CN112900628A - 一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点，包括焊有耳板的钢套筒、半径调节配件以及连接两者的螺栓，其中根据半径调节配件和连接构造的不同，适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点主要有两种实现方式。原竹构件的端部连接一是将所述半径调节配件——橡胶垫置于端部竹节外侧，在端部竹节内侧打孔并用螺栓连接钢套筒和原竹构件，适用于竹节位置距离原竹构件端部较近的情况；原竹构件的端部连接二是用所述半径调节配件——钢垫圈填满原竹构件和钢套筒之间的空隙，并用螺栓将所述钢套筒、钢垫圈和原竹构件连接，适用于竹节位置距离原竹构件端部较远的情况。本发明可以满足不同直径原竹在建筑结构中的应用，避免了原竹构件易撕裂的问题，具有很好的连接强度，保证了原竹构件在实际应用中的可靠性。

Description

一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种竹结构简易连接节点，更具体地说涉及一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点。

背景技术

为提高能源和资源利用效率，减少施工污染，推进生态文明建设，我国出台了一系列政策推进装配式建筑和绿色建筑的发展。竹材是一种可再生的、符合可持续发展理念的天然装配式绿色环保材料，将其作为建筑材料使用有利于改善我国目前建筑业的资源能源浪费、施工污染严重等问题。相比混凝土、钢材等常用的建筑材料，竹材自重较轻，不通过大型运输设备即可完成竹材的运输，且竹子作为一种天然资源，在我国分布比较广泛，在竹资源丰富的地区可以就地取材，尤为适合在运输条件较差的村镇地区使用，同时竹子本身特殊的维管束状结构使得竹材具有良好的质强比，在质量较轻的同时具有较强的顺纹抗拉强度及良好的抗压强度；同时，竹材本身可以吸收二氧化碳，且不会在施工过程中产生大量粉尘污染，同时由于竹材本身可降解因此在房屋拆除后不会产生大量的难以回收或回收成本较高的建筑垃圾，相比钢材、混凝土具有很好的环保价值；此外，竹材导热系数较低，具有良好的保温隔热能力，可以有效提高室内供暖、制冷效率；木材是一种和竹材类似的各向异性材料，作为建筑材料使用在我国已有了上千年的历史，但上世纪的大量砍伐对我国林木资源造成了伤害，使得林木资源急剧减少，我国出台了一系列政策保护林木资源，但目前我国木材供需关系依然比较紧张，因此有部分工程师提出了以竹代木的思想，竹的生长周期比木材短、成材快，是一种理想的代替材料。

竹材作为建筑材料使用在国内外已有非常悠久的历史，例如在我国盛产竹材的云南，常用粗竹子做骨架、用竹编篾子做墙体形成傣族特有的竹楼，或将竹篾编成竹索，做成竹索桥。但是将原竹作为结构承重构件使用时，存在一定的局限性：首先用于结构的原竹直径大致在100mm-150mm，截面相对较小，作为竖向承重构件使用时容易失稳，且竹材容易劈裂而丧失承载力，是一种脆性破坏模式，这使得单根原竹作为竖向承重构件时安全储备不足；目前也有部分竹材建筑景观将多根原竹构件绑扎连接共同构成承重构件，但是竹材的绑扎连接强度和稳定性都难以评价，给结构的设计、施工和使用安全性带来不确定性。后来随着砖、混凝土等材料的出现，竹材逐渐在房屋建筑中被替代。近些年来，随着科技的发展和重组竹、集成竹等工程竹的出现，经过一系列加工的竹材又重新被应用于建筑结构中，工程竹材具有比原竹更好、更稳定的力学性能，但工程竹需要原竹经过切片、胶合、高温高压固化等物理、化学处理得到，制作工艺的增加在一定程度上提高了工程竹的造价，使得工程竹村镇自建住宅中使用受到一定的限制。

为解决上述原竹作为承重构件安全性难以保证和可用于承重的工程竹材造价较高之间的矛盾，同时考虑到原竹具有顺纹抗拉、抗压强度高的特点，可在结构使用钢材、木材等作为结构主要竖向承重构件，将原竹作为结构的抗侧力构件、吊杆等轴心受力构件使用。

目前在原竹建筑中常用的连接节点主要有绑扎连接、栓钉连接、榫卯连接、钢材连接件连接。其中绑扎连接常用棕绳或铁丝完成，适用于竹构件交叉处的连接和定位，但棕绳在自然环境下可能由于雨水、日晒以及温度变化的影响发生松散、腐烂的情况，且棕绳和钢丝的荷载能力有限，用于结构中连接可靠性难以保证；栓钉直接连接的节点，由于竹材的厚度较薄，在施工过程中容易出现劈裂现象；榫卯连接节点常用于竹结构的梁柱连接，这种节点削弱了截面，一定程度上降低了结构的刚度和稳定性。钢材连接件是现代竹结构建筑中常用的连接形式，钢材具有较强的刚度和承载能力，用于竹结构节点中可以提高结构刚度。目前常用的钢材连接方式为了保证节点的可靠性，通常会在节点附近的原竹空腔内灌注水泥砂浆，但由于原竹通常直径较小且为了防止竹材劈裂钻孔也较小，导致水泥砂浆灌注困难且质量难以保证，同时由于钢构件多为预制构件，用于直径不同的原竹构件可能会存在由于原竹直径过大或过小而无法使用的问题。

为推广原竹在村镇建筑中的使用，实现直径离散性较大的原竹构件与主体承重结构或轻量化吊装工具中其他构件间的可靠连接，亟需提出一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种稳定可靠的适用于不同直径原竹构件与主体承重结构或轻量化吊装工具中其他构件间的简易连接方式，有利于实现直径离散性较大的原竹构件的标准化连接。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点是一种铰接连接构造，主要由焊有耳板2的钢套筒1和一个半径调节配件（橡胶垫圈3或钢垫圈10）以及连接所述钢套筒1和原竹构件4的螺栓8共同组成，可作为结构中轴心受力构件的端部连接件使用，其中焊接于钢套筒1的耳板可以采用单耳板，也可以采用双耳板，实际使用时可依据轴心受力构件的受力大小灵活选用。

一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点主要有两种实现方式，两种实现方式的不同主要体现在所述原竹构件11端部连接构造的不同。

原竹构件的端部连接一主要由焊有耳板2的钢套筒1、橡胶垫圈3以及螺栓8共同组成，其中所述钢套筒1和原竹构件4上均设置有螺孔，所述原竹构件4插入所述钢套筒1后螺孔6和螺孔7应对齐，所述螺栓8穿过所述钢套筒1上的螺孔7和所述原竹构件4上的螺孔7连接所述钢套筒1和原竹构件4。这种连接方式适用于竹节5位于距离所述原竹构件4端部较近的情况，所述原竹构件4上的螺孔7设置在所述端部竹节5的内侧。由于竹材受剪状态下容易开裂，若将所述螺孔7设置在所述端部竹节5的外侧可能会导致竹材开裂甚至所述端部竹节5外侧全部竹材的撕裂，使所述原竹构件4和钢套筒1的连接直接脱离，丧失受拉承载能力，对于整个结构来说，这种脆性破坏会导致结构抗侧能力的降低，将螺孔7设置于端部竹节内侧可以避免竹材的撕裂，同时所述端部竹节5的存在可以一定程度上限制竹材的开裂，保证所述原竹构件4的承载能力。由于所述竹节5和所述钢套筒1的内壁不能保证完全契合，因此在所述竹节5外侧的竹子上包裹不同厚度的所述橡胶垫圈3，保证原竹构件4在所述钢套筒1内部的稳定使之不发生左右晃动。所述橡胶垫圈3套在所述原竹构件4的端部，两者呈一整体插入所述钢套筒1中，其中所述焊有耳板的钢套筒1可在工厂制成不同型号的标准件（耳板的焊接也工厂进行），配合不同厚度的所述橡胶垫圈3，完成不同直径原竹和所述钢套筒12的连接，例如所述原竹构件11的直径为105mm-155mm，则预制110mm 、120mm 、130mm 、140mm、150mm等5种内径的钢套筒1，同时准备厚度为1mm-5mm的5种橡胶垫圈3，即可完成直径为105mm-155mm内所有原竹构件4与所述钢套筒1的配合。

原竹构件的端部连接二主要由焊有耳板2的钢套筒1、钢垫圈9以及螺栓8共同组成，其中所述钢套筒1、钢垫圈9和原竹构件4上均设置有螺孔，所述原竹构件4端部置于所述钢套筒1内部，若两者之间有可能导致原竹构件晃动的空隙，则选择合适厚度的钢垫圈9置于两者之间以保证所述原竹构件4在所述钢套筒1中的稳定，所述钢垫圈9标准件的预制方式同所述橡胶垫圈3标准件的预制方式，不再赘述。所述原竹构件4插入所述钢套筒1并置入所述钢垫圈9后，所述钢套筒上的螺孔6、所述原竹构件上的螺孔7及所述钢垫圈9上的螺孔10三者应对齐，保证螺栓8能够穿过三个螺孔将三者可靠连接，若端部竹筒较长，可以设置多个螺栓，例如在所述螺孔7和所述竹节5之间再设置一个螺栓，同时为了保证竹材不在同一个径向平面削弱过多，加设的螺栓应与原螺孔7处的螺栓8垂直，相应螺孔也对应改变成垂直方向。这种连接方式适用于所述竹节5距离所述原竹构件4端部较远的情况，此时所述原竹构件上的螺孔7距离所述原竹构件4端部有一定的距离，即使出现一定开裂也不至于快速发展至端部竹材全部撕裂，同时所述钢垫圈9对所述原竹构件4端部的开裂有一定的限制作用，可以有效保证连接的可靠性。

本发明具有的优点和积极效果是：

1）一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点是一种全装配式节点，大部分构件的连接由螺栓连接完成，需要焊接的部分在工厂进行，避免钢构件的现场焊接带来焊接质量不易保证的问题；

2）一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点可通过钢构件和螺栓实现原竹构件和主体承重结构的同一平面内的连接，不削弱或极少削弱构成周边框架构件的截面，可以保证框架的刚度；

3）一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点根据原竹竹节的位置不同设置了不同的连接方式，有针对性地避免了原竹构件撕裂造成承载力突然丧失的情况，保证原竹构件的可靠性；

4）一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点可以通过预制不同直径和不同厚度的钢垫圈或橡胶垫圈保证不同直径的原竹均可适用于本连接构造，有利于在原竹直径不确定的情况下实现节点连接件的标准化。

5）一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点是一种全装配式连接，且连接简单，不需要大型、重型机械设备即可完成，有利于其在村镇地区的推广使用。

附图说明

图1为本发明的原竹构件及端部连接方式一分解图（轴侧）；

图2为本发明的原竹构件及端部连接方式一分解图（平面）；

图3为本发明的原竹构件及端部连接方式二分解图（轴侧）；

图4为本发明的原竹构件及端部连接方式二分解图（平面）；

图5为本发明的钢框架—竹网格墙结构；

图6为本发明的钢框架—原竹构件连接节点示意图；

图7为本发明的钢框架—原竹构件连接节点分解图；

图8为本发明的钢框架—竹支撑结构；

图9为本发明的钢框架—竹支撑连接节点示意图；

图10为本发明的钢框架—竹支撑连接节点分解图；

图11为本发明的木框架—竹网格墙结构；

图12为本发明的木框架—原竹构件连接节点示意图；

图13为本发明的木框架—原竹构件连接节点分解图；

图14为本发明的竹吊杆与轻钢龙骨连接示意图；

图15为本发明的竹吊杆与轻钢龙骨连接分解图。

图中：1为焊有耳板的钢套筒，2为焊接在钢套筒一端的耳板，3为橡胶垫圈，4为原竹构件，5为竹节，6为钢套筒上的螺孔，7为原竹构件上的螺孔，8为钢套筒和原竹构件的连接螺栓，9为钢垫圈，10为钢垫圈上的螺孔，11为原竹构件及其端部连接件，12为钢梁，13为钢柱，14为钢梁与原竹构件连接节点，15为竹支撑与框架梁柱的连接节点，16为焊接于钢梁下端的耳板，17为加劲肋，18为框架梁下端耳板和钢套筒耳板的连接螺栓，19为连接钢框架梁柱的角钢，20为连接竹支撑和钢框架的角钢，21为焊接于角钢上的耳板，22为连接钢框架梁柱的角钢上的螺孔，23为钢框架梁柱连接处的螺孔，24为钢框架上的螺孔，25为连接竹支撑和钢框架的角钢上的螺孔，26为焊接于角钢的耳板上的螺孔，27为钢框架梁柱连接节点处的螺栓，28为连接钢框架和原竹构件的螺栓，29为木梁，30为木柱，31为木梁与原竹构件连接节点，32为一端做成耳板的钢填板，33为钢填板上的对拉螺栓孔，34为钢填板上的普通螺栓孔，35为木梁上钢填板预留孔，36为木梁上的对拉螺栓孔，37为对拉螺栓，38为连接钢填板和耳板的螺栓，39为连接吊杆和轻钢龙骨的吊件，40为轻钢龙骨，41为连接吊件和原竹构件的螺栓，42为固定轻钢龙骨的螺栓。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1-图12，一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点是一种铰接连接节点，其连接的原竹构件可以作为结构中轴心受力构件使用。

实施例1：所述原竹构件及其端部连接件11可以在钢框架—竹网格墙（图5）中作为构成竹网格墙的抗侧构件使用。所述原竹构件及其端部连接件11和所述钢梁12连接时，在所述H型钢梁12下部焊接一耳板16，所述钢梁下部的耳板16和所述原竹构件及其端部连接件11的端部耳板通过螺栓18连接，这种铰接连接方式可以实现原竹构件11仅受轴向拉力和压力作用。同时原竹构件11的内力通过该铰接节点传给所述H型钢梁12，因此在所述钢梁12的相应位置设置一加劲肋17，防止所述钢梁12腹板局部屈曲。以上仅针对图示中所述原竹构件11与钢梁12的连接进行了描述，所述原竹构件11与钢柱13的连接与之相同，不再赘述。

实施例2：若所述钢框架—竹网格墙在布置时需要设置门窗洞口或框架尺寸较小，可以将所述抗侧竹网格墙简化为交叉竹支撑（图8）或者竹斜撑。用于村镇结构中的钢框架结构采用铰接节点，具体实现方式为梁腹板和柱翼缘通过角钢19连接，在角钢19的两肢上分别设置螺孔22，在所述钢梁12腹板和所述钢柱13的翼缘上设置螺孔23，螺栓27穿过所述梁柱上的螺孔23和所述角钢上的螺孔22实现所述钢梁12和所述钢柱13的连接。所述钢框架和所述原竹构件11通过焊有耳板21的角钢20连接，所述耳板21呈1/4圆形，两条直接边分别焊接于所述角钢20的两肢内侧。所述焊有耳板的角钢20和所述钢框架螺栓连接，在所述钢梁12的下翼缘和所述钢柱13的内侧翼缘设置螺孔24，所述角钢20的螺孔25设置于所述焊接耳板21的两侧，普通螺栓27穿过所述螺孔24和所述角钢20上的螺孔25连接所述钢框架和所述焊有耳板的角钢20。螺栓28穿过所述原竹构件11的端部耳板2和焊接于所述角钢20的耳板21完成所述钢框架和所述原竹构件11的连接。

实施例3：所述原竹构件及其端部连接件11可以在木框架—竹网格墙（图11）中作为构成竹网格墙的抗侧构件使用，布置方式类似上述钢框架—竹网格墙结构，但所述原竹构件11和所述木框架的连接方式有所不同。所述原竹构件11端部连接件和所述木梁29连接时，在所述木梁29上预留钢填板孔35和对拉螺栓孔36，将一端做成耳板的钢填板32插入所述预留钢填板孔35中，所述钢填板32插入所述木梁29的部分设置对拉螺栓孔36，所述钢填板32端部耳板部分设置普通螺栓孔34，对拉螺栓37穿过所述对拉螺栓孔36和钢填板上的对拉螺栓孔33将所述木梁29和所述钢填板32连接，所述钢填板端部耳板和所述原竹构件11的端部耳板通过普通螺栓38连接，实现所述原竹构件11和所述木梁29的铰接连接。以上仅针对图示中所述原竹构件11与木梁29的连接进行了描述，所述原竹构件11与木柱30的连接与之相同，不再赘述。

实施例4：所述原竹构件及其端部连接件11可以在吊顶工程中作为竹吊杆代替常用的钢吊杆和木吊杆，竹吊杆和龙骨的具体连接方式如图14所示。所述原竹构件及其端部连接件11和轻钢龙骨40通过吊件39连接，所述连接吊杆和轻钢龙骨的吊件39伸长的一端设置螺栓孔和所述原竹构件11的端部耳板通过螺栓41相连，所述连接吊杆和轻钢龙骨的吊件39呈U形的一端卡住所述龙骨40，并通过螺栓42固定。所述吊件39与耳板2相连的一端和U形一端尺寸若相差较大可通过圆弧过渡（如图14所示），作为吊杆的所述原竹构件11可选用直径较小的原竹，并相应减小所述钢套筒1和配件的尺寸。

所述钢套筒1、所述耳板2、所述钢垫圈10、所述角钢19、所述角钢20、所述耳板21、所述吊件39均采用Q355的钢材制成，所述钢套筒1和所述耳板2焊接连接，同时焊接在工厂进行。

适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点解决了原竹结构连接中绑扎连接强度不足且绑扎用的棕绳强度容易受到自然环境影响而变弱的问题，避免了原竹结构中常用的榫卯连接削弱被连接截面而导致周边框架截面刚度变弱的不足，同时本发明可以实现原竹构件的标准化连接，有利于原竹作为一种建筑材料的推广使用。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点，其特征在于，包括焊有耳板的钢套筒、半径调节配件以及连接两者的螺栓。

所述适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点主要有两种实现方式，两种实现方式可适用于不同场景，两者构造上的不同主要体现在所述原竹构件端部连接构造的不同。其中，原竹构件的端部连接一主要由焊有耳板的钢套筒、橡胶垫圈以及螺栓共同组成，适用于竹节位置距离原竹构件端部较近的情况，螺栓穿过螺孔对齐的钢套筒和原竹构件连接两者，螺孔位于端部竹节内侧，橡胶垫圈套在端部竹节外侧，通过调节橡胶垫圈的厚度和选用不同直径的钢套筒实现不同直径原竹与钢套筒的配合；原竹构件的端部连接二主要由焊有耳板的钢套筒、钢垫圈以及螺栓共同组成，适用于竹节距离原竹构件端部较远的情况，螺栓穿过螺孔对齐的钢套筒、原竹构件以及填满两者内部空隙的钢垫圈，若端部无竹节的竹筒段较长，可以设置多个螺栓，相应螺孔垂直设置。

2.根据权利要求1所述的适用于不同直径原竹的装配式竹构件简易连接节点，其特征在于，所述钢套筒、所述耳板、所述钢垫圈均采用钢材制成，所述钢套筒和所述耳板焊接连接，同时焊接在工厂进行。

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