CN113323478B - 一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢‑木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，包括十字型内芯构件、钢套管、木约束板、薄木板、无粘结材料和强度砂浆，十字型内芯构件设置在钢套管内部，木约束板设置在钢套管的外表面，薄木板设置在木约束板的外表面，无粘结材料粘结在十字型内芯构件的外表面，无粘结材料的厚度为1mm，无粘结材料的材质为橡胶层或者硅胶层，强度砂浆浇筑在钢套管的内部，木约束板均为L形。该钢‑木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件中，两个相邻的木约束板通过卡槽与卡块的相互适配以及连接孔和连接杆的相互适配来加固连接，不仅避免了两板之间的相互滑脱现象，也避免了使用外部螺栓对木约束板连接时产生的劈裂以及剪切破坏。

Description

一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件

技术领域

本发明属于防屈曲构件技术领域，具体为一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件。

背景技术

防屈曲支撑是一种新型耗能抗震支撑形式，在构造上通常由内核钢芯、外约束单元和两者之间的无粘结隔离材料三部分组成。内核心构件是支撑中的主要受力构件，通常用屈服点较低的钢材，其与主体结构相连，在弹性变形范围内为结构提供抗侧刚度。外围约束套管为内核钢芯提供侧向约束，防止内核钢芯发生受压屈曲。目前常见的外约束构件有圆形或矩形素混凝土截面、钢管截面、钢筋混凝土截面、全钢截面等。无粘结材料用来减小内核心与外围约束套管两者之间的摩擦力，防止外围约束构件承担轴向荷载，常见的无粘结材料有橡胶或硅胶层等。

防屈曲支撑进行工作的原理为：在地震作用下支撑的核心构件承担了所有的轴向荷载，核心构件在拉压反复作用下来耗能，而外约束构件提供足够的刚度，限制其受压时发生屈曲，使整体的滞回性能得到了保证。当内核单元受到较大的轴向力时，因为泊松效应的存在，内核芯截面发生横向变形，所以需在内核心和外约束构件设置一定的间隙或一层无粘结材料，避免内核心构件出现环箍现象。

木结构的自重和刚度相比于传统的钢筋混凝土结构小很多，尤其是在支撑方面，木结构和钢筋混凝土结构的自重和刚度并不匹配，因此在木结构中不适合应用传统的的防屈曲支撑。随着现代多层木结构的发展，木质支撑的需求越来越高，然而现有中高层木结构建筑中，木结构支撑耗能能力一般，且连接节点木材容易发生受拉劈裂破坏或者螺栓的剪切破坏。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决传统木质支撑结构支撑耗能能力一般，且连接节点木材容易发生受拉劈裂破坏或者螺栓剪切破坏的问题，提供了一种以木头作为外约束的钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，具备避免木材连接点发生劈裂以及螺栓剪切破坏的优点，可有效地减轻构件的自重，减少环境污染，同时还能改变整个防屈曲支撑结构的动力特性，有更好的抗震效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，包括十字型内芯构件、钢套管、木约束板、薄木板、无粘结材料和强度砂浆，所述十字型内芯构件设置在钢套管内部，木约束板设置在钢套管的外表面，薄木板设置在木约束板的外表面，无粘结材料粘结在十字型内芯构件的外表面，无粘结材料的厚度为1mm，无粘结材料的材质为橡胶层或者硅胶层，强度砂浆浇筑在钢套管的内部，木约束板均为L形，所述木约束板上设置有连接机构。

优选的，所述十字型内芯构件的表面固定连接有限位卡，限位卡远离十字型内芯构件的一侧固定连接在钢套管的内壁上，十字型内芯构件的上下两端均固定连接有十字型连接段，十字型连接段分别延长出钢套管的上下两端，十字型连接段上均开设有螺栓孔。

有益效果：通过开设的螺栓孔进行螺栓连接，使该构件在进行安装时更加的方便快捷，进而提高安装速度以及安装效率；通过设置的无粘结材料，以尽可能减小十字型内芯构件因发生多波屈曲与强度砂浆接触时产生的摩擦阻力，同时无粘结材料能够加大十字型内芯构件与强度砂浆之间的牢固性，进而提高该构件的抗震能力以及屈曲能力。

优选的，所述连接机构包括卡块，卡块固定连接在木约束板的一端，木约束板远离卡块的一端开设有卡槽，卡块与卡槽均为字母T形，木约束板的外表面开设有连接孔，卡块上同样开设有连接孔，连接孔的内部活动卡接有连接杆，卡块的表面与卡槽的内壁上均涂抹有环氧树脂AB胶。

有益效果：对四个木约束板进行拼接时，通过T形卡块与卡槽的定位作用，当卡块插入到卡槽时，木约束板表面的连接孔与卡块上的连接孔重合，连接杆插入至连接孔内，完成木约束板的拼接。同时，由于卡块与卡槽的T形设计增加了两木约束板见的接触面积，使得环氧树脂AB胶的粘结强度变高，故而木约束构件的整体性和稳定性进一步得到提高。

优选的，所述木约束板上开设有连接槽，连接槽的上下内壁上均开设有内置槽，薄木板靠近木约束板的一侧上固定连接有连接块，连接块为横向的字母n字形，连接块的横板上下表面均固定连接有内置块，内置块为半圆形，连接块的材质为具有一定弹性的金属结构。

有益效果：当把薄木板与木约束板组装时，由于内置块的设置，连接块的两个横板将发生一定的相对弯曲，方便内置块进入连接槽内部，随后继续移动连接块至内置块完全卡入内置槽，即完成组装。整个安装过程具有高效率、易组装的优点。同时，薄木板可拆卸的特点使得其在受损便于更换，后期维护更加方便快捷。此外，木质构件还具有自重轻、与周围环境结合融洽、易搬运、绿色环保等特点。

优选的，所述薄木板的上表面开设有两个固定槽，两个固定槽一左一右设置在薄木板的上表面，两个相邻薄木板上的固定槽相互适配，固定槽的内部活动卡接有直角卡块，木约束板与薄木板的数量均为四个，四个木约束板与薄木板上的结构均相同。

有益效果：两薄木板之间设有固定槽且槽内通过直角卡块连接，加强了薄木板间的稳定性和连接强度，进一步提高了构件的整体稳定性，有效减少了薄木板掉落的概率，避免了因薄木板掉落而导致的安全隐患，提高了本支撑的安全系数。

本发明的有益效果在于：

1、该钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，设置在木约束板上的卡槽与卡块均为字母T形，当需要对四个木约束板进行拼接时，可以将一个木约束板上的卡块插入另外一个木约束板上的卡槽来确保木约束板表面的连接孔与卡块上的连接孔相互重合，进而将连接杆插入连接孔的内部，完成对两个相邻的木约束板之间的拼接；由于设置的卡槽与卡块均为字母T形，加大了两个相邻的木约束板之间的连接面积，使两个相邻的木约束板在进行拼接时更加的稳定，进而避免两个相邻的木约束板之间出现脱离的现象，同时通过卡槽与卡块的相互适配以及连接孔和连接杆的相互适配，避免了使用外部螺栓对木约束板连接时产生的劈裂以及剪切破坏。

2、该钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，通过在卡块与卡槽上涂抹的环氧树脂AB胶，使该构件在使用的过程中更加的稳定，同时可以使卡块卡接在卡槽的内部时，与卡槽锁死，进而更好的保证连接效果，进一步增强约束构件的整体性。

3、该钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，当需要对薄木板进行安装时，可将连接块插入连接槽的内部，由于内置块的设置，连接块的两个横板发生一定的相对弯曲，随着连接块不断的移动，内置块卡入内置槽的内部，完成对薄木板与木约束板之间的固定。提高了安装效率以及安装速度，同时通过设置的薄木板与木约束板之间通过连接槽与连接块进行固定，当薄木板受损时，可以对其进行拆卸更换，使后期的维护更加方便快捷。

4、该钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，通过设置的薄木板使该构件能够与周围环境进行更好的相融，进而增添其美观性能，同时通过薄木板以及木约束板作为构件的外约束，较于传统的钢筋混凝土而言，自重极轻，极大减轻构件自重，且现场安装时易于搬运，使用可再生的木材来代替传统的混凝土，满足了绿色建筑要求。

5、该钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，通过设置的两个相邻的薄木板上的固定槽的内部活动卡接有直角卡块，加强了两个相邻的薄木板之间的稳定性，进而避免了薄木板发生脱落现象，增强了四个薄木板之间的连接强度，提高了该构件的整体稳定性能，减少了薄木板掉落造成的损伤。同时还避免了薄木板脱落后对行人砸伤的隐患，进而提高使用时的安全系数。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件结构示意图；

图2为本发明一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件俯视图；

图3为本发明中木约束板结构示意图；

图4为本发明中卡块与卡槽结构示意图；

图5为本发明中十字型内芯构件结构示意图；

图6为本发明图3中A处结构放大示意图；

图7为本发明图3中B处结构放大示意图；

图8为本发明图1中C处结构放大示意图；

图9为本发明中薄木板结构示意图；

图10为本发明中连接块结构示意图。

附图标记：1十字型内芯构件、101限位卡、102十字型连接段、103螺栓孔、2钢套管、3木约束板、301卡块、302卡槽、303连接孔、304连接杆、4薄木板、5无粘结材料、6强度砂浆、7环氧树脂AB胶、8连接槽、9连接块、10内置槽、11内置块、12直角卡块、13固定槽。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1-图10，本发明提供一种技术方案：一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，包括十字型内芯构件1、钢套管2、木约束板3、薄木板4、无粘结材料5和强度砂浆6，十字型内芯构件1设置在钢套管2内部，木约束板3设置在钢套管2的外表面，薄木板4设置在木约束板3的外表面，无粘结材料5粘结在十字型内芯构件1的外表面，无粘结材料5的厚度为1mm，无粘结材料5的材质为橡胶层或者硅胶层，强度砂浆6浇筑在钢套管2的内部，薄木板4的数量为四个，木约束板3的数量同样为四个，四个木约束板3均为L形。

十字型内芯构件1的表面固定连接有限位卡101，限位卡101远离十字型内芯构件1的一侧固定连接在钢套管2的内壁上，十字型内芯构件1的上下两端均固定连接有十字型连接段102，十字型连接段102上均开设有螺栓孔103，十字型连接段102分别延长出钢套管2的上下两端，通过螺栓孔103螺栓连接两端连接构件，使该构件在进行安装时更加的方便快捷，进而提高安装速度以及安装效率。十字型内芯构件1的上、下、左、右两个端面均需均匀的涂抹无粘结材料5，当高强度砂浆6注入钢套管2内后，由于无粘结材料5的润滑作用，可降低接触时的摩擦阻力。且无粘结材料5能够加大十字型内芯构件1与强度砂浆6之间的牢固性，进而提高该构件的抗震能力以及屈曲能力。

木约束板3的两端分别固定连接有卡块301与开设的卡槽302，卡块301与卡槽302均为字母T形，木约束板3的外表面开设有连接孔303，卡块301上同样开设有连接孔303，连接孔303的内部活动卡接有连接杆304。对四个木约束板3进行拼接时，首先将木约束板3上的卡块301插入另一个木约束板3上的卡槽302内，使得木约束板3表面的连接孔303与卡块301上的连接孔303相互重合，之后将连接杆304插入至连接孔303内，完成木约束板3的组装。需要注意的是，为防止两个相邻的木约束板3脱离，同时在卡块301与卡槽302上涂抹环氧树脂AB胶7。

木约束板3上开设有连接槽8，连接槽8的上下内壁上均开设有内置槽10，薄木板4靠近木约束板3的一侧上固定连接有连接块9，连接块9为横向的字母n字形，连接块9的横板上下表面均固定连接有内置块11，内置块11为半圆形，连接块9的材质为具有一定弹性的金属结构，四个木约束板3上的结构均相同。对薄木板4进行安装时，首先应该将连接块9插入至连接槽8内部，直至内置块11完全进入连接槽8内部，并完全卡进内置槽10，完成薄木板4与木约束板3之间的固定。当薄木板4受损时，可以对其进行拆卸更换，进而使后期的维护更加方便快捷，同时通过设置的薄木板4进而使该构件能够与周围环境进行更好的相融，进而增添其美观性能，同时通过薄木板4以及木约束板3作为构件的外约束，进而较于传统的钢筋混凝土而言，自重极轻，极大减轻构件自重，现场安装时易于搬运，以及用可再生的木材代替传统的混凝土，满足绿色建筑要求。

四个薄木板4的上表面均开设有两个固定槽13，两个固定槽13呈一左一右设置在薄木板4的上表面，两个相邻的薄木板4上的固定槽13相互适配，固定槽13的内部活动卡接有直角卡块12，通过设置的两个相邻的薄木板4上的固定槽13的内部活动卡接有直角卡块12，当两薄木板4对齐时，只需要将直角卡块12插入至固定槽13内部，完成薄木板的固定。进而加强两个相邻的薄木板4之间的稳定性，避免薄木板4发生脱落的现象，增强四个薄木板4之间的连接强度，提高该构件的整体稳定性能，减少薄木板4掉落造成的损伤，同时避免薄木板4脱落后对行人砸伤的隐患，进而提高使用时的安全系数。

该钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，具有以下优点：

1、通过开设的螺栓孔103，进而使该构件在进行安装时更加的方便快捷，进而提高安装速度以及安装效率，通过设置的无粘结材料5，以尽可能减小十字型内芯构件1因发生多波屈曲与强度砂浆6接触时产生的摩擦阻力，同时无粘结材料5能够加大十字型内芯构件1与强度砂浆6之间的牢固性，进而提高该构件的抗震能力以及屈曲能力。

2、通过设置在木约束板3上的卡槽302与卡块301均为字母T形，进而当需要对四个木约束板3进行拼接时，进而可以将一个木约束板3上的卡块301插入另外一个木约束板3上的卡槽302，进而木约束板3表面的连接孔303与卡块301上的连接孔303相互重合，进而将连接杆304插入连接孔303的内部，进而完成对两个相邻的木约束板3之间的拼接，通过设置的卡槽302与卡块301均为字母T形，进而加大了两个相邻的木约束板3之间的连接面积，进而使两个相邻的木约束板3在进行拼接时更加的稳定，进而避免两个相邻的木约束板3之间出现脱离的现象，同时通过在卡块301与卡槽302上涂抹的环氧树脂AB胶7，进而进一步增强约束构件的整体性，进而使该构件在使用的过程中更加的稳定。

3、当需要对薄木板4进行安装时，进而将连接块9插入连接槽8的内部，进而由于内置块11的设置，连接块9的两个横板发生一定的相对弯曲，进而内置块11进入至连接槽8的内部，进而随着连接块9不断的移动，进而内置块11卡入内置槽10的内部，进而完成对薄木板4与木约束板3之间的固定，进而提高安装效率以及安装速度，同时通过设置的薄木板4与木约束板3之间通过连接槽8与连接块9进行固定，进而当薄木板4受损时，可以对其进行拆卸更换，进而使后期的维护更加方便快捷，同时通过设置的薄木板4进而使该构件能够与周围环境进行更好的相融，进而增添其美观性能，同时通过薄木板4以及木约束板3作为构件的外约束，进而较于传统的钢筋混凝土而言，自重极轻，极大减轻构件自重，现场安装时易于搬运，以及用可再生的木材代替传统的混凝土，满足绿色建筑要求。

4、通过设置的两个相邻的薄木板4上的固定槽13的内部活动卡接有直角卡块12，进而加强两个相邻的薄木板4之间的稳定性，进而避免薄木板4发生脱落的现象，进而增强四个薄木板4之间的连接强度，进而提高该构件的整体稳定性能，减少薄木板4掉落造成的损伤，同时避免薄木板4脱落后对行人砸伤的隐患，进而提高使用时的安全系数。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，包括十字型内芯构件(1)、钢套管(2)、木约束板(3)、薄木板(4)、无粘结材料(5)和强度砂浆(6)，其特征在于：所述十字型内芯构件(1)设置在钢套管(2)内部，木约束板(3)设置在钢套管(2)的外表面，薄木板(4)设置在木约束板(3)的外表面，无粘结材料(5)粘结在十字型内芯构件(1)的外表面，强度砂浆(6)浇筑在钢套管(2)的内部，木约束板(3)均为L形，所述木约束板(3)上设置有连接机构；所述连接机构包括卡块(301)，卡块(301)固定连接在木约束板(3)的一端，木约束板(3)远离卡块(301)的一端开设有卡槽(302)，卡块(301)与卡槽(302)均为字母T形，木约束板(3)的外表面开设有连接孔(303)，卡块(301)上同样开设有连接孔(303)，连接孔(303)的内部活动卡接有连接杆(304)；所述十字型内芯构件(1)的表面固定连接有限位卡(101)，限位卡(101)远离十字型内芯构件(1)的一侧固定连接在钢套管(2)的内壁上；所述木约束板(3)上开设有连接槽(8)，连接槽(8)的上下内壁上均开设有内置槽(10)，薄木板(4)靠近木约束板(3)的一侧上固定连接有连接块(9)，连接块(9)为横向的字母n字形，连接块(9)的横板上下表面均固定连接有内置块(11)；所述薄木板(4)的上表面开设有两个固定槽(13)，两个固定槽(13)呈一左一右设置在薄木板(4)的上表面，两个相邻的薄木板(4)上的固定槽(13)相互适配，固定槽(13)的内部活动卡接有直角卡块(12)。

2.根据权利要求1所述的一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述十字型内芯构件(1)的上下两端均固定连接有十字型连接段(102)，十字型连接段(102)分别延长出钢套管(2)的外上下两端，十字型连接段(102)上均开设有螺栓孔(103)。

3.根据权利要求1所述的一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述卡块(301)的表面与卡槽(302)的内壁上均涂抹有环氧树脂AB胶(7)。

4.根据权利要求1所述的一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述内置块(11)为半圆形，连接块(9)的材质为具有弹性的金属结构。

5.根据权利要求1所述的一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述木约束板(3)与薄木板(4)的数量均为四个，四个木约束板(3)与薄木板(4)上的结构均相同。

6.根据权利要求1所述的一种钢-木混合轻质化装配式防屈曲支撑构件，其特征在于：所述无粘结材料(5)的厚度为1mm，无粘结材料(5)的材质为橡胶层或者硅胶层。

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