CN109853755B - 一种增强刚度的装配式木结构连接节点 - Google Patents
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Abstract
一种增强刚度的装配式木结构连接节点，它涉及建筑工程技术领域。本发明为解决现有木网壳连接节点刚度及强度低的问题。本发明包括中心毂、多个抗剪挡块、多个插板连接板、多组插板、多组拉结螺栓和多组套管，多个待连接木构件沿中心毂的外圆周方向设置，每个待连接木构件顶面和底面上沿长度方向分别设有一组插槽，插槽内插装有插板，插板与插槽之间设有胶层，待连接木构件内侧端面的上下两部分别设有安装凹槽，安装凹槽内水平设有插板连接板，插板连接板的外侧固接有一组套管，套管内设有拉结螺栓，拉结螺栓与中心毂固接，待连接木构件的安装凹槽内分别设有抗剪挡块。本发明用于空间木网壳结构连接。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种增强刚度的装配式木结构连接节点。
背景技术
与其他建筑材料相比，木材具有节能环保、绿色可再生的特点，在全球倡导可持续发展的背景下具有广阔的应用前景。单层木网壳结构在大型公共建筑中多有应用，其中普遍采用螺栓连接钢夹板或钢填板节点形式，该类节点具有半刚性性质，其变形刚度对结构整体稳定性能有显著影响。木构件螺栓连接受力过程中伴随有显著的滑移变形，其强度及刚度低、耗能能力有限，相应的由螺栓连接形成的上述木网壳节点也存在不足之处：(1)节点抗弯刚度较低，且离散性大、不易准确预估；(2)节点强度及耗能能力有限。
发明内容
本发明为了解决现有木网壳连接节点刚度及强度低的问题，进而提出一种增强刚度的装配式木结构连接节点。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种增强刚度的装配式木结构连接节点包括中心毂、多个抗剪挡块、多个插板连接板、多组插板、多组拉结螺栓和多组套管，多个待连接木构件沿中心毂的外圆周方向设置，每个待连接木构件分别垂直于中心毂的外侧壁，每个待连接木构件顶面和底面上沿长度方向分别设有一组插槽，插槽内插装有插板，插板与插槽之间设有胶层，待连接木构件内侧端面的上下两部分别设有安装凹槽，安装凹槽内水平设有插板连接板，插板连接板垂直插装在插板的前端并与之固接，插板连接板的外侧固接有一组套管，套管与插板平行设置，套管内设有拉结螺栓，拉结螺栓与中心毂固接，待连接木构件的安装凹槽内分别设有抗剪挡块，抗剪挡块的形状为L形，抗剪挡块的一肢与中心毂的外侧壁固接，抗剪挡块的另一肢与安装凹槽侧壁贴合。
本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
1、本发明通过胶连接将插板与木构件相连，节点连接的承载能力可提高30％～40％，变形刚度大幅度提高，有利于提高结构整体的承载力和刚度。
2、本发明中设有套管，在拉紧拉结螺栓的同时允许其发生一定的转动，使其不承担显著的侧向剪力，构件与中心毂间的剪力通过抗剪挡块传递，释放插板上的剪力避免了木构件被横纹拉裂。
3、本发明节点构造简单、施工方便、抗弯刚度大，可以在工厂标准化生产、现场装配式安装，符合绿色环保的理念。本发明适用于各类空间及平面结构节点连接，例如单层网壳结构及木构架梁柱节点连接。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明整体结构的爆炸图；
图3是本发明中中心毂1和抗剪挡块5的爆炸图；
图4是本发明中待连接木构件2及其上安装件的爆炸图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点包括中心毂1、多个抗剪挡块5、多个插板连接板7、多组插板3、多组拉结螺栓6和多组套管8，多个待连接木构件2沿中心毂1的外圆周方向设置，每个待连接木构件2分别垂直于中心毂1的外侧壁，每个待连接木构件2顶面和底面上沿长度方向分别设有一组插槽2-1，插槽2-1内插装有插板3，插板3与插槽2-1之间设有胶层，待连接木构件2内侧端面的上下两部分别设有安装凹槽2-2，安装凹槽2-2内水平设有插板连接板7，插板连接板7垂直插装在插板3的前端并与之固接，插板连接板7的外侧固接有一组套管8，套管8与插板3平行设置，套管8内设有拉结螺栓6，拉结螺栓6与中心毂1固接，待连接木构件2的安装凹槽2-2内分别设有抗剪挡块5，抗剪挡块5的形状为L形，抗剪挡块5的一肢与中心毂1的外侧壁固接，抗剪挡块5的另一肢与安装凹槽2-2侧壁贴合。
本实施方式中节点的制作方法包括如下步骤：
1、首先将插板3和插板连接板7固接为一体，然后再在插板连接板7外侧固接套管8，套管8的内径大于拉结螺栓6的外径；
2、在待连接木构件2上预先加工插槽2-1、安装凹槽2-2，插槽2-1的槽宽与插板3的厚度相适应；
3、将插板3通过植筋胶预埋入待连接木构件2的插槽2-1内，并养护形成足够强度；
4、在现场连接过程中，将抗剪挡块5固接于中心毂1，然后将步骤3中预制好的待连接木构件2的内侧端头置于上下两个抗剪挡块5之间，在套管8中穿入高强度拉结螺栓6连接中心毂1及插板3，并施加足够预紧力使待连接木构件2的端部抵紧中心毂1。
本实施方式中套管8在拉紧拉结螺栓6的同时允许其发生一定的转动，使其不承担显著的侧向剪力。待连接木构件2与中心毂1间的剪力通过抗剪挡块5传递，释放插板3上的剪力避免了待连接木构件2被横纹拉裂。
多个待连接木构件2沿中心毂1的外圆周方向按照实际网格划分有序设置。
具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述中心毂1为两端敞口的多边形筒体。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
中心毂1多边形的边数与待连接木构件2的数量相对应。中心毂1内部可设置横隔及加劲肋增强变形刚度。
具体实施方式三：结合图1至图2和图4说明本实施方式，本实施方式每组插板3包括两个并列设置的插板3。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
如此设计两个插板3沿待连接木构件2的宽度方向并列设置，每个插板3分别沿待连接木构件2的长度方向设置，以增大插板3与待连接木构件2之间的接触面积，增大粘结力，从而增强两者之间的强度和稳定性。
具体实施方式四：结合图1至图2和图4说明本实施方式，本实施方式每组套管8包括两个平行设置的套管8，套管8对称固接在插板连接板7的两端且设置在插板3的外侧。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。
如此设计便于实现拉结螺栓6的安装，防止安装过程中与插板3发生干涉。
具体实施方式五：结合图1至图2和图4说明本实施方式，本实施方式所述插板连接板7与插板3之间焊接固接，插板连接板7与套管8之间的固接方式为焊接固接。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图1至图2和图4说明本实施方式，本实施方式所述待连接木构件2侧面的上下两部分别垂直插装有一组保险螺栓4，保险螺栓4穿过插板3。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
保险螺栓4的作用是在偶然情况下，插板3与待连接木构件2间的胶连接发生脆性破坏情况下，保险螺栓4将起到拉结插板3与待连接木构件2，使节点保持整体性的作用。其顺纹方向抗力水平需能够承受结构自重及适当活荷载共同作用时所产生的内力效应。
具体实施方式七：结合图1至图2和图4说明本实施方式，本实施方式每组保险螺栓4包括若干个保险螺栓4，若干个保险螺栓4沿插板3的长度方向均布设置。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述抗剪挡块5通过多个连接螺栓9与中心毂1固接。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三、四、六或七相同。
如此设计便于抗剪挡块5的安装和拆卸。
具体实施方式九：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述中心毂1横截面的形状为正六边形，中心毂1的外圆周方向均布设置有六个待连接木构件2。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
如此设计的节点既是轴对称结构也是中心对称结构，整体节点的稳定性更强。
具体实施方式十：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述中心毂1是由钢材制作的中心毂，插板3是由钢材制作的插板，插板连接板7是由钢材制作的插板连接板，套管8是由钢材制作的套管。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三、四、六、七或九相同。
工作原理
节点的制作方法包括如下步骤：
1、焊接连接件：首先将插板3和插板连接板7通过焊接的方式固接为一体，然后再在插板连接板7外侧焊接套管8，套管8的内径大于拉结螺栓6的外径；
2、加工木构件：在待连接木构件2上预先加工插槽2-1、安装凹槽2-2及保险螺栓4孔，插槽2-1的槽宽与插板3的厚度相适应，安装孔与保险螺栓4的孔径相适应；
3、养护木构件：将插板3通过植筋胶预埋入待连接木构件2的插槽2-1内，并养护形成足够强度，然后穿入保险螺栓4；
4、连接：在现场连接过程中，将抗剪挡块5通过连接螺栓9固接于中心毂1，然后将步骤3中预制好的待连接木构件2的内侧端头置于上下两个抗剪挡块5之间，在套管8中穿入高强度拉结螺栓6连接中心毂1及插板3，并施加足够预紧力使待连接木构件2的端部抵紧中心毂1。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (9)
1.一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点包括中心毂(1)、多个抗剪挡块(5)、多个插板连接板(7)、多组插板(3)、多组拉结螺栓(6)和多组套管(8)，多个待连接木构件(2)沿中心毂(1)的外圆周方向设置，每个待连接木构件(2)分别垂直于中心毂(1)的外侧壁，每个待连接木构件(2)顶面和底面上沿长度方向分别设有一组插槽(2-1)，插槽(2-1)内插装有插板(3)，插板(3)与插槽(2-1)之间设有胶层，待连接木构件(2)内侧端面的上下两部分别设有安装凹槽(2-2)，安装凹槽(2-2)内水平设有插板连接板(7)，插板连接板(7)垂直插装在插板(3)的前端并与之固接，插板连接板(7)的外侧固接有一组套管(8)，套管(8)与插板(3)平行设置，套管(8)内设有拉结螺栓(6)，拉结螺栓(6)与中心毂(1)固接，待连接木构件(2)的安装凹槽(2-2)内分别设有抗剪挡块(5)，抗剪挡块(5)的形状为L形，抗剪挡块(5)的一肢与中心毂(1)的外侧壁固接，抗剪挡块(5)的另一肢与安装凹槽(2-2)侧壁贴合；
所述中心毂(1)为两端敞口的多边形筒体。
2.根据权利要求1所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：每组插板(3)包括两个并列设置的插板(3)。
3.根据权利要求2所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：每组套管(8)包括两个平行设置的套管(8)，套管(8)对称固接在插板连接板(7)的两端且设置在插板(3)的外侧。
4.根据权利要求1、2或3所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：所述插板连接板(7)与插板(3)之间焊接固接，插板连接板(7)与套管(8)之间的固接方式为焊接固接。
5.根据权利要求4所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：所述待连接木构件(2)侧面的上下两部分别垂直插装有一组保险螺栓(4)，保险螺栓(4)穿过插板(3)。
6.根据权利要求5所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：每组保险螺栓(4)包括若干个保险螺栓(4)，若干个保险螺栓(4)沿插板(3)的长度方向均布设置。
7.根据权利要求1、2、3、5或6所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：所述抗剪挡块(5)通过多个连接螺栓(9)与中心毂(1)固接。
8.根据权利要求1所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：所述中心毂(1)横截面的形状为正六边形，中心毂(1)的外圆周方向均布设置有六个待连接木构件(2)。
9.根据权利要求1、2、3、5、6或8所述一种增强刚度的装配式木结构连接节点，其特征在于：所述中心毂(1)是由钢材制作的中心毂，插板(3)是由钢材制作的插板，插板连接板(7)是由钢材制作的插板连接板，套管(8)是由钢材制作的套管。
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