CN115405127A - 一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造及传统木结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造及传统木结构，用以解决现存的传统木框架易被破坏的问题，本发明包括定向结构刨花板和若干第一增强立柱、第二增强立柱；第一增强立柱和第二增强立柱均平行间隔排布且其两端分别用于与底梁和横梁垂直连接，每一个第二增强立柱与每一个第一增强立柱位置对应，在第二增强立柱的排布方向上，第一增强立柱的宽度大于第二增强立柱的宽度；定向结构刨花板用于与传统木框架连接，定向结构刨花板位于第一增强立柱和第二增强立柱之间且分别与二者连接。本发明可明显限制结构的侧向位移与屈曲变形，同时承担部分竖向荷载，抗震性能高，且造价低、施工简便，可满足多种建筑功能需求。

Description

一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造及传统木结构

技术领域

本发明涉及木结构加固技术领域，具体而言，涉及一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造及传统木结构。

背景技术

内填充墙木框架结构作为我国西南等地区的重要传统民居，由承重的木构架和柱间填充的墙组合而成，具有可就地取材、施工简便、热工性能优良以及低成本造价的特点，是我国传统建筑文化宝库中一份珍贵的财富。

然而，由于我国大部分地区特别是西部地区都属于高烈度设防区，而传统内填充墙木框架结构体系尚没有标准的设计方法，加之建造施工指导还存在一些不足之处，结构本身存在的抗侧性能差、连接构造措施薄弱、结构平面外受力性能差等缺点，导致其在历次震害中结构破坏均较为严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提高传统木结构的抗侧性能与内填剪力墙连接构造强度以及平面外受力性能，目的在于提供一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造及传统木结构。

本发明通过下述技术方案实现：

一方面，本申请提供一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，包括：

两端分别用于与传统木框架的底梁和横梁垂直连接且呈间隔排布的若干第一增强立柱；

两端分别用于与所述底梁和所述横梁垂直连接且呈间隔排布的若干第二增强立柱，每一个第二增强立柱与每一个第一增强立柱位置对应，在所述第二增强立柱的排布方向上，所述第一增强立柱的宽度大于所述第二增强立柱的宽度；

定向结构刨花板，所述定向结构刨花板用于分别与所述底梁、横梁以及传统木框架的立柱连接，所述定向结构刨花板位于所述第一增强立柱和第二增强立柱之间且与二者分别连接。

在一些可能的实施例中，相邻的所述第一增强立柱的间距为300～600mm。

在一些可能的实施例中，所述第一增强立柱通过若干第一自动螺钉与所述定向结构刨花板连接，所述第一自攻螺钉长度为100～110mm，直径为8～10mm，若干所述第一自攻螺钉沿所述第一增强立柱的长度方向排布且相邻的所述第一自攻螺钉间距不大于200mm。

在一些可能的实施例中，在所述第一增强立柱的排布方向上，所述第一增强立柱的截面宽度不小于80mm；在垂直于所述第一增强立柱的排布方向上，所述第二增强立柱的截面宽度不小于80mm。

在一些可能的实施例中，包括横槛，两个所述横槛位于所述第一增强立柱的两端，每个所述横槛与第一增强立柱和第二增强立柱连接，两个所述横槛分别用于与所述横梁和所述底梁连接。

在一些可能的实施例中，所述横槛分别用于通过第二自攻螺钉与所述横梁和所述底梁连接，所述第二自攻螺钉直径为8～10mm且长度为50～100mm。

在一些可能的实施例中，在所述第二增强立柱的排布方向上，位于两端的所述第二增强立柱用于通过若干第三自攻螺钉与所述立柱连接，若干所述第三自攻螺钉沿所述第二增强立柱的长度方向排布且相邻的所述第三自攻螺钉间距不大于200mm。

另一方面，本申请提供一种传统木结构，包括传统木框架和上述任一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，所述内填剪力墙构造分别与所述传统木框架的横梁、底梁和立柱连接；

所述立柱一端与所述横梁的端部形成燕尾榫结构且所述立柱的另一端与所述底梁的端部形成馒头榫结构。

在一些可能的实施例中，所述横梁与所述立柱之间还通过第四自攻螺钉连接，所述第四自攻螺钉长度为80～100mm且直径为8-10mm。

在一些可能的实施例中，所述第四自攻螺钉的轴线与钉入面形成30°～60°夹角。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明实施例提供的一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造及传统木结构，通过第一增强立柱和第二增强立柱的设置可以有效约束定向结构刨花板的侧向屈曲变形，且由第一增强立柱、第二增强立柱和定向结构刨花板构成的内填剪力墙整体刚度分布均匀，不易发生屈曲变形，结构具有良好的面外承载力，同时对于单个第一增强立柱和与其对应的第二增强立柱来说具有较大的截面面积与较强的受压稳定性，可作为竖向受力构件承担部分竖向荷载，从而可有效减小现存传统木框架尤其是残损传统木框架的应力，继而达到保护现存木结构的目的。

2、本发明实施例提供的一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造及传统木结构，主要由第一增强立柱、第二增强立柱和定向结构刨花板构成，具有较高的整体性，可明显限制传统木结构的侧向位移，显著提升结构的抗侧承载力，同时传统木框架能够对内填剪力墙起到较好的约束作用，从而提升整体结构的延性。

3、本发明实施例提供的一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造及传统木结构，由第一增强立柱、第二增强立柱和定向结构刨花板均可以根据所述尺寸在工厂进行预制并连接，然后运送至现场进行整体安装，工程投入成本较低且施工效率较高。

4、本发明实施例提供的内填剪力墙构造为结构抗侧的主要受力构件，在实际使用时，可在墙体两侧通过钉连接安装不同类型的围护面板，如石膏板或装饰板等，同时墙体内部的中空结构也可架设电缆、管道等设施，或者填充保温隔热材料，可以满足多种不同的建筑功能需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的加固后传统木结构的结构示意图；

图2为图1中F-F的剖面结构示意图；

图3为图1中A处的放大结构示意图；

图4为图1中B处的放大结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-立柱，2-横梁，3-底梁，4-定向结构刨花板，5-第二增强立柱，6-第一增强立柱，7-横槛，8-第一自攻螺钉，9-第二自攻螺钉，10-第三自攻螺钉，11-第四自攻螺钉，12-斜垫圈。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-图4所示，一方面，在本发明提供的一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造的一个实施例中，该用于传统木结构加固的内填剪力墙构造包括定向结构刨花板4和若干第一增强立柱6、第二增强立柱5；第一增强立柱6的两端分别用于与底梁3和横梁2垂直连接，所有的第一增强立柱6呈间隔排布；第二增强立柱5的两端分别用于与底梁3和横梁2垂直连接，所有的第二增强立柱5呈间隔排布，每一个第二增强立柱5与每一个第一增强立柱6位置对应，在第二增强立柱5的排布方向上，第一增强立柱6的截面宽度大于第二增强立柱5的截面宽度；定向结构刨花板4用于分别与底梁3、横梁2以及传统木结构的立柱1连接，定向结构刨花板4位于第一增强立柱6和第二增强立柱5之间且分别与第一增强立柱6和第二增强立柱5连接。

本申请实施例中，第一增强立柱6和第二增强立柱5均可以被构造成矩形木条，每个第一增强立柱6和第二增强立柱5共同构成一组支撑骨架，其中，第一增强立柱6的长边与第二增强立柱5的宽边平行且第一增强立柱6的长边中点与第二增强立柱5的宽边中点对应，第一增强立柱6的截面形状和第二增强立柱5的截面形状共同构成T形。每一个第一增强立柱6和对应的第二增强立柱5之间预留有一定的间隙以用于设置定向结构刨花板4，定向结构刨花板4以板面与第一增强立柱6长度方向平行的方式设置在间隙中且分别与每一个第一增强立柱6和每一个第二增强立柱5连接，即所有的第一增强立柱6位于定向结构刨花板4的其中一板面上，所有的第二增强立柱5位于定向结构刨花板4的另一板面上。

本申请实施例提供的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，第一增强立柱6和第二增强立柱5的截面形成T形形状，能够使得由第一增强立柱6、第二增强立柱5和定向结构刨花板4构成的内填剪力墙整体在水平方向和竖直方向上均具有较大的承载能力；第一增强立柱6和第二增强立柱5分别与定向结构刨花板4连接后相当于提高了定向结构刨花板4的抗侧向屈曲能力，从而可以避免定向结构刨花板4发生弯曲，可以根本性的改变传统木结构的破坏模式；并且通过截面形成T形形状的第一增强立柱6和第二增强立柱5的设置，可以使得内填剪力墙整体承受不确定压力的能力更高，即无论从何种方向对内填剪力墙施加压力，第一增强立柱6和第二增强立柱5都能够提供较大的抗剪或抗扭截面面积。

本申请实施例提供的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，第一增强立柱6、第二增强立柱5和定向结构刨花板4均可以是木质的，第一增强立柱6、第二增强立柱5和定向结构刨花板4均可以在工厂进行预制加工并将其进行连接以形成内填剪力墙，然后再整体运送至施工现场进行安装，整个施工过程较为便利，工程投资成本相对较少且具有较高的施工效率。

在一些可能的实施例中，该用于传统木结构加固的内填剪力墙构造还可以包括横槛7，两个横槛7位于第一增强立柱6的两端，每个横槛7与第一增强立柱6和第二增强立柱5连接，两个横槛7分别用于与横梁2和底梁3连接。

本申请实施例中，横槛7的设置可以提高第一增强立柱6和第二增强立柱5的结构整体性，从而使得内填剪力墙整体的承载性能得以提高；并且，横槛7的设置也可以为定向结构刨花板4分担水平方向的压力，从而可以进一步防止定向结构刨花板4受力变形。

在一些可能的实施例中，横槛7分别用于通过第二自攻螺钉9与横梁2和底梁3连接，第二自攻螺钉9直径为8～10mm且长度为50～100mm。

本申请实施例中，通过第二自攻螺钉9的设置可以保证内填剪力墙与传统木框架具有更好的连接稳定性，从而使得传统木框架整体的受力性能更优；第二自攻螺钉9尺寸的配置可以使传统木框架整体具有较好的抗剪能力，能够减小可能产生的横向位移。

在一些可能的实施例中，现存的传统木结构尤其是高烈度设防区中的传统木框架通常在4％层间位移角的侧向变形下结构被破坏的较为严重，相邻的第一增强立柱6和相邻的第二增强立柱5的间距可以设置为300mm～600mm，在第一增强立柱6的排布方向上，第一增强立柱6的宽度不小于80mm，而在垂直于第一增强立柱6的排布方向上，第二增强立柱5的宽度不小于80mm，第二增强立柱5的厚度小于80mm以与第一增强立柱6形成T形的截面形状；定向结构刨花板4的厚度可以设置为大于等于10mm；第一增强立柱6和第二增强立柱5均可以通过若干第一自动螺钉与定向结构刨花板4进行连接，其中，第一自攻螺钉8的长度为100mm～110mm且直径为8～10mm，在第一增强立柱6的长度方向上，第一增强立柱6上的第一自攻螺钉8和第二增强立柱5上的第一自攻螺钉8均以不大于200mm的间距进行布设且第一增强立柱6上的第一自攻螺钉8和第二增强立柱5上的第一自攻螺钉8位置交错。

本申请实施例中，第一增强立柱6和第二增强立柱5的间距设置为300～600mm时可以在能够保证内填剪力墙整体结构强度的前提下减少第一增强立柱6和第二增强立柱5的使用，从而使得内填剪力墙整体结构更加简单，材料以及加工成本更低。

本申请实施例提供的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造设置于传统木框架后，内填剪力墙可承担整体结构80％以上的侧向力，显著减小结构的侧向变形，避免传统木框架被严重破坏。同时结构竖向受力构件截面总面积增大8-10倍，若结构上方存在填充墙等线荷载，所提出的内填剪力墙可以减小传统木框架中立柱尤其是残损立柱40％-80％的应力。

在一些可能的实施例中，在第二增强立柱5的排布方向上，位于两端的第二增强立柱5用于通过若干第三自攻螺钉10与立柱1连接，若干第三自攻螺钉10沿第二增强立柱5的长度方向排布且相邻的第三自攻螺钉10间距不大于200mm。间距较小的第三自攻螺钉10的设置可以保证内填剪力墙与传统木框架的连接处具有较好的抗剪能力，从而可以保证传统木框架整体在竖向上具有较好的抗扭曲能力。

另一方面，本申请提供一种传统木结构，包括传统木框架和上述任一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，内填剪力墙构造分别与传统木框架的横梁2、底梁3和立柱1连接；立柱1一端与横梁2的端部形成燕尾榫结构且立柱1的另一端与底梁3的端部形成馒头榫结构。

本申请实施例中，通过本申请提供的内填剪力墙对传统木框架进行加固，可以使得传统木框架整体具有较好的抗侧性能且具有较好的结构平面外受力性能，适用于频繁震害的环境。

在一些可能的实施例中，横梁2与立柱1之间还通过第四自攻螺钉11连接，第四自攻螺钉11长度为80～100mm且直径为8-10mm。

本申请实施例中，通过第四自攻螺钉11对横梁2和立柱1进行加固，可以避免内填剪力墙整体相对于传统木框架蠕动，从而保证传统木框架整体的结构稳定性。

在一些可能的实施例中，第四自攻螺钉11的轴线与钉入面形成30°～60°夹角。

本申请实施例中，第四自攻螺钉11斜向攻入横梁2和立柱1，不仅能够为横梁2与立柱1的连接提供竖向上的抗剪能力，还能够在水平方向上为横梁2与立柱1的连接提供一定的抗剪能力。优选的，第四自攻螺钉11的轴线与钉入面之间形成的夹角可以为45°，第四自攻螺钉11上可以配置斜垫圈12保证其连接时的稳固性。

应用本申请提供的内填剪力墙构造对传统木框架进行加固时，可以在工厂依据实际的现存木框架尺寸与加固提升目标，选择合适的定向结构刨花板4厚度、第一增强立柱6、第二增强立柱5及横槛7尺寸，通过自攻螺钉连接各部件形成内填剪力墙成品构件；随后将内填剪力墙运输至结构加固现场，简单清理后将墙体嵌入现存的木框架中，对中后即可按要求钉入自攻螺钉形成木框架-内填剪力墙结构；最后在节点区域钉入斜向自攻螺钉实现梁柱节点的加固。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，其特征在于，包括：

两端分别用于与传统木框架的底梁(3)和横梁(2)垂直连接且呈间隔排布的若干第一增强立柱(6)；

两端分别用于与所述底梁(3)和所述横梁(2)垂直连接且呈间隔排布的若干第二增强立柱(5)，每一个第二增强立柱(5)与每一个第一增强立柱(6)位置对应，在所述第二增强立柱(5)的排布方向上，所述第一增强立柱(6)的宽度大于所述第二增强立柱(5)的宽度；

定向结构刨花板(4)，所述定向结构刨花板(4)用于分别与所述底梁(3)、横梁(2)以及传统木框架的立柱(1)连接，所述定向结构刨花板(4)位于所述第一增强立柱(6)和第二增强立柱(5)之间且与二者分别连接。

2.根据权利要求1所述的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，其特征在于，相邻的所述第一增强立柱(6)的间距为300～600mm。

3.根据权利要求1所述的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，其特征在于，所述第一增强立柱(6)通过若干第一自动螺钉(8)与所述定向结构刨花板(4)连接，所述第一自攻螺钉(8)长度为100～110mm，直径为8～10mm，若干所述第一自攻螺钉(8)沿所述第一增强立柱(6)的长度方向排布且相邻的所述第一自攻螺钉(8)间距不大于200mm。

4.根据权利要求1所述的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，其特征在于，在所述第一增强立柱(6)的排布方向上，所述第一增强立柱(6)的截面宽度不小于80mm；在垂直于所述第一增强立柱(6)的排布方向上，所述第二增强立柱(5)的截面宽度不小于80mm。

5.根据权利要求1所述的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，其特征在于，包括横槛(7)，两个所述横槛(7)位于所述第一增强立柱(6)的两端，每个所述横槛(7)与第一增强立柱(6)和第二增强立柱(5)连接，两个所述横槛(7)分别用于与所述横梁(2)和所述底梁(3)连接。

6.根据权利要求5所述的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，其特征在于，所述横槛(7)分别用于通过第二自攻螺钉(9)与所述横梁(2)和所述底梁(3)连接，所述第二自攻螺钉(9)直径为8～10mm且长度为50～100mm。

7.根据权利要求1所述的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，其特征在于，在所述第二增强立柱(5)的排布方向上，位于两端的所述第二增强立柱(5)用于通过若干第三自攻螺钉(10)与所述立柱(1)连接，若干所述第三自攻螺钉(10)沿所述第二增强立柱(5)的长度方向排布且相邻的所述第三自攻螺钉(10)间距不大于200mm。

8.一种传统木结构，包括传统木框架，其特征在于，还包括如权利要求1～7任一项所述的用于传统木结构加固的内填剪力墙构造，所述内填剪力墙构造分别与所述传统木框架的横梁(2)、底梁(3)和立柱(1)连接；

所述立柱(1)一端与所述横梁(2)的端部形成燕尾榫结构且所述立柱(1)的另一端与所述底梁(3)的端部形成馒头榫结构。

9.根据权利要求8所述的传统木结构，其特征在于，所述横梁(2)与所述立柱(1)之间还通过第四自攻螺钉(11)连接，所述第四自攻螺钉(11)长度为80～100mm且直径为8-10mm。

10.根据权利要求9所述的传统木结构，其特征在于，所述第四自攻螺钉(11)的轴线与钉入面形成30°～60°夹角。

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