CN111749336A - 一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点 - Google Patents

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Abstract

一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，包括固结于木梁端部或者木柱侧壁的连接件，连接件通过承力件与将木梁木柱连接，所述的木梁与木柱垂直设置。连接件通过普通螺栓分别于木柱与木梁连接，最后在节点上下侧预留开孔处张拉形状记忆合金形成胶合木结构梁柱摩擦耗能节点，该节点的优点是通过节点的转动，减小梁端螺栓和胶合木间的相对位移，从而减小梁端木材的横纹受拉效应，避免因梁端过早出现横纹劈裂而使得整体结构破坏。同时，该节点通过前期转动摩擦，后期螺栓屈服的形式，使节点具有良好的耗能能力和安全性。

Description

一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点。
背景技术
绿色、生态、环保、低碳的新型材料、创新结构体系是土木工程科技发展的必然方向。木材是当前节能环保的生物质绿色材料的重要品种之一，尤其在当前提倡节能、低碳的背景下，新型木结构的发展对于降低建筑工程的能耗具有显著意义。
螺栓连接是木结构节点中最为普遍的连接形式，在木结构梁柱螺栓节点中，其主要利用螺栓的抗弯强度和木材的销槽承压强度来提供承载力。然而，由于木材的各向异性以及横纹抗拉强度较低且具有明显脆性的特性，木结构梁柱节点易发生脆性的横纹劈裂破坏，使得木梁和木柱等构件的受力性能得不到充分利用。
因而，有必要提高节点承载能力，改善节点的变形能力，从而优化木结构节点的受力性能。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种胶合木结构梁柱摩擦耗能节点，充分发挥胶合木结构节点的变形能力，同时保证其具有一定的承载能力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，包括固结于木梁1端部和木柱2侧壁的连接件，连接件通过承力件与将木梁1和木柱2连接。
所述的连接件分为梁端连接板3与柱侧连接板4，梁端连接板3位于木梁1端部，柱侧连接板4位于木柱2表面；
所述的梁端连接板3包括与木梁1端部贴合的梁端隔板12，梁端隔板12一中心位置两侧焊接竖直板，所述的竖直板一端为梁端填板13，另一端为转动摩擦板14，所述的转动摩擦板14为弧形板一；所述的梁端填板13插入木梁1中；
所述的柱侧连接板4包括左右对称设置在木柱2上的柱侧隔板15，所述的柱侧隔板15边缘2～3cm处竖直焊接的转动摩擦板16，所述的转动摩擦板16为弧形板二；
所述的弧形板二位于弧形板一两侧，且表面都开有孔。
所述的梁端连接板3与柱侧连接板4轴线平行。
所述的梁端连接板3与两块柱侧连接板4上的弧形板一和弧形板二通过转轴螺栓7及预紧螺栓8紧固连接，组合成转动节点。
所述的转动节点组合完成后，在梁端连接板3与柱侧连接板4的隔板上、下分别开孔，开孔处张拉形状记忆合金丝11。
所述的梁端连接板3与两块柱侧连接板4接触位置的弧形板一和弧形板二处设有摩擦件9，摩擦件9与梁端连接板3或柱侧连接板4通过结构胶10粘接。
所述的摩擦件9分为两种，分别为梁端连接板3对应摩擦件及柱侧连接板4对应摩擦件，两种摩擦件分别开设与对应连接板一致孔洞，两片对应的摩擦件9通过结构胶10粘接于梁端连接板3两侧，另两片对应的摩擦件9通过结构胶10分别粘接于两块柱侧连接板4。
所述转轴螺栓7及预紧螺栓8为高强螺栓，所述的摩擦件9包括橡胶、金属、木质等材料。
所述的胶合木梁1端部两侧预设与普通螺栓5匹配的圆孔以及与梁端连接板3匹配的槽口。
所述木梁1需预先开设槽孔，通过普通螺栓5与梁端连接板3连接。
所述木柱2需预先开设槽孔，通过普通螺栓6与柱侧连接板4连接。
本发明的有益效果：
本发明的胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，与现有的木结构节点相比，其梁柱连接中间加入了转动摩擦节点，通过节点的转动，减小梁端螺栓和胶合木间的相对位移即减小了螺栓对胶合木横纹方向的挤压，从而减小梁端木材的横纹受拉效应，避免因梁端胶合木过早出现横纹劈裂而使得整体结构破坏，提高了节点的变形能力。在地震作用下，通过合理的设计使得节点在阻尼器转动处的摩擦耗能消耗地震输入的能量，控制梁端木材的横纹受拉效应，避免木梁以及节点连接部位发生脆性破坏，摩擦件失效后，节点有足够的抗剪承载力，满足结构强剪弱弯的抗震要求。
由于形状记忆合金丝具有良好的弹性变形能力，采用形状记忆合金丝使节点具有良好的变形恢复能力。通过连接件实现木梁与木柱的可拆卸式连接，为后续构件的更换提供了便利。该胶合木梁柱摩擦耗能节点的力学性能良好、工程实用性强。
同时，该节点通过前期转动摩擦，后期螺栓屈服的形式，使节点具有良好的耗能能力和安全性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明立面图。
图3为本发明A-A剖面图。
图4为本发明B-B剖面图。
图5为本发明C-C剖面图。
图6为梁端连接板3示意图。
图7为柱侧连接板4示意图。
图8为摩擦件9示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参考图1图2图3，一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，包括胶合木梁1、胶合木柱2及转动摩擦耗能节点，胶合木梁1垂直连接与胶合木柱2。
胶合木梁1端部预设与普通螺栓5匹配的圆孔以及与梁端连接板3匹配的槽口。
如图4图5所示：胶合木柱2中部预设与普通螺栓6匹配的圆孔以及与形状记忆合金丝11匹配的孔洞。
转动摩擦耗能节点包括梁端连接板3、两块柱端侧侧连接版4、转轴螺栓7、四根预紧螺栓8及四片摩擦件9。
如图6所示：梁端连接板3为特制连接板，由梁端填板13及转动摩擦板14分别焊接与梁端隔板12两侧中心，梁端隔板12与胶合木梁1宽度相同，为张拉形状记忆合金丝11，梁端隔板高度大于胶合木梁1高度。梁端连接板3各对应位置预设转轴螺栓7圆孔、预紧螺栓8弧形槽孔、梁端连接普通螺栓5孔及形状记忆合金丝11圆孔。
如图7所示：柱侧连接板4为特制连接板，由柱侧隔板15及转动摩擦板16焊接而成，柱侧隔板15高度与梁端连接板3中梁端隔板高度一致，宽度略小于柱宽的1/2。柱侧连接板4各对应位置预设转轴螺栓7圆孔、预紧螺栓8圆孔、柱侧连接普通螺栓6圆孔及形状记忆合金丝11圆孔。
如图8所示：摩擦件9分为两种，分别为梁端连接板3对应摩擦件及柱侧连接板4对应摩擦件，两种摩擦件分别开设与对应连接板一致孔洞。两片对应的摩擦件9通过结构胶10粘接于梁端连接板3两侧，另两片对应的摩擦件9通过结构胶10分别粘接于两块柱侧连接板4。
转动摩擦节点由粘接摩擦片9的梁端连接板3与柱侧连接板4通过转轴螺栓8及预紧螺栓8在对应孔洞处连接并加设预紧力。连接完成的节点中，梁端连接板3与柱侧连接板4轴线应平行。
转动摩擦节点与胶合木梁1在梁端连接板3及胶合木梁1预设槽口位置对接拼合，并通过普通螺栓5连接。
转动摩擦节点与胶合木柱2在柱侧连接板4及胶合木柱2预设孔洞位置通过普通螺栓5连接。
形状记忆合金丝11穿过胶合木柱2、梁端连接板3以及柱侧连接板4对应孔洞位置张拉固定，并保证胶合木梁1与胶合木柱2轴线垂直，梁端连接板3与柱侧连接板4轴线平行。
胶合木梁1和胶合木柱2中普通螺栓5及普通螺栓6的数量、梁端连接板3个板材的厚度、柱侧连接板4各板材的厚度和高度可根据梁柱节点的设计要求合理调整。
上述胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点与现有的木结构相比，节点处加入了转动摩擦连接，转动处的摩擦耗能消耗地震输入的能量。同时节点转动减小螺栓与木柱间的挤压，避免木梁以及节点连接部位发生脆性破坏。摩擦件失效后，节点有足够的抗剪承载力，满足结构强剪弱弯的抗震要求。由于SMA丝具有良好的弹性变形能力，故采用SMA丝使节点具有良好的变形恢复能力。节点通过转动摩擦耗能消耗地震能量，减小地震反应，提高了节点的耗能能力、抗震性能。本发明还有更多的组合形式，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，包括固结于木梁(1)端部和木柱(2)侧壁的连接件，连接件通过承力件与将木梁(1)和木柱(2)连接。
2.根据权利要求1所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述的连接件分为梁端连接板(3)与柱侧连接板(4)，梁端连接板(3)位于木梁(1)端部，柱侧连接板(4)位于木柱(2)表面；
所述的梁端连接板(3)包括与木梁1端部贴合的梁端隔板(12)，梁端隔板(12)一中心位置两侧焊接竖直板，所述的竖直板一端为梁端填板(13)，另一端为转动摩擦板(14)，所述的转动摩擦板(14)为弧形板一；所述的梁端填板(13)插入木梁(1)中；
所述的柱侧连接板(4)包括左右对称设置在木柱(2)上的柱侧隔板(15)，所述的柱侧隔板(15)边缘2～3cm处竖直焊接的转动摩擦板(16)，所述的转动摩擦板(16)为弧形板二；
所述的弧形板二位于弧形板一两侧，且表面都开有孔。
3.根据权利要求2所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述的梁端连接板(3)与柱侧连接板(4)轴线平行。
4.根据权利要求2所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述的梁端连接板(3)与两块柱侧连接板(4)上的弧形板一和弧形板二通过转轴螺栓(7)及预紧螺栓(8)紧固连接，组合成转动节点。
5.根据权利要求4所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述的转动节点组合完成后，在梁端连接板(3)与柱侧连接板(4)的隔板上、下分别开孔，开孔处张拉形状记忆合金丝(11)。
6.根据权利要求4所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述转轴螺栓(7)及预紧螺栓(8)为高强螺栓，所述的摩擦件(9)包括橡胶、金属、木质等材料。
7.根据权利要求2所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述的梁端连接板(3)与两块柱侧连接板(4)接触位置的弧形板一和弧形板二处设有摩擦件(9)，摩擦件(9)与梁端连接板(3)或柱侧连接板(4)通过结构胶(10)粘接。
8.根据权利要求7所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述的摩擦件(9)分为两种，分别为梁端连接板(3)对应摩擦件及柱侧连接板(4)对应摩擦件，两种摩擦件(9)分别开设与对应连接板一致孔洞，两片对应的摩擦件(9)通过结构胶(10)粘接于梁端连接板(3)两侧，另两片对应的摩擦件(9)通过结构胶(10)分别粘接于两块柱侧连接板(4)。
9.根据权利要求2所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述的胶合木梁(1)端部两侧预设与普通螺栓(5)匹配的圆孔以及与梁端连接板(3)匹配的槽口。
10.根据权利要求2所述的一种胶合木结构用梁柱摩擦耗能节点，其特征在于，所述木梁(1)需预先开设槽孔，通过普通螺栓(5)与梁端连接板(3)连接；
所述木柱(2)需预先开设槽孔，通过普通螺栓(6)与柱侧连接板(4)连接。
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