CN110029726A - 一种适合多高层建筑的装配式钢竹木组合结构体系 - Google Patents
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Abstract
本专利是一种适合多高层建筑的装配式钢竹木组合结构体系，包括重组竹柱、钢竹复合工字梁、正交胶合木剪力墙、正交胶合木楼面板，钢竹复合工字梁、重组竹柱之间通过梁柱连接节点和梁梁连接件半刚性连接形成梁柱承重的框架结构，正交胶合木剪力墙之间分别通过第一L型连接件、斜连接件、一字型连接件连接，正交胶合木剪力墙端部分别通过第二L型连接件、角连接件与正交胶合木面板连接增加抗侧刚度。本发明的优点在于：绿色环保，能够充分利用竹木和钢材的性能优点，连接节点均可通过螺栓和钉连接，施工便捷，墙体承载能力、抗震能力强，结构布置灵活，可以满足工厂化标准化预制，适用于多高层装配式建造。
Description
技术领域
本专利涉及竹木装配式有梁板柱结构，尤其涉及一种适合多高层建筑的装配式钢竹木组合结构体系。
背景技术
目前以混凝土和钢材为主要原料的装配式结构，有以下缺点：（1）自重较大，地震作用大；（2）运输不便；（3）能耗高、污染大，成本相对较高。寻求可持续发展、环境友好型建筑材料、研究新型结构体系是当今土木领域发展的一个新方向，我国竹材资源十分丰富，竹木材料是当前公认的绿色高强环保可再生的理想的建筑材料，但因木材、竹材几何尺寸的不规则及力学性能受种类、生长地理位置、不同部位的影响比较大，使用原木、原竹难以满足现代建筑的需求，随着胶合剂的飞速发展，工业化木产品与竹产品得到了蓬勃的发展，工业竹木产品不仅力学性能优越、均匀、稳定，而且外型尺寸能满足现代建筑的要求，但工业竹木产品的弹性模量偏小，往往强度还有比较大的富余，构件变形已无法满足正常使用的要求，而钢材不仅强度高弹性模量也大，是一种轻质高强的优质建筑材料，钢竹木组合结构因其强度高、有良好的变形能力，质量轻，地震作用小，从而具有较好的消能减震能力，但由于木结构的耐火极限和承载力较差，建筑层数始终受到限制，这是现代钢竹木组合结构发展的一大阻碍。
发明内容
本专利提出一种适合多高层建筑的装配式钢竹木组合结构体系，以解决传统竹木结构空间布置困难、装配繁琐和层高限制问题。
本专利的技术方案：
本申请所述的适合多高层建筑的装配式钢竹木组合结构体系，包括重组竹柱2、钢竹复合工字梁5、正交胶合木剪力墙3、正交胶合木楼面板4；所述钢竹复合工字梁5包括H型钢53和连接在H型钢53翼缘板外侧的重组竹52；
所述钢竹复合工字梁5、上下两根重组竹柱2之间通过梁柱连接节点8连接，相交的钢竹复合工字梁5之间通过分别与钢竹复合工字梁5的腹板相连的梁梁连接件7相连；正交胶合木楼面板4铺装在钢竹复合工字梁5上；正交胶合木剪力墙3位于钢竹复合工字梁5之间，其底端位于正交胶合木楼面板4上；不在同一平面上的两面正交胶合木剪力墙3之间通过第一L型连接件331相连，在同一平面上且位于同一根钢竹复合工字梁5上下部的两面正交胶合木剪力墙3之间通过跨过钢竹复合工字梁5的一字型连接件333连接，所述正交胶合木剪力墙3底部通过第二L型连接件342与正交胶合木楼面板4连接。
作为对上述的装配式钢竹木组合结构体系的进一步改进，所述梁柱连接节点8包括连接在套筒83上下端的两个柱垫板82、连接在两个柱垫板82上下部的十字形柱连接板81、连接在两个柱垫板82之间并延伸出柱垫板82梁连接钢板84，十字形柱连接板81上开有通孔，所述梁连接钢板84与钢竹复合工字梁5中H型钢53的腹板通过螺栓相连；重组竹柱2端部开有十字槽，与十字槽相垂直的螺栓孔；所述十字形柱连接板81伸入到重组竹柱2端部相应的十字槽中，螺栓穿过螺栓孔通孔把柱连接板81与重组竹柱2相连。
作为对上述的装配式钢竹木组合结构体系的进一步改进，在同一平面上的两面正交胶合木剪力墙3之间有间隙，并通过斜连接件332相连，两面垂直的正交胶合木剪力墙3与底部的正交胶合木楼面板4之间通过角连接件341连接。
作为对上述的装配式钢竹木组合结构体系的进一步改进，两个斜连接件332在所述正交胶合木剪力墙3内外侧反对称钉连接，连接成X型。
作为对上述的装配式钢竹木组合结构体系的进一步改进，所述正交胶合木剪力墙3外部具有保温防火层；内墙处的钢竹木复合工字梁5的腹板两侧填充保温防火材料，外墙处的钢竹木复合工字梁5腹板外侧填实竹木材料。
所述钢竹复合工字梁、重组竹柱之间通过梁柱连接节点和梁梁连接件半刚性连接形成梁柱承重的框架结构，所述正交胶合木剪力墙之间通过第一L型连接件、斜连接件连接、一字型连接件连接，所述正交胶合木剪力墙端部分别通过第二L型连接件、角连接件与所述正交胶合木面板连接增加抗侧刚度，由于采用了属于现有材料的重组竹、正交胶合木这些承载力、抗震、防火性能优异的材料，结构整体稳定性得到进一步提高，结构的空间布置更为方便，正交胶合木优异的力学性能避免了框架结构抗侧刚度小、位移大的弱点，也简化了梁柱之间的连接，使得施工更加便捷。
钢竹复合工字梁是重组竹和H型钢使用胶粘剂或连接件组合形成，H型钢的腹板上的螺栓孔洞提前预开孔，所述重组竹柱端部预先开十字槽和螺栓孔，满足预制化，方便施工。
所述梁柱连接节点包括两个十字形的柱连接板、两个柱垫板、套筒、梁连接钢板等，所述梁连接钢板的数量根据所需连接的钢竹复合工字梁确定，十字形的柱连接板分别与对应位置的重组竹柱连接，所述梁连接钢板与对应位置的钢竹复合工字梁连接。
相交的正交胶合木剪力墙与底部的正交胶合木楼面板之间的墙角通过角连接件连接。正交胶合木剪力墙并排设置时墙与墙之间留有一定缝隙或者位于重组竹柱的两侧时，通过斜连接件连接。两个斜连接件在所述正交胶合木剪力墙内外齐平反对称钉连接，连接成X型，可以在双向上耗散地震能量。
所述梁间支撑的材质为工业胶合木或竹材，竹木材料支撑耗能效果卓越，利于抗震。
所述正交胶合木剪力墙外部保温防火层根据实际预设使外表面齐平，所述正胶合木剪力墙预设门窗管道洞口，窗户预置入墙体，所述正交胶合木楼面板预留连接卡槽。预置入窗户可以有效减少”冷桥”现象。
所述钢竹木复合梁设在内墙处，腹板两侧填充保温防火材料，减少“热桥”现象；设在外墙处，钢竹木复合工字梁靠外侧腹板内填实竹木材料，外部上下剪力墙、楼面板、工字梁外部通过一字型连接件连接整体性更好。
与现有技术相比，本专利具有以下优点：
绿色环保，能够充分利用竹木和钢材的性能优点，施工便捷，无需现场施焊，连接节点均可通过螺栓和钉连接，墙体承载能力、抗震能力强，结构布置灵活，可以满足工厂化标准化预制，适用于多高层装配式建造。
附图说明
图1为消能抗震钢竹木组合结构示意图；
图2为梁柱连接节点的结构示意图；
图3为梁柱连接节点的剖面图；
图4为梁、柱节点连接处的结构示意图；
图5是梁、柱节点连接处的立体结构示意图；
图6为梁与梁连接处的结构示意图；
图7为墙板连接处的结构示意图；
图8为外部一字型连接的结构示意图。
图中：1-基础、2-重组竹柱、3-正交胶合木剪力墙、31-上正交胶合木剪力墙、32-下正交胶合木剪力、331-第一L型连接件、332-斜连接件、333-一字型连接件、4-正交胶合木楼面板、5-钢竹复合工字梁、51-加劲肋、52-重组竹、53-H型钢、6-梁间支撑、7-梁梁连接件、8-梁柱连接节点、81-柱连接板、82-柱垫板、83-套筒、84-梁连接钢板。
具体实施方式
下面结合附图对本专利做更进一步的解释。
请参阅图1，一种适合多高层建筑的装配式钢竹木组合结构体系，包括重组竹柱2、钢竹复合工字梁5、正交胶合木剪力墙3、正交胶合木楼面板4、梁间支撑6、屋面结构。
钢竹复合工字梁5、重组竹柱2之间通过梁柱连接节点8和梁梁连接件7半刚性连接形成梁柱承重的框架结构。参见图6-8，正交胶合木剪力墙3之间通过第一L型连接件332、斜连接件331、一字型连接件333连接，正交胶合木剪力墙3端部分别通过第二L型连接件342、角连接件341与正交胶合木面板4连接增加抗侧刚度。非承重部分的隔墙可选用正交胶合木墙体或者国内普通木隔墙，屋面做法常规。
钢竹复合工字梁5是重组竹52和H型钢53使用胶粘剂或连接件组合形成，腹板和下翼缘提前预开孔，在保证强度满足的前提下，复合梁的材料也可选用市面上更多的钢木复合梁。
参见图5，重组竹柱2端部预先开设十字槽，螺栓孔根据柱连接板81上通孔的位置预先打好。
请参阅图2-5，梁柱连接节点8包括两个十字形柱连接板81、两个柱垫板82、套筒83、至少两个梁连接钢板84，外伸出柱垫板的梁连接钢板84数量根据所需连接的钢竹复合工字梁确定，两个柱连接板分别与上下两个对应位置的重组竹柱连接。
请参阅图1、4，墙面的安装顺序是：重组竹柱2底部与基础1固定好，再固定正交胶合木剪力墙3，重组竹柱2上端部插入梁柱连接件，柱连接板81的两个方向螺栓应上下错层连接，将钢竹复合工字梁5搭到剪力墙顶端且腹板预设孔洞对齐梁连接钢板84孔洞并通过高强螺栓固定，钢竹复合工字梁5搭接距离重组竹柱留有一定间隙，钢竹复合工字梁5端部腹板处加设加劲肋51。
请参阅图6，梁梁连接件7在垂直相交的钢竹复合工字梁5的四个拐角均设置，同一腹板两侧的两个梁梁连接件7通过螺栓整体连接。柱间支撑6材质可采用木材或竹材，也可用软钢材料替代，柱间支撑6端部开设与腹板齐平三角孔洞，与钢竹复合工字梁腹板通过螺栓垂直连接。
正交胶合木楼面板4与钢竹复合工字梁上翼缘板上的重组竹通过木螺钉连接固定。正交胶合木剪力墙3上端与钢竹复合工字梁下翼缘上的重组竹通过木螺钉连接固定。
请参阅图7，两面正交胶合木剪力墙3并排设置时墙与墙之间留有一定缝隙，斜连接件332通过木螺钉固定于墙面之间，斜连接件在正交胶合木剪力墙内外齐平反对称钉连接，连接成X型。
两面正交胶合木剪力墙垂直设置时，端部角连接件341通过高强螺栓固定于正交胶合木剪力墙3墙角，加强剪力墙和重组竹柱的整体性；中部第一L型连接件331与两面剪力墙通过木螺钉连接；第二L型连接件342与正交胶合木剪力墙3通过木螺钉连接，与正交胶合木楼面板4采用螺栓连接。
正交胶合木剪力墙3外部保温隔热防水防火层根据实际预设使外表面齐平，正胶合木剪力墙预设门窗管道洞口，窗户预置入墙体，正交胶合木楼面板预留连接卡槽，保温隔热防水层设置在楼面板下部和梁腹板中空处。
请参阅图8，钢竹木复合梁在外墙处，钢竹木复合梁靠腹板外侧处填实的竹木材料，一字型连接件333通过木螺钉固定在上正交胶合木剪力墙31、下正交胶合木剪力墙32、钢竹复合工字梁5腹板外侧处填实的竹木材料上。
Claims (5)
1.一种适合多高层建筑的装配式钢竹木组合结构体系，包括重组竹柱（2）、钢竹复合工字梁（5）、正交胶合木剪力墙（3）、正交胶合木楼面板（4）；所述钢竹复合工字梁（5）包括H型钢（53）和连接在H型钢（53）翼缘板外侧的重组竹（52）；
其特征在于，所述钢竹复合工字梁（5）、上下两根重组竹柱（2）之间通过梁柱连接节点（8）连接，相交的钢竹复合工字梁（5）之间通过分别与钢竹复合工字梁（5）的腹板相连的梁梁连接件（7）相连；正交胶合木楼面板（4）铺装在钢竹复合工字梁（5）上；正交胶合木剪力墙（3）位于钢竹复合工字梁（5）之间，其底端位于正交胶合木楼面板（4）上；不在同一平面上的两面正交胶合木剪力墙（3）之间通过第一L型连接件（331）相连，在同一平面上且位于同一根钢竹复合工字梁（5）上下部的两面正交胶合木剪力墙（3）之间通过跨过钢竹复合工字梁（5）的一字型连接件（333）连接，所述正交胶合木剪力墙（3）底部通过第二L型连接件（342）与正交胶合木楼面板（4）连接。
2.根据权利要求1所述的装配式钢竹木组合结构体系，其特征在于，所述梁柱连接节点（8）包括连接在套筒（83）上下端的两个柱垫板（82）、连接在两个柱垫板（82）上下部的十字形柱连接板（81）、连接在两个柱垫板（82）之间并延伸出柱垫板（82）梁连接钢板（84），十字形柱连接板（81）上开有通孔，所述梁连接钢板（84）与钢竹复合工字梁（5）中H型钢（53）的腹板通过螺栓相连；重组竹柱（2）端部开有十字槽，与十字槽相垂直的螺栓孔；所述十字形柱连接板（81）伸入到重组竹柱（2）端部相应的十字槽中，螺栓穿过螺栓孔通孔把柱连接板（81）与重组竹柱（2）相连。
3.根据权利要求1所述的装配式钢竹木组合结构体系，其特征在于，在同一平面上的两面正交胶合木剪力墙（3）之间有间隙，并通过斜连接件（332）相连，两面垂直的正交胶合木剪力墙（3）与底部的正交胶合木楼面板（4）之间通过角连接件（341）连接。
4.根据权利要求3所述的装配式钢竹木组合结构体系，其特征在于，两个斜连接件（332）在所述正交胶合木剪力墙（3）内外侧反对称钉连接，连接成X型。
5.根据权利要求1所述的装配式钢竹木组合结构体系，其特征在于，所述正交胶合木剪力墙（3）外部具有保温防火层；内墙处的钢竹木复合工字梁（5）的腹板两侧填充保温防火材料，外墙处的钢竹木复合工字梁（5）腹板外侧填实竹木材料。
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