CN110616807B - 折叠式楼板中柱组合节点及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种折叠式楼板中柱组合节点及其组装方法，采用钢木并用结构，通过折叠式楼板、装配式柱梁组合节点，保障施工质量，提高施工效率，优化结构的抗震性能。折叠式楼板中柱组合节点包括钢木组合柱和方形木梁、用于连接钢木组合柱与方形木梁的连接组件、以及由钢木组合柱、方形木梁与连接组件共同连接并承载的折叠式木质楼板；连接组件包括两端分别连接所述的横向钢筋和纵向出挑钢筋的螺纹套筒，以及双环板；所述的双环板，具有十字槽的上环板和下环板，环板交界处设燕尾插槽，在上环板、下环板交接处的十字根部设有角形板。

Description

折叠式楼板中柱组合节点及其组装方法

技术领域

本发明涉及一种新的折叠式楼板中柱的钢木组合节点，属于建筑施工领域。

背景技术

随着绿色生态理念的逐步推广，如何提质增效、节能减排已成为建筑行业施工生产的必然工要求，钢木组合结构应运而生。

木结构建筑立足传统，能够具有很高的耐久性，抗震性能较高；取材方便，施工速度快等特点，但在防火防潮方面有所欠缺。

又如以下在先申请专利，申请号CN201510106368.0，名称装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法，其包括预制混凝土边柱、预制混凝土中柱和预制混凝土梁结构，预制混凝土边柱、预制混凝土中柱和预制混凝土梁以下分别简称预制边柱、预制中柱和预制梁，其中：预制边柱的柱顶部设有柱顶灌浆槽，内部配有柱纵向钢筋，柱纵向钢筋下端伸入柱套筒；底部设有柱底灌浆槽，底部的外侧设有边柱穿筋槽，边柱穿筋槽顶部设有贯通柱的穿梁钢筋孔，顶部设有边柱预留与梁底钢筋对接钢筋；预制中柱顶部设有柱顶灌浆槽，底部设有柱底灌浆槽和穿梁钢筋孔，顶部设有中柱预留与梁底钢筋对接钢筋；预制边柱和预制中柱内，沿边柱高度方向设有柱外圈箍筋和柱内圈箍筋；沿预制梁长度方向均匀设有预埋端头带螺纹的钢杆和梁箍筋，预制梁底设有梁底钢筋。

上述方案中主要采用预制混凝土结构与钢筋连接结构，与现有常见的拼装式楼板设计技术相比，其取材较不方便、无法进行模块化搭接施工，施工速度较慢，更为关键的是为提高钢连接节点的强度而必须进行焊接施工，施工质量难以得到保证。且整体节点重量较大、承载力相对地较小。

综上，现有技术的建筑节点技术难以在行业中大范围推广、标准化程度低。有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的折叠式楼板中柱组合节点及其组装方法，在于解决上述现有技术存在的问题而采取钢木结构并用的折叠式楼板、装配式柱梁组合节点，以达到通过钢机械连接方式提高节点强度、减少焊接施工质量问题、提高整体承载力和减少节点破坏概率的设计目的。

为实现上述设计目的，所述的折叠式楼板中柱组合节点，主要包括有钢木组合柱和方形木梁、用于连接钢木组合柱与方形木梁的连接组件、以及由钢木组合柱、方形木梁与连接组件共同连接并承载的折叠式木质楼板；

所述的钢木组合柱具有一中空的十字形外木柱，十字形外木柱内嵌钢套筒，钢套筒内嵌内木柱，在内木柱中穿设有柱子纵向钢筋，横向钢筋的内侧端贯穿十字形外木柱而固定连接于钢套筒，横向钢筋的外侧端设置有锥形螺纹，在十字形外木柱的十字面两侧设置有用于连接所述连接组件的第一螺栓孔；

所述的折叠式木质楼板，在相邻两木板之间连接有转轴，在每块木板的边缘拼接处设置有用于连接所述方形木梁、连接组件的第三螺栓孔；

所述的方形木梁具有穿入其内部的纵向出挑钢筋，纵向出挑钢筋的外侧端设置有螺纹；

所述的连接组件，包括两端分别连接所述横向钢筋和纵向出挑钢筋的螺纹套筒，以及双环板；

在方形木梁的端部两侧面上设置有用于连接所述双环板的第二螺栓孔；在方形木梁的顶部设置有固定连接所述折叠式木质楼板的第三螺栓孔；

所述的双环板，具有十字形的上环板和下环板，在上环板、下环板临近钢木组合柱的交接处设有角形板，角形板上设置有叠加后进行固定连接的第四螺栓孔；在上环板、下环板邻近十字根部的内侧端设置有用于连接十字形外木柱的第一螺栓孔；在上环板、下环板的外侧端设置有用于连接方形木梁的第二螺栓孔；在上环板、下环板的顶端设置有用于连接方形木梁、折叠式木质楼板的第三螺栓孔。

如以上基本设计构思，本申请相比于传统钢筋混凝土结构而采取钢木组合结构，通过钢结构和木结构相互组合的方式，以最大限度地发挥材料各自的优良性能，对建筑整体的抗震性、防灾性能有着极其重要的作用。

钢木结构并用的折叠式楼板中柱组合节点通过两种材料的结合，实现材料之间的互补，使得木结构强度明显提高，在钢结构中加入木结构可减轻结构自重，有利于提高单位质量结构的强度，同时具有极高的耐久性。模块化结构不仅取材方便且施工速度快。梁、柱连接处采用钢材机械连接，既能提高节点强度，且减少了焊接施工带来的质量问题；在木质柱的结构中加入钢结构，明显地提高了木结构整体的承载力；组合节点整体具有较高的强度，在一定程度上可减少节点破坏的概率且节点具备可恢复性。

所述的钢木组合柱，钢套筒的强度相比于实心木柱有着极大地改善，且在十字形外木柱中设置的横向钢筋可极大地提高受力性能和抗震性能，与纯木结构相比单位质量上的承载力更高。钢木组合柱的内木柱中，通过其柱子纵向钢筋，增强了木质梁的承压与承拉性能、且在单位质量上的抗震性能较为优越。

所述的方形木梁具有梁内的纵向钢筋，能够较明显地增强梁的承拉性能，使方形木梁在单位质量上的抗震性能较为优越。

所述的折叠式楼板中设有转轴，减少了两块相邻楼板之间的拼接而具有较好的装配性能、相应提高了施工效率和降低工程造价，建筑施工标准化、产品化水平较高。

所述的连接组件，采取螺纹式钢筋套筒结构以将十字形外木柱与方形木梁进行机械连接，连接方式简便易行且无需进行焊接加工，因此对于施工质量与施工效率有着极大地改善；双环板由结构相同的上下环板叠加连接而成，双环板是基于螺纹套筒的二次加强连接、且针对与梁、与柱之间的连接节点处强度较明显地补强，从而较为优越地减少了地震中关于梁、柱节点焊接处的剪切破坏，具有优良的抗震性能。

为进一步地提高连接稳定性与承载负载能力，较为优选的改进方案是，所述双环板的上环板、下环板具有与十字形外木柱外形相同的十字形槽。通过该十字形槽，整体组装完成后的钢木组合柱可贯穿连接组件，最终形成中柱组合节点的基本连接方式。

通过上述双环板对梁、柱的二次连接，在楼板与梁、柱之间形成过渡补强紧固式连接，即在螺纹套筒与梁内钢筋、柱内钢筋的机械连接基础上，可替代现有钢筋焊接工艺，焊接施工质量问题可得以避免。

为提高上环板与下环板之间连接的稳定性能，可在上环板与下环板对接处边缘，对称地设置有用于插接的燕尾凹槽和燕尾凸槽，即通过燕尾槽结构实现两者的插接式稳定连接。

为辅助配合上述连接组件的改进、以及提高楼板组合结构的承载能力和木材利用率，可采取如下优选与改进方案：

所述的折叠式木质楼板，通过转轴连接近柱端楼板和方形楼板，近柱端楼板在近柱端具有与十字形外木柱相契合的W形槽口，相邻4块近柱端楼板的W形槽口构成十字形槽口。

如上述折叠式木质楼板，相邻4块近柱端楼板围绕于钢木组合柱外周，方形楼板则围绕于近柱端楼板的外侧。上述拼接式楼板固定方式，可有效地提高楼板的施工效率，同时有助于进一步改善楼板与梁、与柱之间的相互固定连接，实现可循环发展式建筑。

在应用上述折叠式楼板中柱组合节点结构设计的基础上，本申请同时提出了以下相对应的组装方法：

步骤1)，在十字形外木柱中加入钢套筒，焊接固定横向钢筋，填充内木柱并在其中插入柱子纵向钢筋；

步骤2)，在方形木梁中插入纵向出挑钢筋并出挑钢筋；

步骤3)，将组装好的钢木组合柱和方形木梁的钢筋出挑部分，采用螺纹套筒进行对接；

步骤4)，将上环板、下环板通过燕尾槽结构进行插接，在其角形板处进行拼接固定而组装成双环板；

步骤5)，十字形外木柱通过十字形槽贯穿套入双环板，通过螺栓将双环板与十字形外木柱、方形木梁分别进行紧固连接；

步骤6)，将相邻4块折叠式木质楼板的近柱端楼板围绕于十字形外木柱，通过螺栓实施近柱端楼板、方形楼板与双环板、方形木梁的叠加紧固连接。

如上所述，本申请折叠式楼板中柱组合节点及其组装方法具有的优点是：

1、提出新的装配式钢木组合节点结构，提高了不同建筑材料的利用率，实现了材料之间的优势互补，丰富现代建筑体系。

2、拼接式节点的设计实现了施工生产化，减少施工周期，降低工程造价。

3、构件可提前预制，简化了施工过程，提高了施工效率。

4、采用钢结构机械连接组件连接梁、柱节点，有效避免钢结构焊接所带来的质量问题，钢结构连接组件强度较高，提高节点受力性能。

5、可折叠式楼板实现了楼板的装配式快速施工，简化施工工序，降低施工周期，减少工程造价，具有良好的经济性能。

6、钢木组合结构的设计，提高了结构这整体承载力，加强了构件的抗震性能，破坏时的可修复性能，实现了建筑发展的可循环要求。

附图说明

现结合以下附图进一步地说明本申请。

图1为本申请拼装梁式钢木组合节点的结构示意图；

图2为钢木组合柱的结构与安装过程示意图；

图3为钢木组合柱的剖面示意图；

图4为方形木梁的结构示意图；

图5为螺纹套筒的结构示意图；

图6为螺纹套筒连接钢筋的过程示意图；

图7为使用螺纹套筒连接柱与梁的整体示意图；

图8为上环板的结构示意图；

图9为双环板的连接示意图；

图10为连接双环板后的结构示意图；

图11为折叠式木质楼板的部件分解示意图；

图12为相邻折叠式木质楼板的组装示意图；

图13为折叠式木质楼板组合节点的组装示意图；

图14为本申请折叠式楼板中柱组合节点的整体组装过程示意图；

在图中，钢木组合柱1，方形木梁2，折叠式木质楼板3，连接组件4，十字形外木柱5，柱子纵向钢筋6，横向钢筋7，钢套筒8，螺纹套筒9，纵向出挑钢筋10，双环板11，第一螺栓孔12，第二螺栓孔13，第三螺栓孔14，角形板15，转轴16，近柱端楼板17，方形楼板18，内木柱19，第四螺栓孔20，十字形槽21，十字形槽口22，燕尾凹槽23，燕尾凸槽24，上环板123，下环板456。

具体实施方式

实施例1，下面结合附图对本申请实施例详细地描述。

如图1到图12所示，所述的折叠式楼板中柱组合节点，主要包括有钢木组合柱1、方形木梁2、折叠式木质楼板3和连接组件4。其中，

所述的钢木组合柱1具有一中空的十字形外木柱5，十字形外木柱5内嵌一圆形的钢套筒8，钢套筒8内嵌一圆形的内木柱19，在内木柱19中穿设有柱子纵向钢筋6，横向钢筋7的内侧端贯穿十字形外木柱5而焊接固定于钢套筒8，横向钢筋7的外侧端设置有锥状螺纹，在十字形外木柱5的十字面两侧设置有用于连接所述连接组件4的第一螺栓孔12；

所述的方形木梁2具有穿入其内部的纵向出挑钢筋10，纵向出挑钢筋10的外侧端设置有锥状螺纹；在方形木梁2的端部两侧面上设置有用于连接所述连接组件4的第二螺栓孔13；在方形木梁2的顶部设置有用于连接所述折叠式木质楼板3的第三螺栓孔14；

所述的折叠式木质楼板3，在相邻两木板之间连接有转轴16，在每块木板的边缘拼接处设置有用于连接所述方形木梁2、连接组件4的第三螺栓孔14；特别地，通过转轴16连接近柱端楼板17和方形楼板18，近柱端楼板17在近柱端具有与十字形外木柱5相契合的W形槽口，相邻4块近柱端楼板17的W形槽口构成十字形槽口22；

所述的连接组件4，包括两端分别连接所述横向钢筋7和纵向出挑钢筋10的锥形螺纹套筒9，以及双环板11；所述的双环板11具有结构相同的、相互对向叠加连接的十字形上环板123和下环板456，通过燕尾凹槽23，燕尾凸槽24进行插接，在上环板123、下环板456交接的十字根部设有角形板15，上环板123、下环板456具有与十字形外木柱5外形相同的十字形槽21；角形板15具有用于上下环板叠加后固定连接的第四螺栓孔20；在上环板123、下环板456邻近十字根部的内侧端设置有用于连接十字形外木柱5的第一螺栓孔12；在上环板123、下环板456的内侧端设置有用于连接方形木梁2的第二螺栓孔13；在上环板123、下环板456的顶端设置有用于连接方形木梁2、折叠式木质楼板3的第三螺栓孔14。

如图13所示，基于上述折叠式楼板中柱组合节点的结构设计，按如下流程实施组合节点的组装方法：

步骤1)，在十字形外木柱5中加入钢套筒8，焊接固定横向钢筋7，填充内木柱19并在其中插入柱子纵向钢筋6；

步骤2)，在方形木梁2中插入纵向出挑钢筋10并出挑钢筋；

步骤3)，将组装好的钢木组合柱1和方形木梁2的钢筋出挑部分，采用螺纹套筒9进行对接；

步骤4)，将上环板123、下环板456通过燕尾凹槽23，燕尾凸槽24进行插接，在其角形板15处进行拼接固定而组装成双环板11；

步骤5)，十字形外木柱5通过十字形槽21贯穿套入双环板11，通过螺栓将双环板11与十字形外木柱5、方形木梁2分别进行紧固连接；

步骤6)，将相邻4块折叠式木质楼板3的近柱端楼板17围绕于十字形外木柱5，通过螺栓实施近柱端楼板17、方形楼板18与双环板11、方形木梁2的叠加紧固连接。

在申请中，木结构易于加工、轻质高强，且具有良好的抗震性能；钢结构材质均匀，强度、塑性、韧性及其优良，且在结构中可以通过螺栓连接梁、柱构件，实现节点部件可替换，提高结构整体寿命；组合节点采用方形木梁，相比工字形梁，抗剪性能优良；且方形木梁中设置钢筋，提高柱子的受力性能；在施工上实现完全的装配式施工，提高施工进度，减少施工周期，减少工程造价；钢木中柱组合节点，在木结构中辅以钢材，增强了木结构抗拉、压、弯的能力，使结构在地震作用时，具有良好的抗震性能。

如上所述，结合附图和描述给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明的结构的方案内容，均仍属于本申请技术方案的权利范围。

Claims (5)

1.一种折叠式楼板中柱组合节点，其特征在于：包括钢木组合柱(1)和方形木梁(2)、用于连接钢木组合柱(1)与方形木梁(2)的连接组件(4)、以及由钢木组合柱(1)、方形木梁(2)与连接组件(4)共同连接并承载的折叠式木质楼板(3)；

所述的钢木组合柱(1)具有一中空的十字形外木柱(5)，十字形外木柱(5)内嵌钢套筒(8)，钢套筒(8)内嵌内木柱(19)，在内木柱(19)中穿设有柱子纵向钢筋(6)，横向钢筋(7)的内侧端贯穿十字形外木柱(5)而固定连接于钢套筒(8)，横向钢筋(7)的外侧端设置有锥形螺纹，在十字形外木柱(5)的十字面两侧设置有用于连接所述连接组件(4)的第一螺栓孔(12)；

所述的折叠式木质楼板(3)，在相邻两木板之间连接有转轴(16)，在每块木板的边缘拼接处设置有用于连接所述方形木梁(2)、连接组件(4)的第三螺栓孔(14)；

所述的方形木梁(2)具有穿入其内部的纵向出挑钢筋(10)，纵向出挑钢筋(10)的外侧端设置有螺纹；

所述的连接组件(4)，包括两端分别连接所述横向钢筋(7)和纵向出挑钢筋(10)的螺纹套筒(9)，以及双环板(11)；

在方形木梁(2)的端部两侧面上设置有用于连接所述双环板(11)的第二螺栓孔(13)；在方形木梁(2)的顶部设置有固定连接所述折叠式木质楼板(3)的第三螺栓孔(14)；

所述的双环板(11)，具有十字形的上环板(123)和下环板(456)，在上环板(123)、下环板(456)连接处的十字根部设置有角形板(15)，角形板(15)上设置有叠加后进行固定连接的第四螺栓孔(20)；在上环板(123)、下环板(456)邻近十字根部的内侧端设置有用于连接十字形外木柱(5)的第一螺栓孔(12)；在上环板(123)、下环板(456)的端部外侧设置有用于连接方形木梁(2)的第二螺栓孔(13)；在上环板(123)、下环板(456)的顶端设置有用于连接方形木梁(2)、折叠式木质楼板(3)的第三螺栓孔(14)。

2.根据权利要求1所述的折叠式楼板中柱组合节点，其特征在于：所述的双环板(11)，其上环板(123)、下环板(456)具有与十字形外木柱(5)外形相同的十字形槽(21)。

3.根据权利要求2所述的折叠式楼板中柱组合节点，其特征在于：在上环板(123)与下环板(456)对接处边缘，对称地设置有用于插接的燕尾凹槽(23)、燕尾凸槽(24)。

4.根据权利要求3所述的折叠式楼板中柱组合节点，其特征在于：所述的折叠式木质楼板(3)，通过转轴(16)连接近柱端楼板(17)和方形楼板(18)，近柱端楼板(17)在近柱端具有与十字形外木柱(5)相契合的W形槽口，相邻4块近柱端楼板(17)的W形槽口构成十字形槽口(22)。

5.如权利要求1至4中任一权项所述折叠式楼板中柱组合节点的组装方法，其特征在于：包括有以下流程步骤，

步骤1)，在十字形外木柱(5)中加入钢套筒(8)，焊接固定横向钢筋(7)，填充内木柱(19)并在其中插入柱子纵向钢筋(6)；

步骤2)，在方形木梁(2)中插入纵向出挑钢筋(10)并出挑钢筋；

步骤3)，将组装好的钢木组合柱(1)和方形木梁(2)的钢筋出挑部分，采用螺纹套筒(9)进行对接；

步骤4)，将上环板(123)、下环板(456)通过对接处的燕尾槽(23)、(24)进行插接，在其角形板(15)处进行拼接固定而组装成双环板(11)；

步骤5)，十字形外木柱(5)通过十字形槽(21)贯穿套入双环板(11)，通过螺栓将双环板(11)与十字形外木柱(5)、方形木梁(2)分别进行紧固连接；

步骤6)，将相邻4块折叠式木质楼板(3)围绕于十字形外木柱(5)，通过螺栓实施近柱端楼板(17)、方形楼板(18)与双环板(11)、方形木梁(2)的叠加紧固连接。

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