CN112196124A - 嵌入型锁式钢木组合节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑结构领域，公开了一种嵌入型锁式钢木组合节点，其包括方型钢木组合柱、箱型钢木组合梁和锁式梁柱连接件；方型钢木组合柱包括异型钢骨架和填充木块，异型钢骨架包括中心方柱和四块骨架板，每两块骨架板构成Z字形，中心方柱和骨架板围成的四个相同的空间，里面插有填充木块，填充木块与异型骨架榫卯连接；箱型钢木组合梁包括钢木组合腹板和木翼缘；锁式梁柱连接件包括连接方柱，连接方柱的两端为柱连接端，与方型钢木组合柱连接，侧面上固定有梁连接段，与箱型钢木组合梁连接。本发明的嵌入型锁式钢木组合节点，采用全装配式安装，建筑、设计、施工一体化。节省人力资源，加快施工速度，提高施工质量。

Description

嵌入型锁式钢木组合节点
技术领域
本发明涉及建筑结构领域，具体而言，涉及一种钢木组合节点。
背景技术
随着现代建筑工业的发展，施工技术不断改进，建筑材料逐渐多元化。传统建筑结构采用木结构作为主要材料，但是随着建筑高度和重量的增加，木结构建筑无法满足现代人们生活的要求。而现代建筑采用钢结构作为主要材料，钢结构建筑比木结构强度更大，但是钢结构建筑也存在一些缺点。
钢木组合结构，是传统木结构和现代钢结构相组合的一种构造形式。钢木结构赋予建筑现代气息，可以充分利用木结构建筑的节能环保的优点,并且承载力有着较大加强，使得建筑更加坚固耐用。但现有钢木组合结构构件形式单一，多为钢材与木材分离式组合形式，难以满足大跨结构的使用要求,且构件之间连接形式一般为螺栓连接，连接件附近容易造成应力集中。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的上述不足,提供一种嵌入型锁式钢木组合节点。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：本发明的嵌入型锁式钢木组合节点，包括方型钢木组合柱、箱型钢木组合梁和锁式梁柱连接件，上下相邻的钢木组合柱之间通过锁式梁柱连接件连接，箱型钢木组合梁设置在锁式梁柱连接件上；
所述的方型钢木组合柱包括异型钢骨架和填充木块，异型钢骨架包括中心方柱和四块骨架板，骨架板为L型结构，中心方柱和四块骨架板分别围成的四个相同的空间，空间内插有填充木块，填充木块与异型钢骨架榫卯连接；
所述的箱型钢木组合梁包括钢木组合腹板和木翼缘；钢木组合腹板包括钢腹板和侧边插板；钢腹板为矩形，四边均设置有凸边；侧边插板包括长段插板和短段插板；
长段插板包括长条板和梯形板，梯形板的较长底边与长条板固定连接，梯形板的较短底边的长度与钢腹板长边的长度相同，其上设置有与凸边相匹配的插槽Ⅰ，梯形板两个侧腰上设置有连接插片，长条板的内侧面上设置有L型凹槽；
短段插板为梯形结构，高度与梯形板的高度相同，较短底边的长度与钢腹板短边的长度相同，其上设置有与凸边相匹配的插槽Ⅱ，侧腰上设置有与连接插片相匹配的插槽Ⅲ；
侧边插板插到钢腹板上，使钢腹板长边上的凸边插入插槽Ⅰ中，钢腹板短边上的凸边插入插槽Ⅱ中，连接插片插入插槽Ⅲ中；
木翼缘为矩形，两侧的长边上均设置有与L型凹槽相匹配的L型挂板，其中一侧的短边上设置有一字型插头，上下两个木翼缘相对的表面上分别设置有插孔Ⅰ；
木翼缘插入钢木组合腹板中，使L型挂板插入L型凹槽中，相对设置的两块钢木组合腹板和两块木翼缘组成箱型钢木组合梁；
所述的锁式梁柱连接件包括连接方柱，连接方柱的两端为柱连接端，四个侧面上分别固定有梁连接段；
柱连接端两端面上均设置有与异型钢骨架相匹配的凹槽，方型钢木组合柱插入凹槽中；
梁连接段的上下两个侧面上设置有与插孔Ⅰ相匹配的插孔Ⅱ，连接方柱上与梁连接段的相交处设置有与一字型插头相匹配的插槽Ⅴ，梁连接段与箱型钢木组合梁连接，木翼缘的一字型插头插入插槽Ⅴ中，插孔Ⅰ与插孔Ⅱ对齐。
优选地，中心方柱的四个外侧面上均设置有上下贯通的卯孔，与中心方柱外侧面相对的骨架板的内侧面上也设置有上下贯通的卯孔，填充木块的相应侧面上设置有与卯孔相对应的榫头，榫头插入卯孔内。
优选地，骨架板一条边与中心方柱固定连接，另一条边的端部为直角三棱柱，直角三棱柱的斜面与中心方柱的外侧面平行，卯孔设置在直角三棱柱的斜面上。
优选地，榫头和卯孔均为燕尾型。
优选地，填充木块的长度小于异型钢骨架的长度。
优选地，填充木块由两块相同的木块拼接而成，每块木块均包括呈阶梯型的长木块和短木块，长木块的顶面上设置有L型插块，短木块的顶面上设置有与L型插块相匹配的L型插槽，两块木块呈中心对称设置，一块木块的L型插块插入另一块木块的L型插槽中。
优选地，方型钢木组合柱外面还包覆有FRP纤维布。
优选地，插孔Ⅰ与插孔Ⅱ之间通过插销块固定连接。
本发明的组合节点，除了异型钢骨架和钢腹板之外的结构均为木质。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的方型钢木组合柱在结构上以木结构为主体材料，加钢材料辅助，通过钢结构将木结构固定为整体,提高了节点的承载力和稳定性，实现了节点的美观性和节能性。
(2)本发明的箱型钢木组合梁的设计，钢腹板和木翼缘的连接方式有效解决了梁受力因挠度过大易破坏的问题；
(3)本发明的锁式梁柱连接件，采用榫卯连接的方式装配而成，使得节点具有良好的抵抗弯曲变形的能力，受力清晰，不易破坏；
(4)本发明的嵌入型锁式钢木组合节点，采用全装配式安装，建筑、设计、施工一体化。节省人力资源，加快施工速度，提高施工质量。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是方型钢木组合柱结构示意图；
图3是异型钢骨架结构示意图；
图4是填充木块整体结构示意图；
图5是填充木块分解结构示意图
图6是箱型钢木组合梁组装示意图；
图7是钢木组合腹板分解示意图；
图8是钢木组合腹板组装示意图；
图9是钢腹板结构示意图；
图10是长段插板结构示意图；
图11是图10中A处局部放大图；
图12是图10中B处局部放大图；
图13短段插板结构示意图；
图14是图13中C处局部放大图；
图15是木翼缘结构示意图；
图16是图15中D处局部放大图；
图17是锁式梁柱连接件结构示意图；
图18是锁式梁柱连接件与方型钢木组合柱和箱型钢木组合梁组装示意图；
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、方型钢木组合柱；11、异型钢骨架；1101、中心方柱；1102、骨架板；1103、卯孔；12、填充木块；1201、长木块；1202、短木块；1203、L型插块；1204、L型插槽；1205、榫头；13、FRP纤维布；
2、箱型钢木组合梁；21、钢木组合腹板；2101、钢腹板；21011、凸边；2102、长段插板；21021、长条板；21022、梯形板；21023、插槽Ⅰ；21024、连接插片；21025、L型凹槽；2103、短段插板；21031、插槽Ⅱ；21032、插槽Ⅲ；
22、木翼缘；2201、L型挂板；2202、一字型插头；2203、插孔Ⅰ；
3、锁式梁柱连接件；31、连接方柱；3101、凹槽；3102、插槽Ⅴ；32、梁连接段；3201、插孔Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的嵌入型锁式钢木组合节点包括方型钢木组合柱1、箱型钢木组合梁2和锁式梁柱连接件3，上下相邻的钢木组合柱1之间通过锁式梁柱连接件3连接，箱型钢木组合梁2设置在锁式梁柱连接件3上。
如图2-5所示，所述的方型钢木组合柱1包括异型钢骨架11和填充木块12，异型钢骨架11包括中心方柱1101和四块骨架板1102，骨架板1102为L型结构，中心方柱1101和四块骨架板1102分别围成的四个相同的空间，空间内插有填充木块12，填充木块12与异型钢骨架11榫卯连接。
中心方柱1101的四个外侧面上均设置有上下贯通的卯孔1103，与中心方柱1101外侧面相对的骨架板1102的内侧面上也设置有上下贯通的卯孔1103，填充木块12的相应侧面上设置有与卯孔1103相对应的榫头1205，榫头1205插入卯孔1103内。
骨架板1102一条边与中心方柱1101固定连接，另一条边的端部为直角三棱柱，直角三棱柱的斜面与中心方柱1101的外侧面平行，卯孔1103设置在直角三棱柱的斜面上。
榫头1205和卯孔1103均为燕尾型。
为了提高结构承载力，在方型钢木组合柱1外面还包覆有FRP纤维布13，FRP纤维布13可提供环箍效应，实现三向受压。
填充木块12插入异型钢骨架11中后，填充木块12的长度小于异型钢骨架11的长度，从而在填充木块的顶部和底部形成空腔，为与锁式梁柱连接件连接做准备。填充木块12由两块相同的木块拼接而成，每块木块均包括呈阶梯型的长木块1201和短木块1202，长木块1201的顶面上设置有L型插块1203，短木块1202的顶面上设置有与L型插块1203相匹配的L型插槽1204，两块木块呈中心对称设置，一块木块的L型插块1203插入另一块木块的L型插槽1204中。
如图6-16所示，所述的箱型钢木组合梁2包括钢木组合腹板21和木翼缘22；钢木组合腹板21包括钢腹板2101和侧边插板；钢腹板2101为矩形，四边均设置有凸边21011，凸边位于钢腹板侧边的中心位置，厚度小于钢腹板的厚度。侧边插板包括长段插板2102和短段插板2103。
长段插板2102包括长条板21021和梯形板21022，梯形板21022的较长底边与长条板21021固定连接，梯形板21022的较短底边的长度与钢腹板2101长边的长度相同，其上设置有与凸边21011相匹配的插槽Ⅰ21023，梯形板21022两个侧腰上设置有连接插片21024，长条板21021的内侧面上设置有L型凹槽21025。
短段插板2103为梯形结构，高度与梯形板21022的高度相同，较短底边的长度与钢腹板2101短边的长度相同，其上设置有与凸边21011相匹配的插槽Ⅱ21031，侧腰上设置有与连接插片21024相匹配的插槽Ⅲ21032。
侧边插板插到钢腹板2101上，使钢腹板2101长边上的凸边21011插入插槽Ⅰ21023中，钢腹板2101短边上的凸边21011插入插槽Ⅱ21031中，连接插片21024插入插槽Ⅲ21032中。
木翼缘22为矩形，两侧的长边上均设置有与L型凹槽21025相匹配的L型挂板2201，其中一侧的短边上设置有一字型插头2202，上下两个木翼缘22相对的表面上分别设置有插孔Ⅰ2203。
木翼缘22插入钢木组合腹板21中，使L型挂板2201插入L型凹槽21025中，相对设置的两块钢木组合腹板21和两块木翼缘22组成箱型钢木组合梁2。
如图17-18所示，所述的锁式梁柱连接件3包括连接方柱31，连接方柱31的两端为柱连接端，四个侧面上分别固定有梁连接段32。
柱连接端两端面上均设置有与异型钢骨架11相匹配的凹槽3101，方型钢木组合柱1插入凹槽3101中。
梁连接段32的上下两个侧面上设置有与插孔Ⅰ2203相匹配的插孔Ⅱ3201，连接方柱31上与梁连接段32的相交处设置有与一字型插头2202相匹配的插槽Ⅴ3102，梁连接段32与箱型钢木组合梁2连接，木翼缘22的一字型插头2202插入插槽Ⅴ3102中，插孔Ⅰ2203与插孔Ⅱ3201对齐。
插孔Ⅰ2203与插孔Ⅱ3201之间通过插销块固定连接。
锁式梁柱连接件3由若干部分榫卯连接而成，使得节点具有良好的抵抗弯曲变形的能力，榫卯连接的方式有若干选择，在这里不做具体展示。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前端”、“后端”、“左右”“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种嵌入型锁式钢木组合节点，其特征在于，
包括方型钢木组合柱(1)、箱型钢木组合梁(2)和锁式梁柱连接件(3)，上下相邻的钢木组合柱(1)之间通过锁式梁柱连接件(3)连接，箱型钢木组合梁(2)设置在锁式梁柱连接件(3)上；
所述的方型钢木组合柱(1)包括异型钢骨架(11)和填充木块(12)，异型钢骨架(11)包括中心方柱(1101)和四块骨架板(1102)，骨架板(1102)为L型结构，中心方柱(1101)和四块骨架板(1102)分别围成的四个相同的空间，空间内插有填充木块(12)，填充木块(12)与异型钢骨架(11)榫卯连接；
所述的箱型钢木组合梁(2)包括钢木组合腹板(21)和木翼缘(22)；钢木组合腹板(21)包括钢腹板(2101)和侧边插板；钢腹板(2101)为矩形，四边均设置有凸边(21011)；侧边插板包括长段插板(2102)和短段插板(2103)；
长段插板(2102)包括长条板(21021)和梯形板(21022)，梯形板(21022)的较长底边与长条板(21021)固定连接，梯形板(21022)的较短底边的长度与钢腹板(2101)长边的长度相同，其上设置有与凸边(21011)相匹配的插槽Ⅰ(21023)，梯形板(21022)两个侧腰上设置有连接插片(21024)，长条板(21021)的内侧面上设置有L型凹槽(21025)；
短段插板(2103)为梯形结构，高度与梯形板(21022)的高度相同，较短底边的长度与钢腹板(2101)短边的长度相同，其上设置有与凸边(21011)相匹配的插槽Ⅱ(21031)，侧腰上设置有与连接插片(21024)相匹配的插槽Ⅲ(21032)；
侧边插板插到钢腹板(2101)上，使钢腹板(2101)长边上的凸边(21011)插入插槽Ⅰ(21023)中，钢腹板(2101)短边上的凸边(21011)插入插槽Ⅱ(21031)中，连接插片(21024)插入插槽Ⅲ(21032)中；
木翼缘(22)为矩形，两侧的长边上均设置有与L型凹槽(21025)相匹配的L型挂板(2201)，其中一侧的短边上设置有一字型插头(2202)，上下两个木翼缘(22)相对的表面上分别设置有插孔Ⅰ(2203)；
木翼缘(22)插入钢木组合腹板(21)中，使L型挂板(2201)插入L型凹槽(21025)中，相对设置的两块钢木组合腹板(21)和两块木翼缘(22)组成箱型钢木组合梁(2)；
所述的锁式梁柱连接件(3)包括连接方柱(31)，连接方柱(31)的两端为柱连接端，四个侧面上分别固定有梁连接段(32)；
柱连接端两端面上均设置有与异型钢骨架(11)相匹配的凹槽(3101)，方型钢木组合柱(1)插入凹槽(3101)中；
梁连接段(32)的上下两个侧面上设置有与插孔Ⅰ(2203)相匹配的插孔Ⅱ(3201)，连接方柱(31)上与梁连接段(32)的相交处设置有与一字型插头(2202)相匹配的插槽Ⅴ(3102)，梁连接段(32)与箱型钢木组合梁(2)连接，木翼缘(22)的一字型插头(2202)插入插槽Ⅴ(3102)中，插孔Ⅰ(2203)与插孔Ⅱ(3201)对齐。
2.根据权利要求1所述的嵌入型锁式钢木组合节点，其特征在于，中心方柱(1101)的四个外侧面上均设置有上下贯通的卯孔(1103)，与中心方柱(1101)外侧面相对的骨架板(1102)的内侧面上也设置有上下贯通的卯孔(1103)，填充木块(12)的相应侧面上设置有与卯孔(1103)相对应的榫头(1205)，榫头(1205)插入卯孔(1103)内。
3.根据权利要求2所述的嵌入型锁式钢木组合节点，其特征在于，骨架板(1102)一条边与中心方柱(1101)固定连接，另一条边的端部为直角三棱柱，直角三棱柱的斜面与中心方柱(1101)的外侧面平行，卯孔(1103)设置在直角三棱柱的斜面上。
4.根据权利要求2或3所述的嵌入型锁式钢木组合节点，其特征在于，榫头(1205)和卯孔(1103)均为燕尾型。
5.根据权利要求1所述的嵌入型锁式钢木组合节点，其特征在于，填充木块(12)的长度小于异型钢骨架(11)的长度。
6.根据权利要求5所述的嵌入型锁式钢木组合节点，其特征在于，填充木块(12)由两块相同的木块拼接而成，每块木块均包括呈阶梯型的长木块(1201)和短木块(1202)，长木块(1201)的顶面上设置有L型插块(1203)，短木块(1202)的顶面上设置有与L型插块(1203)相匹配的L型插槽(1204)，两块木块呈中心对称设置，一块木块的L型插块(1203)插入另一块木块的L型插槽(1204)中。
7.根据权利要求1所述的嵌入型锁式钢木组合节点，其特征在于，方型钢木组合柱(1)外面还包覆有FRP纤维布(13)。
8.根据权利要求1所述的嵌入型锁式钢木组合节点，其特征在于，插孔Ⅰ(2203)与插孔Ⅱ(3201)之间通过插销块固定连接。
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