CN113006279A - 无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点、框架结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点、框架结构及方法，包括柱与柱之间的连接节点、柱与梁之间的连接节点、梁与梁之间的连接节点；柱与柱之间的连接节点，包括设置在第一柱内的第一钢套筒，第一钢套筒的侧面焊接有连接钢筋，连接钢筋延伸到第二柱内；柱与梁之间的连接节点，包括设置在柱内的第二钢套筒和第三钢套筒，第二钢套筒、第三钢套筒侧面均焊接有连接钢筋，位于上方的连接钢筋延伸到梁的下端面时，弯折插入到梁内；位于下方的连接钢筋延伸到梁的上端面时，弯折插入到梁内；梁与梁之间的连接节点，位于梁的跨中。本连接节点，用少量钢筋实现梁、柱节点的锚固连接，克服竹木材料不宜弯折的缺点。

Description

无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点、框架结构及方法

技术领域

本发明涉及无机胶复合竹木建筑领域，具体涉及一种无机胶复合竹木结构梁柱节点、复合竹木框架结构及连接方法。

背景技术

竹材和木材是所有建筑材料中独有的能够天然生长，符合可持续发展对环境友好的绿色材料。与木材相比，竹子生长4年即可成材利用，强度也高于木材，在当今国内建筑用木材被砍伐殆尽时，竹子利用更显重要。还需强调指出的是，竹建筑由于重量轻、强度高，具有非常良好的抗震能力。我国是世界上最主要的产竹地域，竹林面积近全球的1/3，超过700万公顷，竹产业年产值达2000多亿元，从业人员近800万，不论竹类资源、竹林面积、蓄积量和产量均占全球之首。通过集约化经营的每公顷竹林，每年可吸收二氧化碳46吨。

传统建筑业主要以钢筋、混凝土和黏土砖为材料。这些材料的制备不仅消耗大量砂、石、黏土等不可再生资源，而且消耗大量能源，排出二氧化碳，与我国绿色环保，实现“碳中和”的目标背道而驰，因此是不可持续的。

在现有专利ZL202010239326.5、ZL202010239335.4等提出了利用氧化镁，七水硫酸镁，硅灰，硅溶胶，硅酸锂，硅酸钠，柠檬酸，微晶纤维素，纳米纤维素晶须，氨基三亚甲基膦酸，水等组分生产的无机胶制备竹木的方法。但这些材料生产的梁、柱等构件性能不同于传统的竹、木构件，也不同于钢筋混凝土构件。如何实现这些构件的连接形成完整的结构体系是需要亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提出了一种无机胶制备的竹木梁柱构件，具体的，提出一种无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点、框架结构及连接方法。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，包括柱与柱之间的连接节点、柱与梁之间的连接节点、梁与梁之间的连接节点；

所述的柱与柱之间的连接节点，包括设置在第一柱内的第一钢套筒，所述的第一钢套筒的侧面焊接有连接钢筋，连接钢筋延伸到第二柱内；

所述的柱与梁之间的连接节点，包括设置在柱内的第二钢套筒和第三钢套筒，所述的第二钢套筒、第三钢套筒侧面均焊接有连接钢筋，位于上方的连接钢筋延伸到梁的下端面时，弯折插入到梁内；位于下方的连接钢筋延伸到梁的上端面时，弯折插入到梁内；

所述的梁与梁之间的连接节点，位于梁的跨中。

作为进一步的技术方案，所述的梁与梁之间的连接节点包括位于第一梁上的竖向凸头、位于第二梁上的竖向凹槽，在竖向凸头和竖向凹槽配合且通过水平连接销相连。

作为进一步的技术方案，在第一梁、第二梁连接处的前后面上设有一个预埋钢板；预埋钢板与第一梁、第二梁的表面平行，且位于前面的两个预埋钢板通过外包钢板焊接，位于后面的两个预埋钢板通过外包钢板焊接。

作为进一步的技术方案，在第一柱、第二柱连接处的前后面或/和左右面上设有一个预埋钢板；预埋钢板与第一柱、第二柱的表面平行，且位于前面、后面、左面或/和右面的两个预埋钢板通过对应的外包钢板焊接。

作为进一步的技术方案，所述的第二柱的端部设有预留孔道，连接钢筋与预留孔道之间注入有无机胶。

作为进一步的技术方案，第一钢套筒、第二钢套筒、第三钢套筒为方形或者圆形钢套筒。

第二方面，本发明还提供了一种复合竹木框架结构，其包括前面所述的连接节点。

第三方面，本发明还提供了一种复合竹木框架结构的组装方法，包括以下步骤：

1)提前预制所述的柱、梁；

2)第一节柱安装时，将基础顶预留钢筋插入该柱柱底预留孔道内，插入前在预留孔道内注入无机胶；柱的平面位置和垂直度等校正后，用外包钢板在外侧盖在预埋钢板上，与预埋钢板四周围焊在一起；其他各节柱安装，将下节柱柱顶预留钢筋插入上节柱的预留孔道内，其他步骤与第一节柱相同；

(3)梁的接头连接时，第一梁的竖向凸头与第二梁的竖向凹槽的水平销孔对齐；同时在水平销孔内插入销钉，使梁柱能临时固定；梁校正后，用外包钢板在外侧盖在梁上的预埋钢板上，与预埋钢板四周围焊在一起。

与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：

本发明提供了一种无机胶制备的竹木梁、柱构件的连接节点、连接节点形成的框架结构以及组装方法。本连接节点，用少量钢筋实现梁、柱节点的锚固连接，克服竹木材料不宜弯折的缺点。钢套筒对竹木材料起到较好约束作用，使构件抗压强度进一步提高，而且是锚固钢筋的固定点。梁间的竖向凸头和竖向凹槽接头使构件吊装就位时有较好的竖向自由度，能使柱间连接钢筋插入预留孔道顺利实现。梁接头处水平销钉插入后，形成稳定的临时结构体系，起重机可脱钩，吊装其他构件，提高了工作效率。外包钢板焊接后，接头处形成固端连接，可顺利传递弯矩、剪力、轴力等各种作用。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为梁、柱构件节点连接透视图；

图2为梁、柱构件连接完成后侧视图；

图3为柱上下连接侧视图(连系梁方向预埋件和外包钢板示意图)；

图4为柱上下连接侧视图(框架梁方向预埋件和外包钢板示意图)；

其中，1、柱，2、梁，3、钢套筒，4、连接锚固钢筋，5、竖向凸头，6、竖向凹槽，7、水平销孔，8、预埋钢板，9、锚筋，10、外包钢板，11、围焊焊缝，12、连接钢筋，13、预留孔道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

本实施例针对无机胶制备的竹木梁、柱构件，提出一种新的梁柱构件的连接节点以及具体的连接方法。各个节点以及对应的梁柱连接在一起后，可形成框架结构体系。本实施例中的竹木材料是可再生材料，在梁柱中有非常好的抗拉、抗压强度，可替代传统钢筋混凝土构件中的钢筋。无机胶将竹木材料胶合在一起，起到非常好的抗火、耐腐蚀、虫蛀的效果。

本实施例提出的无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，如图1、图2、图3、图4所示，其包括柱与柱之间的连接节点、柱与梁之间的连接节点、梁与梁之间的连接节点；在整个框架结构中，柱与柱之间通过该实施例中公开的连接节点相连，梁与柱之间通过本实施例中公开的连接节点相连，梁与梁之间通过本实施例中公开的连接节点相连。

柱与柱之间的连接节点如图3、图4所示，包括设置在下柱内的钢套筒3，钢套筒3的侧面焊接有连接钢筋12，连接钢筋12延伸到上柱内；上柱底部设有钢筋孔道；连接钢筋12插入到钢筋孔道内。需要说明的是，每个侧面的连接钢筋可以是一根，或者多根，具体根据实际需要进行设置；且可以是在四个、三个侧面均焊接连接钢筋12，也可以仅在两个相对的侧面焊接连接钢筋12，具体根据实际需要进行设置。

进一步的，在上柱、下柱连接处的前后面或/和左右面上各设有一个预埋钢板16；预埋钢板16与上柱、下柱的表面平行，且位于前面、后面、左面或/和右面的两个预埋钢板16通过对应的外包钢板17焊接。本实施例中，仅仅在前后面上设置有预埋钢板16；一共设置了四个预埋钢板，当然不难理解的，在其他实施例中，还可以在左右面上，或者左右前后面上均设置。

柱与梁之间的连接节点如图1所示，包括设置在柱内的两个钢套筒3；两个钢套筒3侧面均焊接有连接钢筋，位于上方的连接钢筋延伸到梁的下端面时，弯折插入到梁内；位于下方的连接钢筋延伸到梁的上端面时，弯折插入到梁内；

所述的梁与梁之间的连接节点如图1所示，位于梁的跨中，梁与梁之间的连接节点包括位于第一梁上的竖向凸头5、位于第二梁上的竖向凹槽6，竖向凸头5和竖向凹槽6配合且通过水平连接销相连。在梁的连接处的前后面上设有一个预埋钢板8(即在第一梁的前后面上设有一个预埋钢板8，在第二梁的前后面上设有一个预埋钢板8)；预埋钢板8与第一梁、第二梁的表面平行，且位于两个梁前面的两个预埋钢板8通过外包钢板10焊接，位于两个梁后面的两个预埋钢板通过外包钢板10焊接。

进一步的，本实施例还提供了一种上述梁柱间连接节点的制作方法，具体步骤如下：

一、构件制作

(1)由于该梁柱构件现阶段只能在工厂生产，施工现场组装。考虑构件运输、吊装、配装等工艺要求，在柱构件制备时，为了减少竖向接头，通常二至三层楼高度的柱作为一个标准节制作；为减少柱与梁的接头，柱和半跨梁整体制作，梁的接头设置在梁的跨中。

(2)在柱1内且靠近梁端部位置上下各设置一个钢套筒3；进一步的，在靠近柱与柱的连接处的位置也设有钢套筒3；竹筋和木条箍在钢套筒3内，沿钢套筒3周边均匀分散。另外，柱接头处的连接钢筋，以及梁、柱间的锚固钢筋4端部都要焊接在钢套筒3上。钢套筒3的作用不仅对竹筋和木条形成约束，提高其受压承载力，而且梁2上、下两端钢套筒3可能承受一定剪力，并且提高锚固钢筋的锚固性能。钢套筒3可以是方形套筒，也可以是圆形套筒，在本实施例中，公开的是方形套筒。

(3)在柱的接头处设置竖向连接钢筋，钢筋下部预埋在下段柱内，并焊接在钢套筒侧面；上段柱底部需预留相应位置和深度的钢筋孔道，钢筋下部用于后期连接时，插入到该钢筋孔道内，具体的，如图4所示，在下面柱的上部预设一个钢套筒，钢套筒的前后左右四个侧面均至少焊接一根钢筋，在上面柱的下部设有钢筋孔道；

(4)梁、柱间设置锚固钢筋。在本实施例中，如图1所示，在右侧柱的中间位置上下设有两个钢套筒，在下钢套筒的两个相对的侧面各焊接有至少一根竖向钢筋，该竖向钢筋延伸至靠近梁2-1的顶面处时，弯折后伸入梁2-1内一定锚固长度；在上钢套筒的两个相对的侧面各焊接有至少一根竖向钢筋，该竖向钢筋延伸至靠近梁2-1底面处时，弯折后伸入梁2-1内一定锚固长度；同样的，左侧柱与梁2-2采用完全相同的连接方式。

(5)梁跨中接头处，其中一节梁的端部制作成竖向凸头，另一节梁的端部制作成竖向凹槽，竖向凸头、竖向凹槽的侧面设置水平销孔，且竖向凸头厚度比竖向凹槽宽度略小，以便安装时顺利插入。在本实施例中，在梁2-1的端部设置竖向凹槽6，在梁2-2的端部设置竖向凸起5，所述的竖向凸起5插装在竖向凹槽6内，在竖向凸起5和竖向凹槽6上均设有水平销孔。

(6)在柱的接头两端四个侧面以及梁的接头两端竖向两个侧面均预埋一个钢板，且预埋钢板外表面与构件表面平齐，基础顶面也需要在四个侧面预埋钢板，以备与底层柱连接。梁有竖向凹槽一侧的预埋钢板也要留设水平销孔。

在本实施例中，如图1所示，在梁2-1、梁2-2的前后两个侧面各设有一个预埋钢板8，预埋钢板8通过锚筋与梁2-1、梁2-2相连；预埋钢板外表面与梁2-1、梁2-2表面平齐；如图3所示，在上下两个柱的接头处的前后两个侧面均设有一个预埋钢板14，预埋钢板14通过锚筋与各自对应的上下两个柱相连；预埋钢板外表面与上下两个柱的表面平齐。

二、结构安装

(1)第一节柱安装时，将基础顶预留钢筋插入该柱的柱底预留孔道内，插入前在预留孔道内注入无机胶。柱的平面位置和垂直度等校正后，用外包钢板在外侧盖在预埋钢板上，与预埋钢板四周围焊在一起。其他各节柱安装，将下节柱柱顶预留钢筋插入上节柱的预留孔道内，其他步骤与第一节柱相同。

(2)梁的接头连接时，一侧梁的竖向凸头与另一侧梁的竖向凹槽的水平销孔对齐。同时在水平销孔内插入销钉，使梁柱能临时固定，为后续校正和外包钢板焊接创造条件。

(3)梁校正后，用外包钢板在外侧盖在预埋钢板上，与预埋钢板四周围焊在一起。

(4)梁、柱安装完成后，再进行楼板安装等后续工作。

本连接节点，用少量钢筋实现梁、柱节点的锚固连接，克服竹木材料不宜弯折的缺点。钢套筒对竹木材料起到较好约束作用，使构件抗压强度进一步提高，而且是锚固钢筋的固定点。梁间的竖向凸头和竖向凹槽接头使构件吊装就位时有较好的竖向自由度，能使柱间连接钢筋插入预留孔道顺利实现。梁接头处水平销钉插入后，形成稳定的临时结构体系，起重机可脱钩，吊装其他构件，提高了工作效率。外包钢板焊接后，接头处形成固端连接，可顺利传递弯矩、剪力、轴力等各种作用。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

Claims (9)

1.无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，其特征在于，包括柱与柱之间的连接节点、柱与梁之间的连接节点、梁与梁之间的连接节点；

所述的柱与柱之间的连接节点，包括设置在第一柱内的第一钢套筒，所述的第一钢套筒的侧面焊接有连接钢筋，连接钢筋延伸到第二柱内；

所述的柱与梁之间的连接节点，包括设置在柱内的第二钢套筒和第三钢套筒，所述的第二钢套筒、第三钢套筒侧面均焊接有连接钢筋，位于上方的连接钢筋延伸到梁的下端面时，弯折插入到梁内；位于下方的连接钢筋延伸到梁的上端面时，弯折插入到梁内；

所述的梁与梁之间的连接节点，位于梁的跨中。

2.如权利要求1所述的无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，其特征在于，所述的梁与梁之间的连接节点包括位于第一梁上的竖向凸头、位于第二梁上的竖向凹槽，在竖向凸头和竖向凹槽配合且通过水平连接销相连。

3.如权利要求2所述的无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，其特征在于，在第一梁、第二梁连接处的前后面上设有一个预埋钢板；预埋钢板与第一梁、第二梁的表面平行，且位于前面的两个预埋钢板通过外包钢板焊接，位于后面的两个预埋钢板通过外包钢板焊接。

4.如权利要求1所述的无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，其特征在于，在第一柱、第二柱连接处的前后面或/和左右面上设有一个预埋钢板；预埋钢板与第一柱、第二柱的表面平行，且位于前面、后面、左面或/和右面的两个预埋钢板通过对应的外包钢板焊接。

5.如权利要求1所述的无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，其特征在于，所述的第二柱的端部设有预留孔道，连接钢筋与预留孔道之间注入有无机胶。

6.如权利要求1所述的无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，其特征在于，第一钢套筒、第二钢套筒、第三钢套筒为方形或者圆形钢套筒。

7.如权利要求1所述的无机胶复合竹木结构中梁柱间连接节点，其特征在于，竹筋和木条箍在柱的钢套筒内，沿钢套筒周边均匀分散。

8.一种复合竹木框架结构，其特征在于，其包括权利要求1-7任一所述的连接节点。

9.一种如权利要求8所述的复合竹木框架结构的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)提前预制所述的柱、梁；

2)第一节柱安装时，将基础顶预留钢筋插入该柱柱底预留孔道内，插入前在预留孔道内注入无机胶；柱的平面位置和垂直度等校正后，用外包钢板在外侧盖在预埋钢板上，与预埋钢板四周围焊在一起；其他各节柱安装，将下节柱柱顶预留钢筋插入上节柱的预留孔道内，其他步骤与第一节柱相同；

(3)梁的接头连接时，第一梁的竖向凸头与第二梁的竖向凹槽的水平销孔对齐；同时在水平销孔内插入销钉，使梁柱能临时固定；梁校正后，用外包钢板在外侧盖在梁上的预埋钢板上，与预埋钢板四周围焊在一起。

Images