面一(该竖直面一与钢填板9焊接)和木梁2，通过锚具11固定连接，施加预应力；

垫板14，设置在木柱1的外侧面，

螺栓二13，直径为20mm，依次穿过梁柱连接件8的竖直面二(竖直面二与竖直面一平行)、木柱1和垫板14，实现连接。

本发明中，螺栓一5、方形垫片7和螺母6并不固定为上述数量，而是可以视梁柱连接节点上的设计螺孔数量而定。

实施时，将钢绞线3穿过木梁2预留孔洞，同时把槽钢4装配在梁端指定位置，然后把梁柱连接件8用螺栓二12连接到木柱1上，拧紧螺母二13，再把木梁2放入钢填板9指定位置，通过锚具11张拉钢绞线3，使木梁2、梁柱连接件8连接起来，再把耗能摩擦片10粘贴在方形垫片7上，用螺栓一5依次穿过方形垫片7、槽钢4、木梁2以及钢填板9上的螺栓孔，张拉螺栓一5并拧紧螺母一6。

本发明的原理是：

在木梁2端部装配槽钢4，销槽受压时约束其横纹劈裂；利用预应力螺栓一5提供的预紧力，方形垫片7压紧槽钢4，方形垫片7、槽钢4以及耗能摩擦片10受到压力，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用压应力的增减抗弯；钢绞线3施加预应力后，木梁2、梁柱连接件8接触面压紧，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用拉应力的增减抗弯。在地震中，利用木梁2、槽钢4上预留的较大孔洞螺栓孔洞，使得木梁2能够转动，从而通过耗能摩擦片10上的滑动摩擦力以及钢绞线3提供的自复位能力耗散大量的地震能量，降低地震对建筑结构的破坏程度。

本发明通过木梁端部装配槽钢，提高梁端销槽横纹抗压性能；在槽钢外表面与方形垫片之间放置耗能摩擦片，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用压应力的增减抗弯；利用预应力钢绞线在木梁端面与梁柱连接件的接触面产生压力，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用拉应力的增减抗弯。本发明规避了节点处各种间隙对结构的受力性能和刚度的影响；耗能摩擦片的引入，可增强节点稳定耗能能力；槽钢的引入，可提高梁端销槽承压能力，防止横纹脆性破坏，有利于发挥木材的强度；此外，钢绞线使得震后节点可恢复初始状态。本发明与以往的木结构梁柱节点相比传力简单、初始刚度大、抗弯刚度大且具有自复位性能(震后残余变形小)。

Claims (9)

1.一种带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，包括：

槽钢(4)，分别位于木梁(2)端部的前后面；

钢填板(9)，位于木梁(2)端部的竖直凹槽中，该凹槽的槽深方向与木梁(2)的长度方向一致；

方形垫片(7)，有若干个，分别位于槽钢(4)的外表面；

耗能摩擦片(10)，位于槽钢(4)外表面与方形垫片(7)之间；

螺栓一(5)，连接所述方形垫片(7)、耗能摩擦片(10)、槽钢(4)、木梁(2)以及钢填板(9)；

梁柱连接件(8)，为由四块竖直钢板焊接成的上下通透的矩形框结构，设置于木梁(2)所述端部与木柱(1)之间；

钢绞线(3)，横穿梁柱连接件(8)的竖直面一和木梁(2)，通过锚具(11)固定连接；

螺栓二(12)，连接梁柱连接件(8)的竖直面二和木柱(1)，所述竖直面二与竖直面一平行。

2.根据权利要求1所述带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，分别位于木梁(2)端部的前后面的所述槽钢(4)在木梁(2)端部的上下面合缝。

3.根据权利要求1所述带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述耗能摩擦片(10)为2mm厚方形黄铜片。

4.根据权利要求1所述带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述钢填板(9)与梁柱连接件(8)焊接。

5.根据权利要求1所述带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述梁柱连接件(8)的上下表面与木梁(2)上下表面平齐。

6.根据权利要求1所述带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述木柱(1)的外侧面设置有垫板(14)，螺栓二(12)依次穿过梁柱连接件(8)的竖直面二、木柱(1)和垫板(14)，实现连接。

7.根据权利要求1所述带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述方形垫片(8)尺寸为90mm×90mm×8mm，所述钢填板(9)上的螺栓孔孔径大于螺栓直径1mm，所述方形垫片(7)、耗能摩擦片(10)、槽钢(4)以及木梁(2)上的螺栓孔孔径为50mm，螺栓一(5)穿过各个所述螺栓孔，实现连接。

8.根据权利要求1所述带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述螺栓一(5)穿入木梁(2)后施加预应力，所述钢绞线(3)穿入木梁(2)后施加预应力。

9.根据权利要求1所述带钢填板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述槽钢(4)翼缘之间存在4mm空隙。