CN111042331A - 一种木结构耗能抗拉连接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种木结构耗能抗拉连接件，包括刚性耗能骨架、高阻尼耗能层和底座，刚性耗能骨架的上下两端均设有耗能桥接部，正面和背面之间设有插缝，底部通过底座固定在楼面板上，背面连接墙面板，高阻尼耗能层插设于插缝中。与现有技术相比，本发明具有良好的耗能能力和多阶段耗能的可靠性能等优点。

Description

一种木结构耗能抗拉连接件

技术领域

本发明涉及一种木结构建筑的连接件，尤其是涉及一种木结构耗能抗拉连接件。

背景技术

建筑行业在材料生产、建造及使用维护过程中均需消耗大量的能源，产生大量的碳排放。与其他建筑材料相比，木材在固碳、节能环保等方面具有明显优势，同时木结构具有施工快捷、抗震性能好等优点。因此大力发展木结构，推进现代木结构房屋在我国的发展与应用是实现建筑行业节能减排和可持续发展的重要举措。

在轻型木结构、正交胶合木结构及层板胶合木结构等现代木结构中，地震作用下木剪力墙的两端会产生较大的拉力与上拔位移，因此往往需要在墙角或门洞旁设置抗拉连接件以提高墙体的承载能力。

然而，传统的抗拉金属连接件只依靠钉子的屈服耗散能量，耗能能力差，往往会发生钉子剪断与拔出、金属板断裂以及木材劈裂等非预期破坏现象，无法有效控制木结构的损伤位置与失效模式，导致整体结构的抗震性能无法达到预期设计目标。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种木结构耗能抗拉连接件。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种木结构耗能抗拉连接件，包括刚性耗能骨架、高阻尼耗能层和底座，所述刚性耗能骨架的上下两端均设有耗能桥接部，正面和背面之间设有插缝，底部通过底座固定在楼面板上，背面连接墙面板，所述高阻尼耗能层插设于所述插缝中。

所述插缝贯穿刚性耗能骨架的两侧，所述连接件还包括高阻尼保护层，所述高阻尼耗能层插入至所述插缝中后，与刚性耗能骨架一并置于高阻尼保护层中。

所述刚性耗能骨架的正面设有用于螺钉通过的第一插入孔，背面设有用于螺钉固定的第一安装孔，所述高阻尼耗能层上设有用于螺钉通过的第二插入孔，所述高阻尼保护层的正面设有用于螺钉通过的第三插入孔，背面设有用于螺钉固定的第二安装孔，所述第一插入孔、第二插入孔、第一安装孔、第三插入孔和第二安装孔的位置对齐，且第一插入孔、第二插入孔和第三插入孔孔径相同，第一安装孔与第二安装孔孔径相同，且第一插入孔、第二插入孔和第三插入孔的孔径大于螺钉尾端钉头直径，使螺钉仅将刚性耗能骨架背面固定于墙面板。

所述底座包括底板和用于连接刚性耗能骨架的两块连接板，两块连接板的底端分别连接底板，所述底板固定在楼面板上。

所述连接板为直角三角形，且一条直角边连接底板，另一条直角边靠墙面板设置。

所述底板还包括钢垫板，所述底板上设有第三安装孔，所述钢垫板上设有第四安装孔，所述第三安装孔和第四安装孔对准后由螺栓将钢垫板和底板固定在楼面板上，所述底座的底部与刚性耗能骨架的底部具有预设的高度差。

所述刚性耗能骨架由一块刚性板弯折而成，刚性板的弯折处开设有椭圆孔，其中开设椭圆孔后剩余的肋部在弯折后形成所述耗能桥接部。

所述刚性板的两端设有用于在弯折后相互连接的企口。

所述刚性耗能骨架的上下两端均分别设有多个耗能桥接部。

所述刚性板由钢材或记忆合金材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)通过刚度较高且承载能力较大的刚性耗能骨架保证连接节点具有足够的初始刚度和承载能力，利用耗能抗拉连接件在地震作用下高阻尼耗能层首先发生剪切变形耗散能量，同时能量较大时依靠耗能桥接部的塑性变形进一步耗散能量的特点，保证连接节点具有良好的耗能能力和多阶段耗能的可靠性能。

2)高阻尼保护层一方面可保护刚性耗能骨架不受环境腐蚀，有效提高了连接件的耐久性能，另一方面可降低耗能桥接部的应力集中，有效提高了连接件的承载能力。

3)可实现木结构在地震作用下依靠该耗能抗拉连接件耗散大量能量，且抗拉连接件不发生钉子剪断或拔出、金属板断裂以及木材劈裂等不利现象，有效保证了木结构抗震性能的充分发挥，同时大幅降低木结构建筑的灾害维修成本。

4)施工便捷，可适用于轻型木结构、正交胶合木结构以及层板胶合木结构等多种木结构体系中，在实际的工程应用中具有广阔的前景。

附图说明

图1为本发明的部件组成示意图；

图2为本发明应用环境的空间示意图；

图3为本发明组装好后的正面示意图，其中(a)为完整正面示意图，(b)为去除高阻尼保护层后的正面示意图；

图4为本发明组装好后的背面示意图，其中(a)为完整背面示意图，(b)为去除高阻尼保护层后的背面示意图；

图5为刚性耗能骨架的展开空间示意图；

图6为底座示意图；

其中：1、刚性耗能骨架，2高阻尼耗能层，3、高阻尼保护层，4、底座，1-1、刚性耗能骨架的正面，1-2、刚性耗能骨架的背面，1-3、耗能桥接部，1-A、第一插入孔，1-B、第一安装孔，1-2-1、刚性单板，1-2-A、凸企口，1-2-B、凹企口，2-A、第二插入孔，3-A、第三插入孔，3-B、第二安装孔，4-1、底板，4-2、连接板，4-3、钢垫板，4-A1、第四安装孔，4-A2、第三安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种木结构耗能抗拉连接件，如图1～图4所示，包括刚性耗能骨架1、高阻尼耗能层2和底座4，刚性耗能骨架1的上下两端均设有耗能桥接部1-3，正面和背面之间设有插缝，底部通过底座4固定在楼面板上，背面连接墙面板，高阻尼耗能层2插设于插缝中。

插缝贯穿刚性耗能骨架1的两侧，连接件还包括高阻尼保护层3，高阻尼耗能层2插入至插缝中后，与刚性耗能骨架1一并置于高阻尼保护层3中。

刚性耗能骨架1的正面设有用于螺钉通过的第一插入孔1-A，背面设有用于螺钉固定的第一安装孔1-B，高阻尼耗能层2上设有用于螺钉通过的第二插入孔2-A，高阻尼保护层3的正面设有用于螺钉通过的第三插入孔3-A，背面设有用于螺钉固定的第二安装孔3-B，第一插入孔1-A、第二插入孔2-A、第一安装孔1-B、第三插入孔3-A和第二安装孔3-B的位置对齐，由螺钉与墙面板连接固定，且第一插入孔1-A、第二插入孔2-A和第三插入孔3-A孔径相同，第一安装孔1-B与第二安装孔3-B孔径相同，且第一插入孔1-A、第二插入孔2-A和第三插入孔3-A的孔径大于螺钉尾端钉头直径，使螺钉仅将刚性耗能骨架背面固定于墙面板，这样正面和耗能桥接部是可以和背面发生相对变形的，而不是都被螺钉固定住了。

如图6所示，底座4包括底板4-1和用于连接刚性耗能骨架1的两块连接板4-2，两块连接板4-2的底端分别连接底板4-1，底板4-1固定在楼面板上，其中刚性耗能骨架1和连接板4-2通过焊接方式相连。底座4底部与刚性耗能骨架底部具有预设的高度差。连接板4-2为直角三角形，且一条直角边连接底板4-1，另一条直角边靠墙面板设置。

底板4-1还包括钢垫板4-3，底板4-1上设有第三安装孔4-A2，钢垫板4-3上设有第四安装孔4-A1，第三安装孔4-A2和第四安装孔4-A1对准后由螺栓将钢垫板4-3和底板4-1固定在楼面板上。

如图5所示，刚性耗能骨架1由一块刚性板弯折而成，刚性板的弯折处开设有椭圆孔，其中开设椭圆孔后剩余的肋部在弯折后形成耗能桥接部1-3，弯折后基本为U形，刚性板的两端设有用于在弯折后相互连接的企口，企口部分通过凸企口1-2-A和凹企口1-2-B扣合的方式连接，刚性耗能骨架1的上下两端均分别设有多个耗能桥接部1-3，刚性板由钢材或记忆合金材料制成。

地震作用下，利用高阻尼耗能层首先发生剪切变形耗能，且能量较大时通过耗能桥接部的塑性变形进一步耗能的特点，使抗拉连接件具有良好的耗能能力；同时，刚性耗能骨架保证了抗拉连接件具有较高的承载能力和节点刚度；此外，高阻尼保护层可保护刚性耗能骨架不受环境腐蚀影响，有效提高了抗拉连接件的耐久性能。本发明的耗能抗拉连接件可适用于轻型木结构、正交胶合木结构及层板胶合木结构等现代木结构中，应用范围广，采用本发明的耗能抗拉连接件可有效控制木结构的损伤，提高木结构的抗震耗能能力。

高阻尼耗能层2与高阻尼保护层3可采用高阻尼天然橡胶、聚氨酯橡胶、丁基橡胶或混合橡胶等材料。通过硫化胶等粘结剂使阻尼耗能层和高阻尼保护层与刚性耗能骨架的接触部分被硫化并紧密固定。

Claims (10)

1.一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，包括刚性耗能骨架(1)、高阻尼耗能层(2)和底座(4)，所述刚性耗能骨架(1)的上下两端均设有耗能桥接部(1-3)，正面和背面之间设有插缝，底部通过底座(4)固定在楼面板上，背面连接墙面板，所述高阻尼耗能层(2)插设于所述插缝中。

2.根据权利要求1所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述插缝贯穿刚性耗能骨架(1)的两侧，所述连接件还包括高阻尼保护层(3)，所述高阻尼耗能层(2)插入至所述插缝中后，与刚性耗能骨架(1)一并置于高阻尼保护层(3)中。

3.根据权利要求2所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述刚性耗能骨架(1)的正面设有用于螺钉通过的第一插入孔(1-A)，背面设有用于螺钉固定的第一安装孔(1-B)，所述高阻尼耗能层(2)上设有用于螺钉通过的第二插入孔(2-A)，所述高阻尼保护层(3)的正面设有用于螺钉通过的第三插入孔(3-A)，背面设有用于螺钉固定的第二安装孔(3-B)，所述第一插入孔(1-A)、第二插入孔(2-A)、第一安装孔(1-B)、第三插入孔(3-A)和第二安装孔(3-B)的位置对齐，第一安装孔(1-B)与第二安装孔(3-B)孔径相同，且第一插入孔(1-A)、第二插入孔(2-A)和第三插入孔(3-A)的孔径大于螺钉尾端钉头直径。

4.根据权利要求1所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述底座(4)包括底板(4-1)和用于连接刚性耗能骨架(1)的两块连接板(4-2)，两块连接板(4-2)的底端分别连接底板(4-1)，所述底板(4-1)固定在楼面板上，所述底座(4)的底部与刚性耗能骨架(1)的底部具有预设的高度差。

5.根据权利要求4所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述连接板(4-2)为直角三角形，且一条直角边连接底板(4-1)，另一条直角边靠墙面板设置。

6.根据权利要求4所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述底板(4-1)还包括钢垫板(4-3)，所述底板(4-1)上设有第三安装孔(4-A2)，所述钢垫板(4-3)上设有第四安装孔(4-A1)，所述第三安装孔(4-A2)和第四安装孔(4-A1)对准后由螺栓将钢垫板(4-3)和底板(4-1)固定在楼面板上。

7.根据权利要求1所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述刚性耗能骨架(1)由一块刚性板弯折而成，刚性板的弯折处开设有椭圆孔，其中开设椭圆孔后剩余的肋部在弯折后形成所述耗能桥接部(1-3)。

8.根据权利要求7所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述刚性板的两端设有用于在弯折后相互连接的企口。

9.根据权利要求7所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述刚性耗能骨架(1)的上下两端均分别设有多个耗能桥接部(1-3)。

10.根据权利要求1所述的一种木结构耗能抗拉连接件，其特征在于，所述刚性板由钢材或记忆合金材料制成。

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