CN109972746A - 一种自攻螺丝加固的木销半榫节点及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种自攻螺丝加固的木销半榫节点，包括带卯口的木构件一、带榫头的木构件二；所述木构件二上，榫头的轴向上沿顺木纹方向钻入设置一组顺纹自攻螺丝，榫头垂直于轴向方向上沿横木纹方向钻入设置一组横纹自攻螺丝；所述木构件一上，位于卯口两侧的位置沿横木纹方向钻入设置一组横纹自攻螺丝；所述榫头和卯口的对应位置处，垂直设有一对应的预钻孔，所述预钻孔内插入木销。本发明保证节点具有足够的初始刚度、抗弯承载力和变形能力，并防止榫头断裂破坏和木材横纹劈裂破坏，提高节点的受力性能。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，具体涉及传统木结构加固改造，尤其是榫卯节点的维修加固。
背景技术
木材作为建筑材料在我国的应用具有悠久的历史。传统木结构建筑的种类多种多样，占据了中国古代建筑的很大比例。榫卯节点是传统木结构中常用的构件连接形式之一。与混凝土结构和钢结构有所不同，中国传统木结构通常会表现出“强构件弱节点”的特性，因而节点是此类结构体系的关注重点。
在水平荷载作用下，木销半榫节点容易出现脆性的榫头断裂破坏和木材横纹劈裂破坏。这使得此类节点的承载力和变形能力得不到充分利用。
因此，如何能够对木销半榫节点的结构进行优化设计，提高节点的初始强度、抗弯承载力和变形能力，并防止榫头断裂破坏和木材横纹劈裂破坏，进而提升节点的受力性能，是本领域有待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自攻螺丝加固的木销半榫节点，保证节点具有足够的初始刚度、抗弯承载力和变形能力，并防止榫头断裂破坏和木材横纹劈裂破坏，提高节点的受力性能。
本发明采取以下技术方案：
一种自攻螺丝加固的木销半榫节点，包括带卯口的木构件一1、带榫头的木构件二2；所述木构件二2上，榫头的轴向上沿顺木纹方向钻入设置一组顺纹自攻螺丝5，榫头垂直于轴向方向上沿横木纹方向钻入设置一组横纹自攻螺丝4；所述木构件一1上，位于卯口两侧的位置沿横木纹方向钻入设置一组横纹自攻螺丝4；所述榫头和卯口的对应位置处，垂直设有一对应的预钻孔，所述预钻孔内插入木销3。
进一步的，所述横纹自攻螺丝4贯穿设置在所述木构件一1和所述木构件二2内。
更进一步的，所述顺纹自攻螺丝5自榫头端部向内非贯穿设置在所述木构件二2内。
再进一步的，所述木构件二2上的横纹自攻螺丝4与顺纹自攻螺丝5呈垂直交错的井字形结构。
进一步的，所述木构件二2的榫头部位呈阶梯状，对应的木构件一1的卯口部位也呈阶梯状，每一阶梯部位至少设有一顺纹自攻螺丝5。
上述木销半榫节点的制作方法，包括以下步骤：木构件一1在厚度中间开槽，形成卯口；木构件二2端部进行加工处理，形成榫头；在榫头和卯口的对应位置进行预钻孔；在榫头处沿木材顺纹方向钻入顺纹自攻螺丝5，通过设置约束条件保证顺纹自攻螺丝5与木材纹理方向的夹角为0°；在与木销连接的榫头和卯口附近木材横纹方向钻入横纹自攻螺丝4，通过设置约束条件保证横纹自攻螺丝4与木材纹理方向的夹角为90°；将加固后的榫头放入卯口中，在预钻孔处穿入木销，实现连接。
进一步的，在榫头处沿木材顺纹方向钻入的顺纹自攻螺丝5不贯穿木构件二本体。
本发明的有益效果在于：
1)对半榫节点部位的结构进行优化设计，保证节点具有足够的初始刚度、抗弯承载力和变形能力；
2)防止榫头断裂破坏和木材横纹劈裂破坏，提高节点的受力性能。
3)加固节点构造简单，施工方便，对木构件外观影响较小，便于工程推广。
4)对于榫头部位采用沿木材顺纹方向钻入的顺纹自攻螺丝，与横纹自攻螺丝形成井字形结构，对于榫头部位自身的强度具有显著提升，从根本上防止榫头断裂破坏和木材横纹劈裂破坏。
附图说明
图1是本发明自攻螺丝加固的木销半榫节点的主视图。
图2是自攻螺丝加固后榫头的俯视图。
图3是图2的侧视图。
图4是自攻螺丝加固后卯口的俯视图。
图5是自攻螺丝加固后卯口的侧视图。
图中，1.木构件一，2.木构件二，3.木销，4.横纹自攻螺丝，5.顺纹自攻螺丝。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1-图5，一种自攻螺丝加固的木销半榫节点，包括带卯口的木构件一1、带榫头的木构件二2；所述木构件二2上，榫头的轴向上沿顺木纹方向钻入设置一组顺纹自攻螺丝5，榫头垂直于轴向方向上沿横木纹方向钻入设置一组横纹自攻螺丝4；所述木构件一1上，位于卯口两侧的位置沿横木纹方向钻入设置一组横纹自攻螺丝4；所述榫头和卯口的对应位置处，垂直设有一对应的预钻孔，所述预钻孔内插入木销3。
在此实施例中，参见图1，所述横纹自攻螺丝4贯穿设置在所述木构件一1和所述木构件二2内。
在此实施例中，参见图1，所述顺纹自攻螺丝5自榫头端部向内非贯穿设置在所述木构件二2内。
在此实施例中，参见图1，所述木构件二2上的横纹自攻螺丝4与顺纹自攻螺丝5呈垂直交错的井字形结构。
在此实施例中，参见图1，所述木构件二2的榫头部位呈阶梯状，对应的木构件一1的卯口部位也呈阶梯状，每一阶梯部位至少设有一顺纹自攻螺丝5。
所述木销半榫节点加工时：木构件一1在厚度中间开槽，形成卯口；木构件二2端部进行加工处理，形成榫头。卯口的几何尺寸比榫头大1mm，保证榫头的顺利安装。
所述木销半榫节点加工时：在榫头和卯口的特定位置进行钻孔，孔洞几何尺寸要比木销几何尺寸大1mm，以便插入木销3。
所述木销半榫节点：在榫头处沿木材顺纹方向钻入自攻螺丝，通过设置约束条件保证自攻螺丝与木材纹理方向的夹角为0°；在与木销连接的榫头和卯口附近木材横纹方向钻入自攻螺丝，通过设置约束条件保证自攻螺丝与木材纹理方向的夹角为90°。自攻螺丝的间距和直径可根据榫头和卯口的截面尺寸以及节点的受力情况具体确定。
所述木销半榫节点：将加固后的榫头放入卯口中，在预钻孔处穿入木销，实现连接。
本发明提供的一种自攻螺丝加固的木销半榫节点，可以有效防止榫头断裂破坏和木材横纹劈裂破坏，节点初始刚度、抗弯承载力承载力、变形能力和耗能能力都更为优秀。本加固节点构造简单，施工方便，对木构件外观影响较小，便于工程推广。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应该属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种自攻螺丝加固的木销半榫节点，其特征在于：
包括带卯口的木构件一(1)、带榫头的木构件二(2)；
所述木构件二(2)上，榫头的轴向上沿顺木纹方向钻入设置一组顺纹自攻螺丝(5)，榫头垂直于轴向方向上沿横木纹方向钻入设置一组横纹自攻螺丝(4)；
所述木构件一(1)上，位于卯口两侧的位置沿横木纹方向钻入设置一组横纹自攻螺丝(4)；
所述榫头和卯口的对应位置处，垂直设有一对应的预钻孔，所述预钻孔内插入木销(3)。
2.如权利要求1所述的自攻螺丝加固的木销半榫节点，其特征在于：所述横纹自攻螺丝(4)贯穿设置在所述木构件一(1)和所述木构件二(2)内。
3.如权利要求2所述的自攻螺丝加固的木销半榫节点，其特征在于：所述顺纹自攻螺丝(5)自榫头端部向内非贯穿设置在所述木构件二(2)内。
4.如权利要求3所述的自攻螺丝加固的木销半榫节点，其特征在于：所述木构件二(2)上的横纹自攻螺丝(4)与顺纹自攻螺丝(5)呈垂直交错的井字形结构。
5.如权利要求1所述的自攻螺丝加固的木销半榫节点，其特征在于：所述木构件二(2)的榫头部位呈阶梯状，对应的木构件一(1)的卯口部位也呈阶梯状，每一阶梯部位至少设有一顺纹自攻螺丝(5)。
6.如权利要求1所述的木销半榫节点的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
木构件一(1)在厚度中间开槽，形成卯口；木构件二(2)端部进行加工处理，形成榫头；
在榫头和卯口的对应位置进行预钻孔；
在榫头处沿木材顺纹方向钻入顺纹自攻螺丝(5)，通过设置约束条件保证顺纹自攻螺丝(5)与木材纹理方向的夹角为0°；在与木销连接的榫头和卯口附近木材横纹方向钻入横纹自攻螺丝(4)，通过设置约束条件保证横纹自攻螺丝(4)与木材纹理方向的夹角为90°；
将加固后的榫头放入卯口中，在预钻孔处穿入木销。
7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于：在榫头处沿木材顺纹方向钻入的顺纹自攻螺丝(5)不贯穿木构件二本体。
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