CN113431362A - 一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件及其制作方法。将U形及环形FRP布环绕木构架后，利用结构胶将其固定，再安装U形及叉形钢条，利用螺丝刀将木螺丝旋进预留的孔洞。本发明在节点处布置FRP布以提高木构架节点抗拉能力承当第一道防线，同时设置的环柱U形钢条在增强木构架节点抗拉能力上承当第二道防线；加固装置中布置在钢条上的木螺丝为木构架节点提供抗剪能力承当第一道防线，同时设置在两侧的叉形钢条极大的增强了节点处刚度，作为一个耗能元件以提高节点处的抗剪能力，承当第二道防线。同时在梁上加固件端部设置环梁U形钢条，同时在节点处设置叉形钢条。该连接件组装简便，加固效果好对木材损坏少。

Description

一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件及其制 作方法

技术领域

本发明公开了一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件及其制作方法，属于建筑结构加固领域。

背景技术

在我国古建筑中木结构独树一帜，具有极高的文化、历史和社会价值，经过长时间的演变和经验技术的积累，主要形成了穿斗式、抬梁式及井干式等连接构造形式，这得益于木材资源的丰富和木结构良好的加工特性。榫卯节点是木结构建筑中常采用的连接方式，它是一种利用凹凸部位相结合的构造，包括透榫、半榫、箍头榫等多种类型。

由于木材存在徐变大、易老化变形的特点，在自然作用(地震、台风、雨水侵蚀等)或者人为作用下容易造成各种破坏，主要会出现构件损坏、节点破坏、整体倒塌等破坏形式。历次震害现象表明，在节点处产生的破坏尤为严重，经常出现拔榫、折榫、变形等情况，因此在木结构节点处必须进行有效的加固。

传统对木结构加固的方法主要有扁钢加固、扒钉加固及碳纤维布加固等，这些加固方式在一定程度上都能阻止木结构节点产生破坏，能有效增强节点的抗拔出及抗剪能力，但是也存在着各自的缺陷。扁钢与扒钉加固需要贯穿木构件，对木结构损坏较大，影响了结构整体强度，碳纤维布加固主要应用于节点损坏较小处，对于一些复杂节点加固，施工难度较大。

发明内容

针对现有木结构节点加固技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件及其制作方法，以解决现有木结构节点加固构件中存在的对木结构构件损坏较大、组装难度大、加固效果差等问题。

本发明的目的通过以下技术方案实现，一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件及其制作方法，包括木柱(1)，木梁(2)，U形FRP防护布(3)，环形FRP防护布(4)，环柱U形钢条(5)，环梁U形钢条(6)，叉形钢条(7)，木螺丝(8)。首先将U形FRP防护布环绕柱端，并将其延长至梁端指定长度，利用结构胶将其粘牢固定，再将环形FRP防护布包裹梁端，环绕一周，利用结构胶将其固定。然后在U形钢条上相应位置为木螺丝穿孔预留孔洞，并将其安装在梁端及柱端的指定位置，在加固件柱端的上下部安装两个环柱U形钢条，再在梁上加固件端部上下安装两个环梁U形钢条，上下错层相交，最后将预制好的叉形钢板条安装上预定位置，以上利用螺丝刀将木螺丝旋进木构件中将其固定即可，具体位置情况见图1。

所述的木柱(1)及木梁(2)采用常见的松木或杉木制成，根据具体需求制成相关尺寸，木梁(2)截面宽度和与之贴齐的木柱宽度相等，节点构造形式可以采用常见的透榫、半榫等，具体情况见图1。

所述的U形FRP防护布(3)采用纤维增强复合材料，其尺寸由所需要加固的木构件来定，宽度与木梁(2)高度一致，长度需满足环绕柱端一周并延长至梁端指定位置。利用结构胶将其粘牢固定，可增强梁柱之间的连接，提高构件整体性，具体情况见图5。

所述的环形FRP布(4)采用增强复合材料，其宽度由节点处所需抵抗承载力计算得出，与U形FRP布在梁端延长的长度一致。通过环形FRP布缠绕梁端一圈，把U形FRP布与木梁固定，利用结构胶将其粘牢牢固，增强结构的整体性，具体见图6。

所述的环柱U形钢条(5)采用Q345级热轧钢材，尺寸由需加固的木构架尺寸结合节点所需的抵抗承载力计算得出，同时其侧面长度也等于从柱边至梁上环形FRP布端部的距离。在环柱U形钢条上部的相应位置预留孔洞，方便后续木螺丝的连接，具体见图7。

所述的环梁U形钢条(6)采用Q345级热轧钢材，将其加工完成后布置在梁上加固件端部，上下错层相交，其尺寸由需加固的木梁尺寸与安装处实际所需抵抗承载力计算得出。在其上部相应位置处要预留孔洞，方便后续木螺丝的连接，具体见图8。

所述的叉形钢条(7)采用Q345级热轧钢材，其尺寸与加固件配套，同时也要考虑木构架节点处实际所需的抵抗承载力，将其设置在节点处，在加固件两侧各安装一个，以增强节点刚域，提高节点承载能力。在其上部相应位置处预留孔洞，方便后续利用木螺丝将其与加固件固定。具体见图9。

所述的木螺丝(8)采用上有专用的木螺钉用螺纹，其相关的规格尺寸由所需加固的木构架来定，利用木螺丝旋进矩形钢条上预留的孔洞，将其旋紧固定，完成加固件的安装。具体见图1。

本发明制作方法，其具体做法如下：

第一步：根据木构架节点处所需的抵抗承载力，计算出其梁端需要加固的长度范围，然后购买相应尺寸的纤维增强复合材料，将其裁剪成U形FRP布(3)与环形FRP布(4)。其中U形FRP布宽度与梁高一致，长度要延长至根据抵抗承载力计算出的长度范围，环形FRP布缠绕木梁一圈，其宽度与梁端计算出的加固范围一致。

第二步：利用结构胶将U形FRP布及环形FRP布粘结在相应位置，其中环形FRP布缠绕在U形FRP布之上，将其整体固定。

第三步：在工厂车间加工U形钢条(5)(6)，首先购买相应尺寸的成品热轧钢，根据所需加固的木构架尺寸及上面根据抵抗承载力计算出的需加固的长度范围来确定钢条的具体尺寸，在钢条的相应位置预留孔洞，将其边缘进行打磨平整。

第四步：在工厂车间加工叉形钢条(7)，购买相应尺寸的成品热轧钢，根据节点处实际所需的抵抗承载力及需要配套的加固件来确定叉形钢条尺寸信息，加工完后在其上相应位置预留孔洞，并将其边缘打磨平整。

第五步：购买相应规格的木螺丝(8)，将U形钢条(5)(6)及叉形钢条(7)安装在木构架的对应位置，利用螺丝刀将木螺丝旋进钢条上预留的孔洞，将其旋紧固定，即完成了制作及安装的过程。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1.对木结构损坏少，能较好的保存结构的整体性能。本发明涉及的加固装置安装的过程只需要利用木螺丝旋进木结构将加固件固定在构架上，不需要贯穿木结构，对结构损坏程度小，能较好的保存木材的基本性能。

2.组装简便，施工效率高。本发明涉及的加固装置将U形及环形FRP布环绕木构架后，利用结构胶将其固定，再将U形及叉形钢条安装在相应位置，利用螺丝刀将木螺丝旋进预留的孔洞，旋紧牢固即可。钢条及FRP布都需要提前预制好，没有传统加固方式中焊接处理，操作施工过程便利，安全性高。

3.有多道防线提供较大的抵抗承载力。本发明涉及的加固装置中在节点处布置FRP布以提高木构架节点抗拉能力承当第一道防线，同时设置的环柱U形钢条在增强木构架节点抗拉能力上承当第二道防线；加固装置中布置在钢条上的木螺丝为木构架节点提供抗剪能力承当第一道防线，同时设置在两侧的叉形钢条极大的增强了节点处刚度，作为一个耗能元件以提高节点处的抗剪能力，承当第二道防线。

4.加固件整体性强。本发明涉及的加固装置在梁上加固件端部设置环梁U形钢条，同时在节点处设置叉形钢条，极大的增强了构件的几何稳定性，增强了结构整体抵抗承载力。

附图说明：

图1为本发明的构件整体示意图

图2为本发明的构件整体结构正视图

图3为本发明的构件整体结构俯视图

图4为本发明的构件整体结构侧视图

图5为本发明的U形FRP布示意图

图6为本发明的环形FRP布示意图

图7为本发明的环柱U形钢条示意图

图8为本发明的环梁U形钢条示意图

图9为本发明的叉形钢条示意图

附图代号说明：木柱(1)，木梁(2)，U形FRP防护布(3)，环形FRP防护布(4)，环柱U形钢条(5)，环梁U形钢条(6)，叉形钢条(7)，木螺丝(8)

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述

如图1～7所示，一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件及其制作方法，包括木柱(1)，木梁(2)，U形FRP防护布(3)，环形FRP防护布(4)，环柱U形钢条(5)，环梁U形钢条(6)，叉形钢条(7)，木螺丝(8)。

一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件，其特征在于：包括木柱(1)，木梁(2)，U形FRP防护布(3)，环形FRP防护布(4)，环柱U形钢条(5)，环梁U形钢条(6)，叉形钢条(7)，木螺丝(8)。将U形及环形FRP布环绕木构架后，利用结构胶将其固定，再将U形及叉形钢条安装在相应位置，利用螺丝刀将木螺丝旋进预留的孔洞，旋紧牢固即可。

作为优选，所述的U形及环形FRP布采用纤维复合材料，首先我们根据节点处所需的抵抗承载力及《古建筑木结构维护与加固技术规范》计算出梁端需要加固的长度范围，U形FRP布环绕柱端延长至梁端需加固处，其宽度与木梁高度一致，利用结构胶将其粘结牢固；环形FRP布环绕梁端一周，包裹住U形FRP布，其宽度与木梁上需加固的长度一致，同样利用结构胶将其粘结牢固。所述的环柱U形钢条采用Q345级热轧钢材，在节点两侧上下各安装两个，其加固的长度从柱端延至计算出的梁上需加固的长度处，其宽度由节点实际承受荷载情况及《古建筑木结构维护与加固技术规范》求得。所述的环梁U形钢条采用Q345级热轧钢材，设置在梁上加固件端部，上下错层相交，其尺寸由需加固的木梁尺寸与安装处实际所需抵抗承载力计算得出。所述的叉形钢条(7)采用Q345级热轧钢材，在加固件两侧各安装一个，以增强节点刚域，提高节点承载能力。在以上加工完成的钢条上部相应位置处预留孔洞，方便后续利用木螺丝将其与加固件固定。所述的木螺丝上有专用的木螺钉用螺纹，利用螺丝刀将其旋进木构架中，旋紧固定即可，它为整体结构提供抗剪能力，所布置的位置、数量及规格由节点处实际持荷能力与《木螺丝技术标准》来定。

采用本发明所述的用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件具有整体性好、组装简便安全性高、对木材损坏少、加固效果好等优势，是适用于当前木结构节点加固的一种新型装置。

以上是本发明的一个典型实施例，并未做详细的叙述，凡是依据使用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件，其特征在于：包括木柱(1)，木梁(2)，U形FRP防护布(3)，环形FRP防护布(4)，环柱U形钢条(5)，环梁U形钢条(6)，叉形钢条(7)，木螺丝(8)；首先将U形FRP防护布(3)环绕柱端，并将其延长至梁端指定长度，利用结构胶将其粘牢固定，再将环形FRP防护布包裹梁端，环绕一周，利用结构胶将其固定；然后在环柱U形钢条(5)，环梁U形钢条(6)上为木螺丝穿孔预留孔洞，并将其安装在木构架梁端及柱端，在加固件柱端的上下部安装两个环柱U形钢条(5)，再在梁上加固件端部上下安装两个环梁U形钢条(6)，上下错层相交，最后将预制好的叉形钢条(7)安装在节点中心处，以上利用螺丝刀将木螺丝旋进木构件中将其固定即可。

2.根据权利要求1所述的用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件，木柱(1)及木梁(2)采用松木或杉木制成，木梁(2)截面宽度和与之贴齐的木柱宽度相等，节点构造形式采用透榫、半榫。

3.根据权利要求1所述的用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件，U形FRP防护布(3)采用纤维增强复合材料，宽度与木梁(2)高度一致，长度需满足环绕柱端一周并延长至梁端指定位置；利用结构胶将其粘牢固定，增强梁柱之间的连接，提高构件整体性。

4.根据权利要求1所述的用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件，环形FRP布(4)采用增强复合材料，与U形FRP防护布(3)在梁端延长的长度一致；通过环形FRP布(4)缠绕梁端一圈，把U形FRP防护布(3)与木梁(2)固定，利用结构胶将其粘牢牢固，增强结构的整体性。

5.根据权利要求1所述的用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件，环柱U形钢条(5)采用Q345级热轧无缝钢材，长度等于从柱边至梁上环形FRP布(4)端部的距离；在矩形钢条的上部预留孔洞，用于木螺丝的连接。

6.根据权利要求1所述的用于木构架节点加固的环箍式带碳纤维布连接件，环梁U形钢条(6)采用Q345级热轧钢材，将其加工完成后布置在梁上加固件端部，上下错层相交，在其上部相应位置处要预留孔洞，方便后续木螺丝的连接。

7.根据权利要求1所述的U型组合钢板加固保护木结构梁柱节点的装置，其特征在于：所述的竖向方型连接钢板与U型环形钢板套箍通过螺栓栓接。

8.制作如权利要求1所述的U型组合钢板加固保护木结构梁柱节点的方法，其特征在于，包括：

第一步：裁剪成U形FRP防护布(3)，环形FRP防护布(4)；其中U形FRP防护布(3)环绕木柱(1)，其高度与木梁(2)梁高相同，长度要延长至木梁(2)一段距离，环形FRP防护布(4)环绕木梁(2)一圈，其宽度与在木梁上的延长的距离一致；

第二步：利用结构胶将U形FRP防护布(3)，环形FRP防护布(4)粘结在相应位置，其中环形FRP布环绕在U形FRP布之上，将其整体固定；

第三步：将成品热轧钢加工成环柱U形钢条(5)，环梁U形钢条(6)，在钢条的相应位置预留孔洞，将其边缘进行打磨平整；

第四步：将成品热轧钢加工成叉形钢条(7)，加工完后在其上相应位置预留孔洞，并将其边缘打磨平整；

第五步：购买木螺丝(8)，将环柱U形钢条(5)，环梁U形钢条(6)及叉形钢条(7)安装在木构架的对应位置，利用螺丝刀将木螺丝旋进钢条上预留的孔洞，将其旋紧固定，即完成了制作及安装的过程。

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