CN110005060A - 木结构钢榫连接件 - Google Patents

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邓蔚文
张楠
陈宏壘
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    • E04B2001/2652—Details of nailing, screwing, or bolting

Abstract

本发明提供了一种木结构钢榫连接件，涉及木结构建筑技术领域，包括一螺栓、一连接套管和一膨胀螺母，所述连接套管内开设有通孔并连通所述连接套管的第一端和第二端，所述膨胀螺母的前端内侧设置有螺纹，后端设置为空心，所述膨胀螺母的后端被切割成均匀的若干等份，所述螺栓依次穿过所述连接套管的通孔、所述膨胀螺母的后端，与所述膨胀螺母的前端螺旋连接。本发明克服了现有的木结构连接方式的一些缺点，提供了一种更加牢固、结实、紧密、方便快捷、且可重复拆装的木结构钢榫连接件，适合装配式木结构建筑。

Description

木结构钢榫连接件
技术领域
本发明涉及木结构建筑技术领域，特别涉及一种木结构钢榫连接件。
背景技术
木结构建筑是用木材构成承重构件的建筑物，其承重结构单纯由木材或主要由木材组成，通过榫卯方式或金属连接件进行连接和固定。传统的木结构通常采用榫卯连接固定，其做法是将柱或梁的连接处开凿孔和榫，榫紧配合插入孔中完成连接，该结构的主要缺点为：局部抗剪和抗扭强度较弱，为了达到需要的强度只能将整体材料加大加粗，耗材更多，且占用空间更大；加工工艺复杂，需要专用的榫卯设备；装配依靠人为的冲击力，不适合重复拆装。
而现代木结构的刚性连接方式有很多种，比如有外部钉齿板连接、钢板连接、挂扣连接、钢钉连接、自攻螺钉连接和日本的SE工法连接等，这些连接方式仍然存在一些缺点：局部可见连接件外露，影响美观；连接件金属贯通室内和室外，产生热桥，对建筑的保温和节能有影响；在对接处没有横向拉力，后期会产生缝隙或裂缝；生产工艺复杂，精度要求高；不能重复拆装，不适合装配式木结构建筑。
发明内容
本发明提供了一种木结构钢榫连接件，其目的是为了克服现有的木结构连接方式的一些缺点，提供一种更加牢固、结实、紧密、方便快捷、且可重复拆装的木结构钢榫连接件。
为了达到上述目的，本发明提供了一种木结构钢榫连接件，包括一螺栓、一连接套管和一膨胀螺母，所述连接套管内开设有通孔并连通所述连接套管的第一端和第二端，所述膨胀螺母的前端内侧设置有螺纹，后端设置为空心，所述膨胀螺母的后端被切割成均匀的若干等份，所述螺栓依次穿过所述连接套管的通孔、所述膨胀螺母的后端，与所述膨胀螺母的前端螺旋连接。
其中，所述连接套管的第一端还设置有一翻边，第二端设置有一外锥面。
优选地，所述连接套管的翻边外径为所述连接套管外径的1.5倍。
其中，所述螺栓上还设置有一弹垫和一平垫，所述弹垫和所述平垫依次设置于所述螺栓的头部和所述连接套管的翻边之间。
其中，所述螺栓、所述弹垫和所述平垫均为标准件。
其中，所述膨胀螺母后端的端口设置有一内锥面。
优选地，所述膨胀螺母的内锥面锥度与所述连接套管的外锥面锥度保持一致，所述锥度为60°。
优选地，所述膨胀螺母的后端端面和所述连接套管的第二端端面均设置有平口，所述平口的宽度为1mm。
优选地，所述膨胀螺母的前端外径与所述连接套管的外径相等，所述膨胀螺母后端的外径比前端的外径小2mm，所述膨胀螺母后端的内径比所述螺栓的螺杆外径大1～2mm。
优选地，所述螺栓、所述连接套管和所述膨胀螺母的全部外表面均作镀锌处理。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明的木结构钢榫连接件，对木结构连接时，只需在木柱与木梁连接处打与连接套管外径相同的圆孔，而无需像传统榫卯结构一样制作榫和孔，简化了加工工序；
本发明的木结构钢榫连接件，增加了连接处的抗剪抗扭强度，同时也增加了横向拉力，使连接点更加紧密结实，适合柱梁的90°连接、搭接、斜接以及错位连接等，且不产生室内外热桥，保温节能；
本发明的木结构钢榫连接件，在钢榫连接件的外表面进行镀锌处理，以防腐防锈，提高了钢榫连接件的可靠性和使用寿命；
本发明直接将钢榫连接件从柱孔插入梁端孔，扭紧螺栓使膨胀螺母张开刺入梁端孔的内壁，将会使膨胀螺母植入木梁内，在拆卸时拧开螺栓即可，并且下次连接时仅需直接插入螺栓并拧紧，可多次重复拆装，适合装配式木结构建筑。
附图说明
图1为本发明的钢榫连接件爆炸图；
图2位本发明的钢榫连接件结构图；
图3-图4为本发明的木柱和木梁连接示意图；
图5为本发明的木柱和木梁拆卸螺栓后的示意图。
【附图标记说明】
1-螺栓；2-连接套管；3-膨胀螺母；4-木柱；5-木梁；6-柱孔；7-梁端孔；8-翻边；9-弹垫；10-平垫；11-内锥面；12-外锥面；13-扩沉头孔。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种木结构钢榫连接件，包括一螺栓1、一连接套管2和一膨胀螺母3，所述连接套管2内开设有通孔并连通所述连接套管2的第一端和第二端，所述膨胀螺母3的前端内侧设置有螺纹，后端设置为空心，所述膨胀螺母3的后端被切割成均匀的若干等份，所述螺栓1依次穿过所述连接套管2的通孔、所述膨胀螺母3的后端，与所述膨胀螺母3的前端螺旋连接。
本发明的上述实施例所述的木结构钢榫连接件，用于木柱4和木梁5的连接，只需要在木柱与木梁的连接处对应的部位打出与连接套管2外径相同的圆孔，然后直接将整个钢榫连接件从柱孔6插入梁端孔7，其中膨胀螺母3位于梁端孔7内，扭紧螺栓1使膨胀螺母3的后端张开刺入梁端孔7的内壁，即相当于在木梁5内植入一个普通的螺母。由于膨胀螺母3已植入梁端孔7内，因此可以方便地重复拆装螺栓1，以锁紧或拆除木柱4和木梁5的连接，这种连接方式适合装配式木结构建筑。
本发明的木结构钢榫连接件，在连接套管2的第一端还设置有一翻边8，且连接套管2的翻边8外径优选地设置为连接套管2外径的1.5倍，并且在螺栓1上还设置有一弹垫9和一平垫10，弹垫9和平垫10依次设置于所述螺栓1的头部和所述连接套管2的翻边8之间。螺栓1拧紧后，与螺栓1头部直接接触的弹垫9，能反馈给螺栓1头部一个弹力，以抵紧螺栓1头部使其不易脱落，而平垫10和连接套管2的翻边8则是为了增大接触面积，防止对木柱4的表面产生破坏。其中螺栓1、弹垫9和平垫10均为标准件，方便采购。
其中，所述膨胀螺母3后端的端口设置有一内锥面11，所述膨胀螺母3的内锥面11锥度与所述连接套管2第二端设置的外锥面12锥度保持一致，所述锥度优选设置为60°。在木柱4和木梁5装配连接时，连接套管2第二端的外锥面12和膨胀螺母3后端的内锥面11贴合，将螺栓1穿过连接套管2的第二端、膨胀螺母3的后端，与前端螺纹连接，并逐渐拧紧螺栓1时，连接套管2的外锥面12将会在螺纹力的作用下向膨胀螺母3的后端移动并向外挤压膨胀螺母3的内锥面11，由于膨胀螺母3的内锥面11被切割成均匀间隔的等份，因此膨胀螺母3的内锥面11将会在连接套管2的外锥面12挤压下向外张开，并刺入梁端孔7的内壁，使得膨胀螺母3固定在梁端孔7内。实际操作时只需要使连接套管2的外锥面12与膨胀螺母3的内锥面11轻微接触，使得内锥面11稍微的张开即可，就能达到木柱4和木梁5的紧密连接效果。
优选地，所述膨胀螺母3的后端端面和所述连接套管2的第二端端面均设置有平口，所述平口的宽度为1mm，既保证了膨胀螺母3的后端和连接套管2的第二端端面具有一定的强度，又有利于膨胀螺母3的内锥面11刺入梁端孔7的内壁。
优选地，所述膨胀螺母3的前端外径与所述连接套管2的外径相等，所述膨胀螺母3后端的外径比前端的外径小2mm，所述膨胀螺母3后端的内径比所述螺栓1的螺杆外径大1～2mm。由于膨胀螺母3的最大外径与连接套管2的外径相等，因此只需要在木柱4和木梁5上钻同等内径的孔，以简化工序。螺杆和膨胀螺母3后端内侧之间形成的1～2mm空隙，是为了预留连接套管2的第二端端面进入并与膨胀螺母3的外锥面12接触的空间。
优选地，所述螺栓1、所述连接套管2和所述膨胀螺母3的全部外表面均作镀锌处理，以防腐防锈，增加钢榫连接件的可靠性和使用寿命。
以下通过具体的实施例进一步说明本发明的木结构钢榫连接件用于连接木柱4和木梁5的方式。
钢榫连接件的制作过程如下：先从市场采购标准件螺栓1、弹垫9和平垫10；用45#钢棒或厚壁无缝钢管车制一定内外尺寸的膨胀螺母3，在其前端攻制螺纹，在其后端车60°的内锥面11，且端面留1mm左右的平口；将膨胀螺母3无螺纹的后端均分切成八等份；连接套管2通过无缝钢管定长切断，将钢管的一端冷冲并翻边加工，翻边8直径是无缝钢管外径的1.5倍，钢管的另一端通过定长平齐，车60°的外锥面12，且端面留1mm左右的平口；将全部的外表面镀锌做防腐防锈处理；用螺栓1依次将弹垫9、平垫10、连接套管2穿入，扭入膨胀螺母3使内锥面11和外锥面12相互接触至微紧状态，即组装成一支单独的钢榫连接件，如图2所示。
如图3-图5所示，钢榫连接件的安装使用说明如下(以木柱4和木梁5的90°直角连接为例)：首先将木柱4和木梁5对接处分别钻两个以上与连接套管2外径相同的孔；再在木柱4外侧钻相对应的扩沉头孔13，其孔径大于连接套管2的翻边8外径2～3mm，沉头深度超过螺栓1头部、弹垫9、平垫10、连接套管2翻边8厚度的总和8～10mm；将木柱4和木梁5的孔位对齐靠紧，再将钢榫连接件插入孔中(以轻轻敲入为最佳)；分别均匀地扭紧螺栓1，将扭力控制在45～50Nm，使得膨胀螺母3的尾端张开刺入梁端孔7内以达到木柱4和木梁5紧密连接的效果，如图4所示。
如图5所示，在拆卸时，只需要松退各个螺栓1，即可拆开木柱4和木梁5。此时膨胀螺母3已经牢固地植入梁端孔7的内壁，在下次装配时仅需要通过螺栓1插入拧紧即可，方便装配式木结构建筑的连接。
以上所述是本发明的优选实施方式和具体实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种木结构钢榫连接件，其特征在于，包括一螺栓、一连接套管和一膨胀螺母，所述连接套管内开设有通孔并连通所述连接套管的第一端和第二端，所述膨胀螺母的前端内侧设置有螺纹，后端设置为空心，所述膨胀螺母的后端被切割成均匀的若干等份，所述螺栓依次穿过所述连接套管的通孔、所述膨胀螺母的后端，与所述膨胀螺母的前端螺旋连接。
2.根据权利要求1所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述连接套管的第一端还设置有一翻边，第二端设置有一外锥面。
3.根据权利要求2所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述连接套管的翻边外径为所述连接套管外径的1.5倍。
4.根据权利要求3所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述螺栓上还设置有一弹垫和一平垫，所述弹垫和所述平垫依次设置于所述螺栓的头部和所述连接套管的翻边之间。
5.根据权利要求4所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述螺栓、所述弹垫和所述平垫均为标准件。
6.根据权利要求2所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述膨胀螺母后端的端口设置有一内锥面。
7.根据权利要求6所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述膨胀螺母的内锥面锥度与所述连接套管的外锥面锥度保持一致；其中，所述锥度为60°。
8.根据权利要求7所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述膨胀螺母的后端端面和所述连接套管的第二端端面均设置有平口；其中，所述平口的宽度为1mm。
9.根据权利要求8所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述膨胀螺母的前端外径与所述连接套管的外径相等，所述膨胀螺母后端的外径比前端的外径小2mm，所述膨胀螺母后端的内径比所述螺栓的螺杆外径大1～2mm。
10.根据权利要求1-9任一项所述的木结构钢榫连接件，其特征在于，所述螺栓、所述连接套管和所述膨胀螺母的全部外表面均作镀锌处理。
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