CN116180983A - 大型胶合木结构及超大截面胶合木梁的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型胶合木结构及超大截面胶合木梁的施工方法，根据连接板的第一销孔的孔位，先钻通通过夹具夹持在一起的板段形成第二销孔，完美解决木梁精确打孔的问题。本发明的超大截面胶合木梁优化木构件受力体系，抗剪、抗弯、抗压、抗拉均大幅提高，经节点力学性能试验和木梁破坏试验性能对比，本发明的超大截面胶合木梁采用的钢板和销钉抗剪抗弯抗拉相比木构件提高数倍。本发明解决了对于超大跨度、超大横截面的木拱梁，采用常用常规施工方法安装困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种大型胶合木结构及超大截面胶合木梁的施工方法。
背景技术
现阶段国内和国外大型木结构建筑常常采用胶合木作为主要材料。胶合木是采用由单片锯材(层板)，根据其性能特点，将其安排在不同的位置，然后用耐久性高的粘合剂胶合在一起形成的构件。胶合木通常是由二层或二层以上的木板叠层胶合在一起形成的构件。
典型的、应用普遍的深加工木材是层板胶合木，它是由20mm～50mm厚的木板经干燥、顺纹胶合而成，中间过程包括表面处理、端部拼接等生产工艺制作而成。
在一些大型木结构中，采用弧形木拱梁且木拱梁的跨度在34m～36m，跨度大，无法采用公路运输，因而在工厂预加工成几节，再在施工现场进行拼装。若采用普通梁，现场拼装时，需要在普通梁的端部开槽，插入钢板，在通过打孔后用销钉连接。开槽会对木结构的原结构造成破坏，影响其性能。另一方面，由于木拱梁上钢插板的厚度较厚(30mm厚)，且每块钢插板上穿设的钢销数量达到50～70颗。所以，30mm厚的钢插板需要预先打出钢销孔，而在木拱梁上相应位置打孔时将会有以下难点：
首先，若在工厂预先在木拱梁上将钢销孔开好，然后将钢插板插入木拱梁的开槽中之后，此方法需木拱梁的开孔和钢插板的开孔误差控制在1mm之内才能打入全部的钢销。实际施工无法达到如此精度，所以此方法无法在现场实施。
其次，若先将开好孔的钢插板就位，然后考虑木拱梁二次开孔，木拱梁为整根木梁(横截面超大，如320mm×900mm)，钢插板插入其中的开槽中后，在木拱梁的外部无法观察钢插板的开孔与木拱梁的相对应的位置关系，很难准确在木拱梁上进行二次开孔。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种大型胶合木结构及超大截面胶合木梁的施工方法，以解决对于超大跨度、超大横截面的木拱梁，采用常用常规施工方法安装困难的问题。
为实现上述目的，提供一种超大截面胶合木梁的施工方法，包括以下步骤：
提供一根胶合木方，将所述一根胶合木方制成超大截面的单根拱梁，所述单根拱梁呈弧形，所述单根拱梁的横截面的长度大于900mm，所述横截面的宽度大于380mm；
将所述单根拱梁沿所述单根拱梁的长度方向切割形成两片纵切梁板；
将两片所述纵切梁板分别切割形成多个板段；
将多个所述板段转运至施工现场；
提供多个连接板，所述连接板的相对两端分别开设有多个第一销孔，在所述施工现场，将多个所述板段预拼装形成两片所述纵切梁板，并将所述连接板的相对两端分别贴合于所述纵切梁板的相邻的两个所述板段；
基于所述连接板上的多个所述第一销孔的位置，分别于两片所述纵切梁板的相邻的两个所述板段开设第二销孔；
将预拼装后的两片所述纵切梁板相对设置，并将所述连接板嵌设于预拼装后的两片所述纵切梁板之间，使得所述连接板的相对两端的第一销孔分别与两片所述纵切梁板的相邻的两个所述板段的第二销孔同轴设置；
于位置相对应的所述第一销孔和所述第二销孔中插设销钉，使得两片所述纵切梁板的多个板段形成超大截面胶合木梁。
进一步的，在实施将多个所述板段预拼装形成两片所述纵切梁板的步骤时，每一片所述纵切梁板的相邻两个所述板段通过拉结组件拉结在一起。
进一步的，所述拉结组件包括：
两附梁板，两所述附梁板分别可拆卸地安装于一片所述纵切梁板的相邻两个所述板段；
支承板，每一所述附梁板的远离所述板段的一侧连接有所述支承板；
长度可调地的收紧器，连接于两所述附梁板上的支承板之间。
进一步的，在将所述连接板的相对两端分别贴合于所述纵切梁板的相邻的两个所述板段之后，通过夹具将所述连接板与相邻两个所述板段夹持在一起。
进一步的，在实施将所述单根拱梁沿所述单根拱梁的长度方向切割形成两片纵切梁板时，将所述单根拱梁对半切割形成两片所述纵切梁板。
本发明提供一种大型胶合木结构，包括：
超大截面胶合木梁，包括相对设置且呈拱形的两片纵切梁板、多个连接板和多个销钉，所述纵切梁板包括首尾相连的多个板段，所述连接板的相对两端分别开设有多个第一销孔，所述板段开设有多个第二销孔，所述连接板嵌设于两片所述纵切梁板的位置相对的板段的拼接缝之间，两片所述纵切梁板的位置相对的两个所述板段的第二销孔与所述连接板的一端的多个第一销孔中分别插设有所述销钉；
相对设置的两第一立柱，所述超大截面胶合木梁的内弧面向设置，所述超大截面胶合木梁的相对两端分别安装于两所述第一立柱；
多根悬挑梁，所述超大截面胶合木梁的相对两端分别安装有多根所述悬挑梁，所述悬挑梁沿所述超大截面胶合木梁的成拱方向间隔设置；
多根第二立柱，所述第二立柱支撑于所述悬挑梁的远离所述超大截面胶合木梁的远端；
连系梁，相邻的两所述悬挑梁的远端之间连接有所述连系梁。
进一步的，所述悬挑梁的远端斜向上设置。
进一步的，所述悬挑梁的远端与所述第二立柱之间连接有斜向撑杆。
进一步的，所述连接板的每一端的多个所述第一销孔呈矩阵式排布。
本发明的有益效果在于，本发明的大型胶合木结构及超大截面胶合木梁的施工方法，根据连接板的第一销孔的孔位，先钻通通过夹具夹持在一起的板段形成第二销孔，完美解决木梁精确打孔的问题。本发明的超大截面胶合木梁优化木构件受力体系，抗剪、抗弯、抗压、抗拉均大幅提高，经节点力学性能试验和木梁破坏试验性能对比，本发明的超大截面胶合木梁采用的钢板和销钉抗剪抗弯抗拉相比木构件提高5～7.5倍。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的大型胶合木结构的结构示意图。
图2为本发明实施例的大型胶合木结构的主视图。
图3为本发明实施例的超大截面胶合木梁的结构示意图。
图4为图3中A处的局部放大图。
图5为本发明实施例的连接板与板段连接节点的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参照图1至图5所示，本发明提供了一种大型胶合木结构，包括：超大截面胶合木梁1、第一立柱2、悬挑梁3、第二立柱4和连系梁5。
超大截面胶合木梁1的横截面尺寸超过900mm×320mm。超大截面胶合木梁1采用双片式拼接式梁板构成。具体的，超大截面胶合木梁1包括两片纵切梁板11、多个连接板12和多个销钉13。
其中，两片纵切梁板11相对设置。纵切梁板11呈拱形。纵切梁板的内弧面朝下设置。
具体的，每一根纵切梁板11包括多个板段111。多个板段111首尾相连。在每一根纵切梁板的成拱方向(或成弧方向)上的相邻的两个板段111之间形成拼接缝a。
连接板为30mm厚的钢板。连接板12的相对两端分别开设有多个第一销孔。板段111开设有多个第二销孔。在本实施例中，连接板12的每一端的多个第一销孔呈矩阵式排布。具体的，连接板的一端开设有50～70个第一销孔。
参阅图4和图5所示，每一块连接板12嵌设于两片纵切梁板之间。具体的，连接板两片纵切梁板11的位置相对的板段111的拼接缝a(即在超大截面胶合木梁的厚度方向上位置相对的拼接缝)之间。两片纵切梁板11的位置相对的两个板段111的第二销孔与连接板12的一端的多个第一销孔中分别插设有销钉13。
两第一立柱2相对设置。超大截面胶合木梁1的内弧面向设置。超大截面胶合木梁1的相对两端分别安装于两第一立柱2。
超大截面胶合木梁1的相对两端分别安装有多根悬挑梁3。悬挑梁3沿超大截面胶合木梁1的成拱方向间隔设置。
悬挑梁具有相对的一近端和一远端。悬挑梁的近端安装于超大截面胶合木梁1。第二立柱4支撑于悬挑梁3的远离超大截面胶合木梁1的远端。
相邻的两悬挑梁3的远端之间连接有连系梁5。在本实施例中，悬挑梁3的远端斜向上设置。悬挑梁3的远端与第二立柱4之间连接有斜向撑杆31。
本发明提供一种超大截面胶合木梁的施工方法，包括以下步骤：
S1：提供一根胶合木方，将一根胶合木方制成超大截面的单根拱梁，单根拱梁呈弧形，单根拱梁的横截面的长度大于900mm，横截面的宽度大于380mm。
S2：将单根拱梁沿单根拱梁的长度方向切割形成两片纵切梁板11。
在实施将单根拱梁沿单根拱梁的长度方向切割形成两片纵切梁板11时，将单根拱梁对半切割形成两片纵切梁板11，使得两片纵切梁板11形状和尺寸相适配。
S3：将两片纵切梁板11分别切割形成多个板段111。
S4：将多个板段111转运至施工现场。
S5：提供多个连接板12，连接板12的相对两端分别开设有多个第一销孔，在施工现场，将多个板段111预拼装形成两片纵切梁板11，并将连接板12的相对两端分别贴合于纵切梁板11的相邻的两个板段111。
在实施将多个板段111预拼装形成两片纵切梁板11的步骤时，每一片纵切梁板11的相邻两个板段111通过拉结组件拉结在一起。
拉结组件包括：两附梁板、支承板和收紧器。
两附梁板分别可拆卸地安装于一片纵切梁板11的相邻两个板段111。
每一附梁板的远离板段111的一侧连接有支承板。收紧器长度可调。收紧器连接于两附梁板上的支承板之间。
相邻两个板段111通过拉结组件拉结在一起，使得多个板带预拼装在一起以形成纵切梁板的雏形。
具体的，收紧器包括两个铰接臂和螺杆。两个铰接臂的第一端通过第一铰接轴铰接于支承板，铰接臂的另一端通过第二铰接轴铰接连接有一螺纹套筒。螺杆的两端分别螺合于两铰接臂的另一端的螺纹套筒。两个螺纹套筒的内螺纹的螺纹方向相反。
在拉紧两个板段时，通过转动螺杆，使得两个螺纹套筒相互靠近，进而将两个板段顶紧在一起。
另外一方面，在将连接板12的相对两端分别贴合于纵切梁板11的相邻的两个板段111之后，通过夹具将连接板12与相邻两个板段111夹持在一起。
S6：基于连接板12上的多个第一销孔的位置，分别于两片纵切梁板11的相邻的两个板段111开设第二销孔。
在纵切梁板预拼装后，以及连接板与纵切梁板的板段夹紧后，在根据连接板12上的多个第一销孔的位置，分别在两片纵切梁板11的相邻的两个板段111开设第二销孔。
S7：将预拼装后的两片纵切梁板11相对设置，并将连接板12嵌设于预拼装后的两片纵切梁板11之间，使得连接板12的相对两端的第一销孔分别与两片纵切梁板11的相邻的两个板段111的第二销孔同轴设置。
S8：于位置相对应的第一销孔和第二销孔中插设销钉13，使得两片纵切梁板11的多个板段111形成超大截面胶合木梁1。
本发明提供的一种大型胶合木结构及超大截面胶合木梁的施工方法应用于大型胶合木结构中，尤其是各种大型的超过木结构生产规格的梁时应用。
本发明的大型胶合木结构的材料为进口北美花旗松原材料，所有的胶合木成品构件根据深化结构三维模型所生成的胶合木加工文件，在国内加工厂进行胶合木加工，再编号分批装车运至工地现场。这些不同尺寸的构件运抵工地现场后，根据拼装详图结合钢结构构件划分吊装分段，最终形成整体框架。
现阶段国内和国外大型木结构建筑常常采用胶合木作为主要材料，胶合木是采用由特别挑选的单片锯材层板，根据其性能特点，将其安排在不同的位置，然后用耐久性高的粘合剂胶合一起形成的构件。通常是由二层或二层以上的木板叠层胶合在一起形成的构件。
典型的、应用普遍的深加工木材是层板胶合木，它是由20～50mm厚的木板经干燥、顺纹胶合而成，中间过程包括表面处理、端部拼接等生产工艺制作而成。
本发明的大型胶合木结构及超大截面胶合木梁的施工方法，可以根据连接板的第一销孔的孔位，先钻通通过夹具夹持在一起的板段形成第二销孔，完美解决木梁精确打孔的问题。同时根据对进口胶合木的调查了解，发现常用规格材的最大宽度为273.5mm，难以满足设计要求，如加工320mm整根构件，花旗松胶合木损耗将达30％～40％，将大幅提高成本。采购的北美花旗松单方材料价达到29900元/m3。
本发明的超大截面胶合木梁即是结构受力构件，又属于建筑装饰构件，如采用整根320mm宽×900mm高木拱梁外观将显得十分笨重、沉重、感官较为压抑，如采用双拼梁，外观将显得灵巧及艺术气息。
本发明的超大截面胶合木梁优化木构件受力体系，抗剪、抗弯、抗压、抗拉均大幅提高，且从根源上彻底解决了因胶合木加工产生开裂的隐患。
本发明的超大截面胶合木梁采用双拼梁形式，大跨度梁抗弯、抗剪、抗扭受力更加合理。本发明的超大截面胶合木梁采用30mm厚的连接钢板，36根M20销钉群连接固定两片纵切梁板，经同济大学木结构工程技术研究中心出具的节点力学性能试验和木梁破坏试验性能对比，本发明的超大截面胶合木梁采用的钢板和销钉抗剪抗弯抗拉相比木构件提高5～7.5倍。
以一具体工程为例，该工程共计包括超大截面胶合木梁13榀，尺寸为2×175双拼，高度900，跨度在34～39米不等，每榀体积约为12.5～15m3不等。进口北美花旗松胶合木价格为29900元/m3，采取双拼梁做法后，材料损耗降低30％～40％，按照35％计算。根据测算，每榀木梁减少130t汽车吊台班3个，人工工日30个。
(1)单榀超大截面胶合木梁施工成本费用减少分析：
1)材料损耗成本减少：每榀双拼梁平均按照13m3计算，材料损耗按照35％，材料费用减少13×35％×29900＝136045元＝13.6万元。
2)减少机械台班费：现场考虑吊距的原因，采用130t汽车吊进行吊装双拼大拱梁，每个台班非12000元，每榀减少3个台班，台班费用减少12000×3＝36000＝3.6万元。
3)人工费减少：采用双拼梁，降低安装难度，每榀减少30个人工，每个木工600元/工日，减少人工费30×600＝18000＝1.8万元。
4)采用双拼梁，工期缩短约15d，减少项目管理费用约：28万。
总成本费用减少额：13.6×13+3.6×13+1.8×13+28＝1145万元。
本发明的超大截面胶合木梁在实际工程中的应用中，采用双拼梁可大幅降低材料损耗、大幅加快拼装和吊装速度，明显提高结构整体受力可靠性，具有很好的推广价值。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (9)
1.一种超大截面胶合木梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一根胶合木方，将所述一根胶合木方制成超大截面的单根拱梁，所述单根拱梁呈弧形，所述单根拱梁的横截面的长度大于900mm，所述横截面的宽度大于380mm；
将所述单根拱梁沿所述单根拱梁的长度方向切割形成两片纵切梁板；
将两片所述纵切梁板分别切割形成多个板段；
将多个所述板段转运至施工现场；
提供多个连接板，所述连接板的相对两端分别开设有多个第一销孔，在所述施工现场，将多个所述板段预拼装形成两片所述纵切梁板，并将所述连接板的相对两端分别贴合于所述纵切梁板的相邻的两个所述板段；
基于所述连接板上的多个所述第一销孔的位置，分别于两片所述纵切梁板的相邻的两个所述板段开设第二销孔；
将预拼装后的两片所述纵切梁板相对设置，并将所述连接板嵌设于预拼装后的两片所述纵切梁板之间，使得所述连接板的相对两端的第一销孔分别与两片所述纵切梁板的相邻的两个所述板段的第二销孔同轴设置；
于位置相对应的所述第一销孔和所述第二销孔中插设销钉，使得两片所述纵切梁板的多个板段形成超大截面胶合木梁。
2.根据权利要求1所述的超大截面胶合木梁的施工方法，其特征在于，在实施将多个所述板段预拼装形成两片所述纵切梁板的步骤时，每一片所述纵切梁板的相邻两个所述板段通过拉结组件拉结在一起。
3.根据权利要求2所述的超大截面胶合木梁的施工方法，其特征在于，所述拉结组件包括：
两附梁板，两所述附梁板分别可拆卸地安装于一片所述纵切梁板的相邻两个所述板段；
支承板，每一所述附梁板的远离所述板段的一侧连接有所述支承板；
长度可调地的收紧器，连接于两所述附梁板上的支承板之间。
4.根据权利要求1所述的超大截面胶合木梁的施工方法，其特征在于，在将所述连接板的相对两端分别贴合于所述纵切梁板的相邻的两个所述板段之后，通过夹具将所述连接板与相邻两个所述板段夹持在一起。
5.根据权利要求1所述的超大截面胶合木梁的施工方法，其特征在于，在实施将所述单根拱梁沿所述单根拱梁的长度方向切割形成两片纵切梁板时，将所述单根拱梁对半切割形成两片所述纵切梁板。
6.一种大型胶合木结构，其特征在于，包括：
超大截面胶合木梁，包括相对设置且呈拱形的两片纵切梁板、多个连接板和多个销钉，所述纵切梁板包括首尾相连的多个板段，所述连接板的相对两端分别开设有多个第一销孔，所述板段开设有多个第二销孔，所述连接板嵌设于两片所述纵切梁板的位置相对的板段的拼接缝之间，两片所述纵切梁板的位置相对的两个所述板段的第二销孔与所述连接板的一端的多个第一销孔中分别插设有所述销钉；
相对设置的两第一立柱，所述超大截面胶合木梁的内弧面向设置，所述超大截面胶合木梁的相对两端分别安装于两所述第一立柱；
多根悬挑梁，所述超大截面胶合木梁的相对两端分别安装有多根所述悬挑梁，所述悬挑梁沿所述超大截面胶合木梁的成拱方向间隔设置；
多根第二立柱，所述第二立柱支撑于所述悬挑梁的远离所述超大截面胶合木梁的远端；
连系梁，相邻的两所述悬挑梁的远端之间连接有所述连系梁。
7.根据权利要求6所述的大型胶合木结构，其特征在于，所述悬挑梁的远端斜向上设置。
8.根据权利要求6所述的大型胶合木结构，其特征在于，所述悬挑梁的远端与所述第二立柱之间连接有斜向撑杆。
9.根据权利要求6所述的大型胶合木结构，其特征在于，所述连接板的每一端的多个所述第一销孔呈矩阵式排布。
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