CN112502308A - 一种高延性的木支撑结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高延性的木支撑结构及其施工方法，其中高延性的木支撑结构包括钢耳板、钢底板、外包连接钢板和至少2条加固带，所述钢耳板和外包连接钢板分别与钢底板的两侧固定连接，所述钢耳板设有第一螺栓孔；所述外包连接钢板设有第二螺栓孔，此第二螺栓孔和木支撑的预留孔之间通过螺栓组件连接；所有的加固带缠绕于木支撑，且木支撑的预留孔位于相邻2条加固带之间。本发明可实现木支撑承载能力的充分利用，减少木支撑因局压而劈裂的风险。
Description
技术领域
本发明涉及支撑结构技术，具体涉及一种高延性的木支撑结构及其施工方法。
背景技术
木支撑是保障梁柱式木框架抗侧刚度的关键构件。目前，梁柱式木框架与木支撑通常采用钢填板连接，即在支撑端部开槽、开螺栓孔，将钢填板插入支撑槽中，然后采用螺栓连接实现木支撑和木柱、木梁的铰接。此种木支撑节点连接构造简单、施工方便、传力机制明确，得到了广泛的应用。但是，木支撑开槽会在一定程度上削弱其承载能力，而且木支撑连接螺栓直径较小，支撑在受拉压过程中，螺栓对木材造成较大的局部压力，木支撑的木材容易发生劈裂破坏，致使木框架-支撑结构刚度下降，强地震下可导致结构因抗侧刚度不足发生倒塌。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种高延性的木支撑结构。此高延性的木支撑结构的强度高，还降低了其发生劈裂的脆性破坏风险。
同时，本发明还提供了一种基于高延性的木支撑结构的施工方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：本高延性的木支撑结构，包括钢耳板、钢底板、外包连接钢板和至少2条加固带，所述钢耳板和外包连接钢板分别与钢底板的两侧固定连接，所述钢耳板设有第一螺栓孔；所述外包连接钢板设有第二螺栓孔，此第二螺栓孔和木支撑的预留孔之间通过螺栓组件连接；所有的加固带缠绕于木支撑，且木支撑的预留孔位于相邻2条加固带之间。
优选的，所述钢耳板的数量为2块，此2块钢耳板的一端均通过焊接固定于钢底板的一侧，且2块钢耳板平行设置。
优选的，所述外包连接钢板的数量为2块，且此2块外包连接钢板均通过焊接固定于钢底板的另一侧，且2块外包连接钢板分别与木支撑的两侧侧面相贴。
优选的，所述加固带的缠绕方向与木支撑的轴线方向垂直。
优选的，所述加固带采用碳纤维布制成。
优选的，所述螺栓组件包括螺栓和锁紧螺母，所述木支撑的预留孔内设有套筒，所述螺栓的杆身的一端穿过第二螺栓孔和套筒，所述锁紧螺母套接于螺栓的杆身的一端，且所述锁紧螺母的端面与外包连接钢板的外侧面相贴。
优选的，所述套筒的外径为螺栓杆身的直径至少1.5倍。
优选的，所述钢底板的侧面与木支撑的端面相贴。
优选的，所述钢底板的宽度与木支撑的厚度相等。
一种基于上述的高延性的木支撑结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、根据木支撑的尺寸制作钢耳板、钢底板、外包连接钢板和套筒；
S2、将钢耳板和外包连接钢板分别固定于钢底板的两侧，其中2块外包连接钢板和钢底板形成容纳槽；
S3、将套筒插入木支撑的预留孔，再将加固带缠绕于木支撑的相应部位，以使木支撑的预留孔位于相邻2条加固带之间；
S4、将木支撑的一端嵌入容纳槽，且令木支撑的预留孔与套筒的螺纹孔对齐，再将螺栓依次穿过外包连接钢板、套筒和外包连接钢板，并通过锁紧螺母拧紧固定。
本发明相对于现有技术具有如下的优点：
1、本高延性的木支撑结构主要由钢耳板、钢底板和外包连接钢板构成，这采用外包连接钢板包裹木支撑的外侧，以代替现有的木支撑开槽连接结构，从而实现木支撑承载能力的充分利用，减少木支撑因局压而劈裂的风险。
2、本高延性的木支撑结构利用加固带缠绕木支撑，以对木支撑的性能进行强化，约束木支撑横向变形，从而进一步降低木支撑发生劈裂的风险。
3、本高延性的木支撑结构采用套筒嵌入木支撑的预留孔，令螺杆的杆身与预留孔的内壁之间具有套筒，以增大木支撑的预留孔的受力面积，从而可削减应力集中的问题，进一步降低了木支撑发生劈裂的风险。
4、采用本高延性的木支撑结构进行的施工方法，可减少施工时对木支撑进行开槽的操作，提高了现场施工的便利性及施工效率。
附图说明
图1是本发明的高延性的木支撑结构的正视图。
图2是本发明的高延性的木支撑结构的侧视图。
图3是本发明的高延性的木支撑结构的俯视图。
图4是本发明的高延性的木支撑结构的结构示意图。
图5是本发明的高延性的木支撑结构的爆炸图。
图6是采用本高延性的木支撑结构进行的荷载-位移试验的试验曲线。
其中，1为钢耳板，2为钢底板，3为外包连接钢板，4为加固带，5为第一螺栓孔，6为第二螺栓孔，7为木支撑，8为螺栓组件，9为螺栓，10为锁紧螺母，11为套筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图5所示的高延性的木支撑结构，包括钢耳板1、钢底板2、外包连接钢板3和至少2条加固带4，所述钢耳板1和外包连接钢板3分别与钢底板2的两侧固定连接，所述钢耳板1设有第一螺栓孔5；所述外包连接钢板3设有第二螺栓孔6，此第二螺栓孔6和木支撑7的预留孔之间通过螺栓组件8连接；所有的加固带4缠绕于木支撑7，且木支撑7的预留孔位于相邻2条加固带4之间。本实施例中，位于木支撑7端部的加固带4的数量具有3条，此3条加固带4等距缠绕于木支撑7；木支撑7的预留孔具有两组，每组具有2个，且此2个预留孔位于相邻2条加固带4之间，即与预留孔相对应的螺栓组件8位于相邻2条加固带之间。故可利用加固带强化木支撑的性能，如强度和延性，从而约束木支撑7横向变形，以进一步减少木支撑7劈裂的风险。
为保证强度，外包连接钢板3的厚度为10mm，而外包连接钢板3数量采用2块，此2块外包连接钢板3的端部通过焊接固定于钢底板2的另一侧，则2块外包连接钢板3与钢底板2形成用于容纳木支撑7的容纳槽，此容纳槽的宽度(即2块外包连接钢板之间的间距)等于木支撑的宽度与缠绕后的加固带的厚度之和。则当木支撑7的端部嵌入容纳槽时，木支撑7的端面与钢底板相贴紧，而2块外包连接钢板3夹紧木支撑7的两侧面。这采用外包连接钢板3代替钢填板，避免了木支撑7开槽导致的削弱，可以实现木支撑7承载能力的充分利用，以避免木支撑7发生劈裂的风险。
所述钢耳板1的数量为2块，此2块钢耳板1的一端均通过焊接固定于钢底板2的一侧，且2块钢耳板1平行设置，2块钢耳板的间距大小为10mm。2块钢耳板1避免木支撑7偏心受力，进一步提高支撑的稳定性。为进保证钢耳板1的强度，钢耳板1的厚度为10mm。
所述加固带4采用碳纤维布制成。所述加固带4的缠绕方向与木支撑7的轴线方向垂直。加固带4缠绕的圈数至少为3圈，以确保强度。采用此结构可以有效减少木支撑节点处木材的劈裂风险，提高节点的延性。如图6的试验曲线所示，碳纤维布加固后，木支撑节点的承载力有一定程度的提高，加载过程中出现了类似于钢材的屈服平台，体现了良好的延性和耗能能力。同时，加固带的材料不仅限于碳纤维带，还可采用具有相同或相近性能的材料。
所述螺栓组件8包括螺栓9和锁紧螺母10，所述木支撑7的预留孔内设有套筒11，所述螺栓9的杆身的一端穿过第二螺栓孔6和套筒11，所述锁紧螺母10套接于螺栓9的杆身的一端，且所述锁紧螺母10的端面与外包连接钢板3的外侧面相贴。此结构的螺栓组件8结构简单，方便安装。同时在螺栓9和预留孔的内壁之间设置套筒11，此套筒11采用铸铁制成，即为铸铁套筒，这可增大了预留孔的受力面积，有助于避免预留孔处由于局压产生的木材劈裂即套入铸铁套筒后木支撑节点的承载力得到显著的提高。本实施例中的螺栓为六角带垫螺栓，这方便安装，且保证外包连接钢板3与木支撑7之间的连接稳定性及牢固性。
所述套筒11的外径为螺栓9杆身的直径至少1.5倍。本实施例中，套筒11的外径为螺栓9杆身的直径的2倍，选用适应的比率，保证套筒的强度，进一步提高了木支撑节点的承载力。
所述钢底板2的侧面与木支撑7的端面相贴。此结构传力更直接，且提高了整体结构的紧凑性。
所述钢底板2的宽度与木支撑7的厚度相等。为保证钢底2板的强度，钢底板2的厚度为10mm，而钢底板2的宽度与木支撑7的宽度相等可令整体结构紧凑。
一种基于上述的高延性的木支撑结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、根据木支撑的尺寸制作钢耳板、钢底板、外包连接钢板和套筒；
S2、将钢耳板和外包连接钢板分别固定于钢底板的两侧，其中2块外包连接钢板和钢底板形成容纳槽；此容纳槽的宽度为加固带缠绕后的厚度与木支撑的厚度之和。
S3、将套筒插入木支撑的预留孔，再将加固带缠绕于木支撑的相应部位，以使木支撑的预留孔位于相邻2条加固带之间；加固带缠绕于木支撑时，加固带的纤维粘贴方向与木支撑的木材顺纹方向垂直，且加固带缠绕至少3圈，从而保证强度，从而有效约束螺栓相对于木支撑发生移动。
S4、将木支撑的一端嵌入容纳槽，且令木支撑的预留孔与套筒的螺纹孔对齐，再将螺栓依次穿过外包连接钢板、套筒和外包连接钢板，并通过锁紧螺母拧紧固定。
上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高延性的木支撑结构，其特征在于：包括钢耳板、钢底板、外包连接钢板和至少2条加固带，所述钢耳板和外包连接钢板分别与钢底板的两侧固定连接，所述钢耳板设有第一螺栓孔；所述外包连接钢板设有第二螺栓孔，此第二螺栓孔和木支撑的预留孔之间通过螺栓组件连接；所有的加固带缠绕于木支撑，且木支撑的预留孔位于相邻2条加固带之间。
2.根据权利要求1所述的高延性的木支撑结构，其特征在于：所述钢耳板的数量为2块，此2块钢耳板的一端均通过焊接固定于钢底板的一侧，且2块钢耳板平行设置。
3.根据权利要求1所述的高延性的木支撑结构，其特征在于：所述外包连接钢板的数量为2块，且此2块外包连接钢板均通过焊接固定于钢底板的另一侧，且2块外包连接钢板分别与木支撑的两侧侧面相贴。
4.根据权利要求1所述的高延性的木支撑结构，其特征在于：所述加固带的缠绕方向与木支撑的轴线方向垂直。
5.根据权利要求1所述的高延性的木支撑结构，其特征在于：所述加固带采用碳纤维布制成。
6.根据权利要求1所述的高延性的木支撑结构，其特征在于：所述螺栓组件包括螺栓和锁紧螺母，所述木支撑的预留孔内设有套筒，所述螺栓的杆身的一端穿过第二螺栓孔和套筒，所述锁紧螺母套接于螺栓的杆身的一端，且所述锁紧螺母的端面与外包连接钢板的外侧面相贴。
7.根据权利要求6所述的高延性的木支撑结构，其特征在于：所述套筒的外径为螺栓杆身的直径至少1.5倍。
8.根据权利要求1所述的高延性的木支撑结构，其特征在于：所述钢底板的侧面与木支撑的端面相贴。
9.根据权利要求1所述的高延性的木支撑结构，其特征在于：所述钢底板的宽度与木支撑的厚度相等。
10.一种基于权利要求1～9中任意一项所述的高延性的木支撑结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据木支撑的尺寸制作钢耳板、钢底板、外包连接钢板和套筒；
S2、将钢耳板和外包连接钢板分别固定于钢底板的两侧，其中2块外包连接钢板和钢底板形成容纳槽；
S3、将套筒插入木支撑的预留孔，再将加固带缠绕于木支撑的相应部位，以使木支撑的预留孔位于相邻2条加固带之间；
S4、将木支撑的一端嵌入容纳槽，且令木支撑的预留孔与套筒的螺纹孔对齐，再将螺栓依次穿过外包连接钢板、套筒和外包连接钢板，并通过锁紧螺母拧紧固定。
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