CN111379377A - 一种内芯木外包钢组合梁 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内芯木外包钢组合梁,包括外包槽钢、T型钢、直角梯形截面木梁、螺栓,其特征在于,直角梯形截面木梁置于外包槽钢内部,底面和直角面分别贴紧外包槽钢内底面和腹板内侧面,T型钢的腹板为等腰梯形截面,置于两根直角梯形截面木梁中间,T型钢腹板斜面紧贴直角梯形截面木梁斜面;外包槽钢的顶部两端分别设置有上翼缘,T型截面翼缘与外包槽钢的上翼缘螺栓连接,将直角梯形截面木梁紧固于其中。本发明提升了组合结构的稳定性,减少了建筑钢材的用量。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢木组合梁,尤其是涉及一种木嵌钢体增强的钢木组合梁,属于建筑工程技术领域。
背景技术
在欧美等国家,现代木结构建筑已广泛应用于中低层住宅、低层公共建筑和商业建筑等领域。近年来,我国倡导绿色、安全的建筑结构,学者们又将研究聚焦到木结构上。大量研究结果表明,木结构的能源消耗和碳排放比混凝土结构和钢结构要少,另外,木材天然外观具有很好的装饰效果,使得工程师们愈加重视木结构。然而木材缺点也比较明显,如易变形、强度低等,为了优化木材的力学性能,有关人员尝试使用钢材与木材进行配合使用。
分离式的钢木混合结构在日本已经广泛应用,并且理论与实践结合的已经比较成熟,而钢木一体式构件正处于研究初期,没有较为完善的理论体系和工程实践。钢木构件一体化的方式有两种,一种是粘接,一种是栓接。粘接会在结构使用初期产生良好的一体化效果,但是由于胶水的老化而逐渐失去粘结性,降低了结构的可靠度。因此,越来越多的一体化方式使用栓接。
目前,国内外对于增强木梁的研究主要集中在两个方向:一种是在普通木梁上增配钢筋或钢丝或配置纤维材料,研究结果表明配置钢筋后,增强后的胶合木梁受弯时刚度和承载力都有所提高,但仍存在短期变形较大等缺点;另一个重要方向是在木梁上引入预应力,研究结果表明施加预应力能使梁的刚度和延性进一步提高。然而已有方式的增加预应力工艺比较复杂,不利于木梁的装配式建造。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有构造简单、价格低廉、安装方便、承载性好等优点的钢木一体式预应力组合梁,其结构设计合理、施工周期较短,能充分利用木材顺纹抗压、钢材强度高等特点,提升了钢木构件之间的组合效率,减少了资源的浪费,适用于村镇房屋建筑中。本发明采用的技术方案如下:
一种内芯木外包钢组合梁,包括外包槽钢、T型钢、直角梯形截面木梁、螺栓,其特征在于,直角梯形截面木梁置于外包槽钢内部,底面和直角面分别贴紧外包槽钢内底面和腹板内侧面,T型钢的腹板为等腰梯形截面,置于两根直角梯形截面木梁中间,T型钢腹板斜面紧贴直角梯形截面木梁斜面;外包槽钢的顶部两端分别设置有上翼缘,T型截面翼缘与外包槽钢的上翼缘螺栓连接,将直角梯形截面木梁紧固于其中。
优选地,外包槽钢的底部两端分别设置有下翼缘。所述T型钢的翼缘宽度等于外包槽钢的下翼缘宽度。所述T型钢的腹板斜面与垂直方向的夹角为1°~5°。在外包槽钢的两腹板外侧和下翼缘外侧、T型钢翼缘上表面固定连接有外贴木梁。
本发明的钢木组合木梁。在截面上采用钢外包木的技术方案,采用装配式方法组合后成为全截面受压构件,形成构件内部预应力,能充分发挥木材抗压性能强的优势,钢木充分组合后,解决了钢的局部屈曲和畸变导致的承载能力大幅降低的缺陷。与现有钢木一体式构件相比,本发明具有的有益效果是:本发明结构简单,安装方便,仅在钢构件一处制备有螺栓孔,对木构件不穿孔保证强度的完整性。通过安装时提供的预应力令钢木紧密贴合,提升了组合效率,增加了结构承载性能。
附图说明
图1为本发明立体结构斜视示意图;
图2为本发明沿轴向剖视示意图;
1-T型钢;2-外包槽钢;3-直角梯形截面木梁;4-螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对于本发明做进一步的说明:
一种内芯木外包钢组合梁,包括外包槽钢2、T型钢1、直角梯形截面木梁3、螺栓4。两根直角梯形截面木梁3置于外包槽钢2内部,底面和直角面分别贴紧槽钢2内底面和左右腹板内侧面,T型钢1的腹板为等腰梯形截面,置于两根木梁3中间令其腹板左右斜面紧贴左右木梁3的斜面,T型钢1截面翼缘与外包槽钢2上翼缘螺栓连接,将木梁3紧固于其中;
外包槽钢2有两个等尺寸平行的矩形截面腹板,两个垂直腹板底部焊接在同一个矩形截面翼缘板上,腹板上部各自90°焊接有等尺寸的矩形截面翼缘,两上部腹板之间没有板盖,上部两翼缘两端最大宽度与下部翼缘宽度相同;T型钢1包括矩形截面翼缘和焊接于翼缘中部的等腰梯形截面腹板,腹板斜面与垂直方向的夹角为1°~5°;直角梯形截面木梁3有2根,材料为胶合木材或原生木材,其直角侧面紧贴外包槽钢腹板,上下底面分别紧贴T型钢1的翼缘和外包槽钢2下翼缘。
T型钢1的翼缘宽度等于外包槽钢2的下部翼缘宽度,腹板高度略小于外包槽钢2上翼缘上表面到下翼缘下表面的垂直距离;梯形截面木梁3高度略大于外包槽钢2上翼缘上表面到下翼缘下表面的垂直距离,下底面宽度略小于外包槽钢2两腹板内侧面垂直距离的一半,斜面与垂直面的夹角与腹板斜面与垂直方向的夹角相等,所述T型钢1腹板下底面宽大于外包槽钢2两腹板内侧面垂直距离与2倍梯形截面木梁3底宽度之差,对应的,T型钢1腹板上底面宽大于外包槽钢2两腹板内侧面垂直距离与2倍梯形截面木梁3顶面宽之差。
T型钢1翼缘和外包槽钢2上翼缘对应位置制备有同规格的螺孔,通过螺栓4连接将T型截面固定于外包槽钢上部;
本发明的原理在于:所述2根等腰梯形截面木梁3置于外包槽钢预定位置,从外包槽钢2上方将T型钢1腹板置入两木梁3之间的空隙中直至腹板斜面贴住左右木梁3的斜面,继续下压T型钢1,令木梁3被挤压至上述斜面间、木梁3侧面与外包槽钢2腹板内表面、木梁3底面与外包槽钢2下翼缘内表面均压紧并存在预压力,下压直至T型梁1上翼缘与两木梁3上表面相贴。此时保持各部件位置不变,将T型梁1的翼缘与外包槽钢2左右上翼缘通过螺栓4连接,即制备完成具有内部预应力的钢木组合梁;
可在外包槽钢2的两腹板外侧和下翼缘外侧、T型钢1翼缘上表面通过胶接或者螺栓连接制有外贴木梁,用于进一步提升截面强度、增加构件美观性、提升构件耐火性。
本发明并不限于上文描述的实施方式。上文优选实施例仅为说明本发明的技术方案,仅为示意性的,而非全部实施例。在未脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,本领域技术人员所获得的所有其他实施例,均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种内芯木外包钢组合梁,包括外包槽钢、T型钢、直角梯形截面木梁、螺栓,其特征在于,直角梯形截面木梁置于外包槽钢内部,底面和直角面分别贴紧外包槽钢内底面和腹板内侧面,T型钢的腹板为等腰梯形截面,置于两根直角梯形截面木梁中间,T型钢腹板斜面紧贴直角梯形截面木梁斜面;外包槽钢的顶部两端分别设置有上翼缘,T型截面翼缘与外包槽钢的上翼缘螺栓连接,将直角梯形截面木梁紧固于其中。
2.根据权利要求1所述的内芯木外包钢组合梁,其特征在于,外包槽钢的底部两端分别设置有下翼缘。
3.根据权利要求2所述的内芯木外包钢组合梁,所述T型钢的翼缘宽度等于外包槽钢的下翼缘宽度。
4.根据权利要求1所述的内芯木外包钢组合梁,其特征在于:所述T型钢的腹板斜面与垂直方向的夹角为1°~5°。
5.根据权利要求1所述的内芯木外包钢组合梁,其特征在于:在外包槽钢的两腹板外侧和下翼缘外侧、T型钢翼缘上表面固定连接有外贴木梁。
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