CN204151907U - 一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构 - Google Patents

Abstract

一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，它包括木梁和木柱，其特征在于：所述的木梁和木柱构成的榫卯节点通过角钢固定连接。通过在榫卯节点木梁端部上、下两侧用对穿螺栓固定与木梁等宽的角钢，提高榫卯节点承载力和极限变形，从而显著提高榫卯节点木框架的抗震性能，满足后续使用要求。

Description

一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构

技术领域

本实用新型属于建筑科学技术领域，具体涉及一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，用于木建筑的维修加固和改造。

背景技术

利用木材建造房屋是我国传统建筑的重要表现形式，历史木结构建筑很多都经过了数百年的历史，是中华文明的重要组成部分，包含丰富的历史文化内涵，例如故宫、贵州苗族木楼等都是木质建筑群落，但由于建造年代比较久远，同时由于木材本身特点，很多木结构亟待维修或加固。历史木结构多数为卯榫节点木框架结构，即梁端做成榫头形式插入柱头预留的卯口中，而无需一铁一钉。这种连接使节点刚柔相济，具有一定的抗弯能力和良好的耗能能力。历史木结构建筑在历次地震作用下，一方面榫头与卯口相互摩擦挤压，耗散部分地震能量；另一部分榫头绕卯口转动过程中脱离卯口产生拔榫。拔榫削弱了各构件之间的联系，对结构整体稳定性带来不利影响，容易导致木架构整体或局部歪闪倾斜，因此需要进行节点加固。另外，木材长时间使用易导致干裂、腐朽、虫蛀、老化等累积损伤，也需进行维护和修复。现常采用替换法进行修复，但替换会损坏相连木构件进而破坏历史木结构建筑的风格特征，为了保护历史木结构建筑蕴含的历史、文物、艺术和科学价值，木构历史建筑的维修加固不可能大量的替换新材。对于卯榫节点木框架而言，其薄弱位置为卯榫节点处，一般通过加固节点就能有效提高木框架的承载能力和抗震能力。卯榫节点加固方法包括：横、竖替木加固法，碳纤维布加固法，马口铁加固法等，但这些传统加固方法多存在影响维护期结构使用、破坏立面效果和妨害节点周边木构件等不足，无法实现木结构抗震性能的完全恢复和提升。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有历史木结构建筑维修加固方法存在的施工复杂、易破坏结构现状、抗震性能提升较小等缺陷，提供一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，通过在榫卯节点木梁端部上、下两侧用对穿螺栓固定与木梁等宽的角钢，提高榫卯节点的承载力和极限变形，从而显著提高榫卯节点木框架的抗震性能，满足后续使用要求。

技术方案

为了实现上述技术目的，本实用新型设计一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，它包括木梁和木柱，其特征在于：所述的木梁和木柱构成的榫卯节点通过角钢固定连接。

进一步，所述榫卯节点木梁端部的上、下两侧面分别放置有一块角钢，角钢的一侧面紧贴木柱，另一侧面紧贴木梁，并用对穿螺栓将角钢与木梁、木柱进行固定，木梁端部上下两侧面上的角钢端面也通过对穿螺栓固定连接。

进一步，所述角钢与木梁相贴的一侧边的边宽不小于木梁高度的一半，与木柱相贴的一边的边宽不小于木柱半径或边长的一半，角钢厚度不小于5mm。

进一步，所述角钢侧边边缘平整、无裂纹。

进一步，所述角钢一侧面紧贴木梁，另一面紧贴木柱，各面中心点为螺栓位置，紧贴木梁的角钢面用对穿螺栓贯通木梁固定，与木柱相贴的角钢面用对穿螺栓与木柱固定。

进一步，所述木梁高度不大于200mm时，螺栓直径选8mm～12mm；当木梁高度大于200mm但不大于400mm时，螺栓直径选用12mm～16mm；

当木柱直径或边长不大于200mm时，螺栓直径选8mm～12mm；当木柱直径或边长大于200mm但不大于400mm时，螺栓直径选用12mm～16mm，螺栓孔直径较对穿螺栓的直径大1mm～2mm。

有益效果

本实用新型提供的一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，通过在榫卯节点木梁端部上、下两侧用对穿螺栓固定与木梁等宽的角钢，提高榫卯节点承载力和极限变形，从而显著提高榫卯节点木框架的抗震性能，满足后续使用要求。

附图说明

附图1是本实用新型主视方向结构示意图。

附图2是本实用新型俯视方向结构示意图。

其中，1、木柱，2、木梁，3、角钢，4、对穿螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型做进一步说明。

实施例

取榫卯节点木框架层高为2600mm，跨度为3600mm；木柱截面为圆形，直径通高为200mm；木梁截面为矩形，宽度和高度分别为100mm和200mm。木柱和木梁采用燕尾榫方式连接，燕尾榫长度50mm、宽度50mm，榫尾宽度40mm。单根木柱顶部施加恒定竖向荷载20kN。然后通过MTS作动器慢速施加水平往复荷载，加载速率为0.3mm/s。在最大荷载出现后，随着变形的增加，破坏荷载及其相应变形取荷载下降到最大荷载的85％时相应的荷载和相应变形。如果木框架出现拔榫破坏，拔榫时对应的荷载可以视作破坏荷载。

试验表明，未加固榫卯节点在正、反两个方向峰值弯矩平均值为1.0kN·m，峰值转角为0.05rad。

另取一规格完全相同的榫卯节点木框架。采用本实用新型方案的角钢加固方法，选用100mm*6mm的标准等边角钢，对穿螺栓直径为12mm。

首先，按照木柱和木梁尺寸，选取适宜的角钢规格，并依据木梁宽度将角钢切割成段；角钢与木梁相贴的一侧边的边宽不小于木梁高度的一半，与木柱相贴的一边的边宽不小于木柱半径或边长的一半。切割得到的角钢侧边边缘平整、无裂纹。

接着，将切割好的两段角钢分别置于榫卯节点木梁端部的上、下两侧，使角钢一侧面紧贴木柱，另一侧面紧贴木梁，并用对穿螺栓将角钢与木梁、木柱进行固定。

所述将角钢置于榫卯节点木梁端部的上部与下部时，角钢一侧面紧贴木梁，另一面紧贴木柱，各面中心点为螺栓位置，紧贴木梁的角钢面用对穿螺栓贯通木梁固定，与木柱相贴的角钢面用对穿螺栓与木柱固定。

试验结果表明，采用角钢加固的卯榫节点在正、反两个方向峰值弯矩平均值为4.5kN·m，峰值转角为0.08rad，分别较未加固榫卯节点提高了350％和60％。

本实用新型通过在榫卯节点木梁端部上、下两侧设置角钢并用对穿螺栓固定，实现提高榫卯节点承载力和极限变形的目的，从而显著提高榫卯节点木框架的抗震性能。

Claims (5)

1.一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，它包括木梁和木柱，其特征在于：所述的木梁和木柱构成的榫卯节点通过角钢固定连接； 

所述榫卯节点木梁端部的上、下两侧面分别放置有一块角钢，角钢的一侧面紧贴木柱，另一侧面紧贴木梁，并用对穿螺栓将角钢与木梁、木柱进行固定，木梁端部上下两侧面上的角钢端面也通过对穿螺栓固定连接。 

2.如权利要求1所述的一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，其特征在于：所述角钢与木梁相贴的一侧边的边宽不小于木梁高度的一半，与木柱相贴的一边的边宽不小于木柱半径或边长的一半，角钢厚度不小于5mm。 

3.如权利要求1或2任一项所述的一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，其特征在于：所述角钢侧边边缘平整、无裂纹。 

4.如权利要求1所述的一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，其特征在于：所述角钢一侧面紧贴木梁，另一面紧贴木柱，各面中心点为螺栓位置，紧贴木梁的角钢面用对穿螺栓贯通木梁固定，与木柱相贴的角钢面用对穿螺栓与木柱固定。 

5.如权利要求4所述的一种用角钢做支撑的榫卯节点加固结构，其特征在于：所述木梁高度不大于200mm时，螺栓直径选8mm～12mm；当木梁高度大于200mm但不大于400mm时，螺栓直径选用12mm～16mm； 

当木柱直径或边长不大于200mm时，螺栓直径选8mm～12mm；当木柱直径或边长大于200mm但不大于400mm时，螺栓直径选用12mm～16mm，螺栓孔直径较对穿螺栓的直径大1mm～2mm。