CN116025081A - 剪力墙与重型木的框架组合结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种剪力墙与重型木的框架组合结构及其制作方法，该结构包括两立柱、一顶梁、一支撑梁以及一剪力墙。其中，两立柱垂直设置在地面上；顶梁与地面平行，两端分别固定安装在两立柱远离地面的一端；支撑梁的两端分别固定安装在两立柱上，并与顶梁间隔一定的距离设置，两者之间相互平行，支撑梁与顶梁以及两立柱之间形成一封闭的框架结构；剪力墙沿周向间隔设置有多个鱼尾板，并贴合安装在上述框架结构内，上述立柱、顶梁以及支撑梁采用重型木结构制成。本结构构造简单，施工效率高，利用剪力墙刚度大、承载力高的特性，提升抗侧刚度、承载能力、耗能能力以及抗震韧性，降低震后修复成本，防止节点过早发生木材横纹劈裂破坏。

Description

剪力墙与重型木的框架组合结构及其制作方法

技术领域

本申请涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种剪力墙与重型木的框架组合结构及其制作方法。

背景技术

随着我国大力发展装配式建筑和对环境保护的越加重视，工业化程度相对较高的重型木结构迎来了新的发展机遇。

重型木结构是指采用工程木产品以及方木或者原木作为承重构件的大跨度梁柱结构。重型木结构因为其外露的木材特性，能充分体现木材的天然的色泽和美丽的花纹，被广泛用于一些有高尚、环保追求的建筑中。这类结构形式具有材料可再生、造型美观、舒适宜居、低碳环保等诸多优点，完美符合我国装配式建筑和建筑工业化的发展理念。随着技术的进步，木结构不再被局限在低层建筑中，中高层木结构在全球范围内得到了蓬勃发展。

但是，重型木框架结构受制于自身较弱的节点性能而表现出较低的抗侧刚度和承载力，在如地震等自然灾害的影响下重型木框架结构的层间位移角往往会超过现行规范的限值。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种相比于传统的重型木结构，抗侧刚度、承载能力、耗能能力以及综合结构抗震韧性更高，震后修复成本更低，并能够在地震作用下降低层间位移角，防止节点过早发生木材横纹劈裂破坏的剪力墙与重型木的框架组合结构及其制作方法。

第一方面，本申请提供一种剪力墙与重型木的框架组合结构，包括：

两立柱，所述两立柱垂直设置在地面上；

一顶梁，与地面平行，两端分别固定安装在所述两立柱远离地面的一端；

一支撑梁，两端分别固定安装在所述两立柱上，并与所述顶梁间隔平行设置，所述支撑梁与顶梁以及两立柱之间形成一封闭的框架结构；

一剪力墙，沿周向间隔设置有多个鱼尾板，所述剪力墙贴合安装在所述框架结构内；

其中，立柱、顶梁以及支撑梁采用重型木结构制成。

在其中一个实施例中，所述顶梁、支撑梁以及立柱采用重型胶合木制成，所述顶梁与支撑梁的横截面以及长度大小均相同。

在其中一个实施例中，所述鱼尾板的宽度不超过所述顶梁、支撑梁以及立柱的横截面宽度最小值。

在其中一个实施例中，所述立柱通过螺栓钢填板节点与所述顶梁以及所述支撑梁固定连接。

在其中一个实施例中，所述多个鱼尾板通过紧固件固定安装在所述剪力墙上，其中紧固件沿所述剪力墙周向均匀设置。

在其中一个实施例中，所述剪力墙与所述立柱、顶梁以及支撑梁之间均通过自攻螺丝固定连接。

在其中一个实施例中，所述自攻螺丝采用两种规格，其中一种设置在所述顶梁、支撑梁或立柱的两端，并贯穿所述顶梁、支撑梁或立柱，另一种设置在所述顶梁、支撑梁或立柱的中部，其长度为所述顶梁、支撑梁或立柱的横截面宽度的一半。

在其中一个实施例中，所述剪力墙与顶梁以及支撑梁沿竖直方向上相互平行。

在其中一个实施例中，所述两立柱底端分别设置有支撑架，所述支撑架与地面贴合，且面积大于所述立柱的横截面积，用于增大立柱与地面的接触面积

第二方面，本申请提供一种剪力墙与重型木的框架组合结构的制作方法，所述方法包括：

通过紧固件将多个鱼尾板沿周向间隔安装在剪力墙上；

将两立柱垂直设置在地面上，并通过螺栓钢填板节点将顶梁以及支撑梁垂直安装在两立柱上，其中顶梁的两端分别固定在两立柱远离地面的一端，支撑梁的两端分别固定在两立柱上，并与顶梁间隔平行设置；

将剪力墙嵌入支撑梁与顶梁以及两立柱之间形成的封闭框架结构，并通过自攻螺丝将其固定，以使剪力墙与顶梁以及支撑梁沿竖直方向上相互平行。

上述剪力墙与重型木的框架组合结构及其制作方法，将鱼尾板沿周向固定安装在剪力墙上，使两者结合为一个整体，而后将两立柱竖直设置在地面上，并将顶梁以及支撑梁垂直安装在两立柱上，形成一封闭的框架结构，并将剪力墙以及鱼尾板嵌入此框架结构后固定。本框架组合结构构造简单，施工效率高，利用剪力墙刚度大、承载力高的特性，提升重型木框架结构的抗侧刚度、承载能力以及耗能能力，降低重型木框架的震后修复成本，综合提升其结构的抗震韧性，此外还能降低地震作用下重型木框架的层间位移角，有效防止节点过早发生木材横纹劈裂破坏。

附图说明

图1为本申请一个实施例中剪力墙与重型木的框架组合结构示意图；

图2为本申请一个实施例中剪力墙与重型木的框架组合结构制作方法的流程图。

图中：100、立柱；110、支撑架；200、顶梁；300、支撑梁；400、剪力墙；410、鱼尾板；500、自攻螺丝；600、螺栓钢填板节点。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，在一个实施例中，一种剪力墙400与重型木的框架组合结构，包括两立柱100、一顶梁200、一支撑梁300以及一剪力墙400。其中，两立柱100垂直设置在地面上；顶梁200与地面平行，两端分别固定安装在两立柱100远离地面的一端；支撑梁300的两端分别固定安装在两立柱100上，并与顶梁200间隔一定的距离设置，两者之间相互平行，支撑梁300与顶梁200以及两立柱100之间形成一封闭的框架结构；剪力墙400沿周向间隔设置有多个鱼尾板410，并贴合安装在上述框架结构内。

其中，上述立柱100、顶梁200以及支撑梁300采用重型木结构制成。

上述剪力墙400与重型木的框架组合结构，将鱼尾板410沿周向固定安装在剪力墙400上，使两者结合为一个整体，而后将两立柱100竖直设置在地面上，并将顶梁200以及支撑梁300垂直安装在两立柱100上，形成一封闭的框架结构，并将剪力墙400以及鱼尾板410嵌入此框架结构后固定。本框架组合结构构造简单，施工效率高，利用剪力墙400刚度大、承载力高的特性，提升重型木框架结构的抗侧刚度、承载能力以及耗能能力，降低重型木框架的震后修复成本，综合提升其结构的抗震韧性，此外还能降低地震作用下重型木框架的层间位移角，有效防止节点过早发生木材横纹劈裂破坏。

在本实施例中，顶梁200、支撑梁300以及立柱100采用重型胶合木制成，顶梁200与支撑梁300的横截面以及长度大小均相同。具体的，胶合木是一种强质比高、美观、可降解的工程复合材，且被广泛应用于桥梁、建筑等工程领域。而可作为胶合木原材料的落叶松在我国分布面广，产量丰富且强度高，适合于木材的工业化加工利用。立柱100、顶梁200与支撑梁300材质相同，且其中顶梁200与支撑梁300为同规格的横梁，仅安装位置不同。

在本实施例中，鱼尾板410的宽度不超过顶梁200、支撑梁300以及立柱100的横截面宽度最小值。具体的，鱼尾板410俗称道夹板，也叫鱼尾板410，在轨道接头处起连接作用，在本结构中用于增加结构连接的稳定性，且其宽度不应超过梁、柱横截面的宽度，防止鱼尾板410超出梁、柱的部分对建筑搭建造成不利影响。

在本实施例中，立柱100通过螺栓钢填板节点600与顶梁200以及支撑梁300固定连接。具体的，填板是组成钢结构构件时的中间连接板，根据计算按照一定的距离间隔设置，以使组合后的构件具有与单支型钢类似而具有更强的结构能力，从而提高梁、柱之间形成的封闭框架结构的稳定性。

在本实施例中，多个鱼尾板410通过紧固件固定安装在剪力墙400上，其中紧固件沿剪力墙400周向均匀设置。具体的，鱼尾板410与剪力墙400之间通过螺栓固定连接为一个整体，其中鱼尾板410与螺栓沿周向均匀分布在剪力墙400上，以使剪力墙400受力均匀。需要说明的是，螺栓的具体数量应当根据现场估算出剪力墙400的受力情况而定。

在本实施例中，剪力墙400与立柱100、顶梁200以及支撑梁300之间均通过自攻螺丝500固定连接。具体的，自攻螺丝500是一种带有钻头的螺丝，通过专用的电动工具施工，钻孔、攻丝、固定、锁紧一次完成，其硬度较高，螺纹间距较宽，螺纹较深，且表面不光滑。采用自攻螺丝500将剪力墙400与立柱100、顶梁200以及支撑梁300固定连接，结构简单，节约成本，并且组合框架结构时效率较高。

在本实施例中，自攻螺丝500采用两种规格，其中一种设置在顶梁200、支撑梁300或立柱100的两端，并贯穿顶梁200、支撑梁300或立柱100，另一种设置在顶梁200、支撑梁300或立柱100的中部，其长度为顶梁200、支撑梁300或立柱100的横截面宽度的一半。

具体的，自攻螺丝500有多种规格，在顶梁200、支撑梁300或立柱100的两端，即靠近螺栓钢填板节点600处采用较长规格的自攻螺丝500，使此处自攻螺丝500能够横向贯穿顶梁200、支撑梁300或立柱100；在顶梁200、支撑梁300或立柱100的中部，即远离螺栓钢填板节点600处采用较短规格的自攻螺丝500，使此处自攻螺丝500的长度为顶梁200、支撑梁300或立柱100的横截面宽度的一半。其中，靠近螺栓钢填板节点600处的自攻螺丝500之间的间距应当小于远离螺栓钢填板节点600处的自攻螺丝500之间的间距，保证剪力墙400与梁柱之间形成的框架结构连接受力均匀，提高其稳定性。

在本实施例中，剪力墙400与顶梁200以及支撑梁300沿竖直方向上相互平行。具体的，剪力墙400在竖直方向上与顶梁200以及支撑梁300平行，即剪力墙400与支撑梁300以及顶梁200在竖直方向上位于同一平面内，以保证剪力墙400重力均匀稳定地作用在支撑梁300上，提高整体框架结构的稳定性。

在本实施例中，两立柱100底端分别设置有支撑架110，支撑架110与地面贴合，且面积大于立柱100的横截面积，用于增大立柱100与地面的接触面积。具体的，在一般情况下，根据建筑的设计，顶梁200、支撑梁300以及立柱100的规格是固定的，无法对其修改，而立柱100又承担着整个框架结构与地面的支撑作用，因此，通过设置支撑架110，增加立柱100与地面的接触面积，提高立柱100的稳定性。其中，支撑架110必须具有支承上层荷载的能力，可选用木垫板。

如图2所示，在一个实施例中，一种剪力墙与重型木的框架组合结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤S110，通过紧固件将多个鱼尾板沿周向间隔安装在剪力墙上。

具体的，鱼尾板俗称道夹板，也叫鱼尾板，在轨道接头处起连接作用，在本结构中用于增加结构连接的稳定性，且其宽度不应超过梁、柱横截面的宽度，防止鱼尾板超出梁、柱的部分对建筑搭建造成不利影响。其中鱼尾板与剪力墙之间通过螺栓固定连接为一个整体，且鱼尾板与螺栓沿周向均匀分布在剪力墙上，以使剪力墙受力均匀。需要说明的是，螺栓的具体数量应当根据现场估算出剪力墙的受力情况而定。

步骤S120，将两立柱垂直设置在地面上，并通过螺栓钢填板节点将顶梁以及支撑梁垂直安装在两立柱上，其中顶梁的两端分别固定在两立柱远离地面的一端，支撑梁的两端分别固定在两立柱上，并与顶梁间隔平行设置。

具体的，填板是组成钢结构构件时的中间连接板，根据计算按照一定的距离间隔设置，以使组合后的构件具有与单支型钢类似而具有更强的结构能力，从而提高梁、柱之间形成的封闭框架结构的稳定性。

步骤S130，将剪力墙嵌入支撑梁与顶梁以及两立柱之间形成的封闭框架结构，并通过自攻螺丝将其固定，以使剪力墙与顶梁以及支撑梁沿竖直方向上相互平行。

具体的，剪力墙与顶梁以及支撑梁之间通过自攻螺丝固定连接，且剪力墙与支撑梁以及顶梁在竖直方向上位于同一平面内，以保证剪力墙重力均匀稳定地作用在支撑梁上，提高整体框架结构的稳定性。

需要说明的是，自攻螺丝有多种规格，在顶梁、支撑梁或立柱的两端，即靠近螺栓钢填板节点处采用较长规格的自攻螺丝，使此处自攻螺丝能够横向贯穿顶梁、支撑梁或立柱；在顶梁、支撑梁或立柱的中部，即远离螺栓钢填板节点处采用较短规格的自攻螺丝，使此处自攻螺丝的长度为顶梁、支撑梁或立柱的横截面宽度的一半。其中，靠近螺栓钢填板节点处的自攻螺丝之间的间距应当小于远离螺栓钢填板节点处的自攻螺丝之间的间距，保证剪力墙与梁柱之间形成的框架结构连接受力均匀，提高其稳定性。

上述剪力墙与重型木的框架组合结构的制作方法，将鱼尾板通过紧固件沿周向固定安装在剪力墙上，使两者结合为一个整体，而后将两立柱竖直设置在地面上，并将顶梁以及支撑梁通过螺栓钢填板节点垂直安装在两立柱上，形成一封闭的框架结构，并将剪力墙以及鱼尾板嵌入此框架结构后用自攻螺丝固定。本方法结构构造简单，施工效率高，利用剪力墙刚度大、承载力高的特性，提升重型木框架结构的抗侧刚度、承载能力以及耗能能力，降低重型木框架的震后修复成本，综合提升其结构的抗震韧性，此外还能降低地震作用下重型木框架的层间位移角，有效防止节点过早发生木材横纹劈裂破坏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，包括：

两立柱，所述两立柱垂直设置在地面上；

一顶梁，与地面平行，两端分别固定安装在所述两立柱远离地面的一端；

一支撑梁，两端分别固定安装在所述两立柱上，并与所述顶梁间隔平行设置，所述支撑梁与顶梁以及两立柱之间形成一封闭的框架结构；

一剪力墙，沿周向间隔设置有多个鱼尾板，所述剪力墙贴合安装在所述框架结构内；

其中，立柱、顶梁以及支撑梁采用重型木结构制成。

2.根据权利要求1所述的剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，所述顶梁、支撑梁以及立柱采用重型胶合木制成，所述顶梁与支撑梁的横截面以及长度大小均相同。

3.根据权利要求2所述的剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，所述鱼尾板的宽度不超过所述顶梁、支撑梁以及立柱的横截面宽度最小值。

4.根据权利要求1所述的剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，所述立柱通过螺栓钢填板节点与所述顶梁以及所述支撑梁固定连接。

5.根据权利要求4所述的剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，所述多个鱼尾板通过紧固件固定安装在所述剪力墙上，其中紧固件沿所述剪力墙周向均匀设置。

6.根据权利要求5所述的剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，所述剪力墙与所述立柱、顶梁以及支撑梁之间均通过自攻螺丝固定连接。

7.根据权利要求6所述的剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，所述自攻螺丝采用两种规格，其中一种设置在所述顶梁、支撑梁或立柱的两端，并贯穿所述顶梁、支撑梁或立柱，另一种设置在所述顶梁、支撑梁或立柱的中部，其长度为所述顶梁、支撑梁或立柱的横截面宽度的一半。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，所述剪力墙与顶梁以及支撑梁沿竖直方向上相互平行。

9.根据权利要求8所述的剪力墙与重型木的框架组合结构，其特征在于，所述两立柱底端分别设置有支撑架，所述支撑架与地面贴合，且面积大于所述立柱的横截面积，用于增大立柱与地面的接触面积。

10.一种剪力墙与重型木的框架组合结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括：

通过紧固件将多个鱼尾板沿周向间隔安装在剪力墙上；

将两立柱垂直设置在地面上，并通过螺栓钢填板节点将顶梁以及支撑梁垂直安装在两立柱上，其中顶梁的两端分别固定在两立柱远离地面的一端，支撑梁的两端分别固定在两立柱上，并与顶梁间隔平行设置；

将剪力墙嵌入支撑梁与顶梁以及两立柱之间形成的封闭框架结构，并通过自攻螺丝将其固定，以使剪力墙与顶梁以及支撑梁沿竖直方向上相互平行。

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