CN210105376U - 一种古建筑框架位移耗能墙体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种古建筑框架位移耗能墙体，包括由左木柱、右木柱、地栿和顶木梁构成耗能墙体支撑架，在耗能墙体支撑架内设有由耗能墙体外框架和耗能墙体内框架共同组成的耗能墙体主框架；耗能墙体内框架包括连接在框架角点处的由梁端连杆和柱端连杆铰接构成的矩形框，梁端连杆和柱端连杆铰接端铰接一根中间连杆，上下相邻中间连杆相互铰接，并在其铰接端设有摩擦片；耗能墙体主框架两侧贴有覆板构成古建筑框架位移耗能墙体。该结构提高了结构耗能及减震能力、结构的刚度、强度以及抗震性能。其制作方便，使用范围较广。

Description

一种古建筑框架位移耗能墙体

技术领域

本实用新型属于古建筑木结构加固与修缮保护领域，具体涉及一种古建筑框架位移耗能墙体，适合传统木结构古建筑抗震加固及修缮需求。

背景技术

我国古建筑结构历史悠久，分布广泛，具有极高的历史、文学及艺术价值，而木结构建筑作为中华传统建筑主要形式，享有极大的研究与保护价值。传统木结构中的梁柱及其他构件间采用的是榫卯连接，在地震作用下榫卯节点部位会逐渐发生松动位移，甚至出现局部拔榫、折榫破坏及卯口破坏等以至整个结构发生破坏，故加固榫卯节点以及采取合理安全的技术手段耗散地震释放的能量显得尤为重要。

传统木结构古建筑大多采用梁柱体系作为传力体系，墙体只起填充隔断的作用，节点的强度对整体结构产生极大的影响。现有技术大多采用对节点加固的方式进行加固改善，受古建筑外形外观的限制，节点的加固形式及规模都十分有限。此时可考虑增设填充墙的方式对结构进行加固。由于古建筑墙体大多采用砌体砖或夯土制作，导致整体结构的抗侧刚度得到大幅提高，柱架的侧向位移得到了有效控制。同时由于墙体限制了节点及结构的位移，使得结构的耗能能力受到限制，结构易于趋于发生塑性破坏，对其抗震性能产生了不利影响。因此，如何在不明显提高墙体抗侧刚度的前提下对既有墙体进行合理改造，探索一种适合古建筑木结构的可利用节点及结构位移大幅耗散能量的墙体体系，成为古建筑木结构修缮与保护工作的当务之急。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种古建筑框架位移耗能墙体，通过外框架与梁柱支撑架的半刚性螺栓连接提高柱架整体的抗侧移刚度，同时在梁柱节点发生错动位移时通过内框架与摩擦连接构件的转动摩擦耗散能量，达到提高结构耗能及减震能力的目的，有利于同时提高结构的刚度、强度以及抗震性能。节点通过转动摩擦的形式耗散能量，摩擦片可通过在工厂预制得到，制作方便，使用范围较广。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

根据本实用新型提供的一个实施例，本实用新型提供了一种古建筑框架位移耗能墙体，包括柱础石、地栿以及古建筑上的左木柱和右木柱，所述左木柱和右木柱分别立于柱础石上，柱础石连接在地栿之间，地栿平置于柱础石之间的地面上，左木柱和右木柱顶部设有顶木梁；由所述左木柱、右木柱、地栿和顶木梁构成耗能墙体支撑架，在所述耗能墙体支撑架内设有由耗能墙体外框架和耗能墙体内框架共同组成的耗能墙体主框架；

所述耗能墙体内框架包括连接在框架角点处的由梁端连杆和柱端连杆铰接构成的矩形框，梁端连杆和柱端连杆铰接端铰接一根中间连杆，上下相邻中间连杆相互铰接，并在其铰接端设有摩擦片；

所述耗能墙体主框架两侧贴有覆板，耗能墙体主框架和覆板共同构成古建筑框架位移耗能墙体。

对于上述技术方案，本实用新型还有进一步优选的方案。

作为优选，所述梁端连杆和柱端连杆在耗能墙体内框架的四个角点处呈对称分布，且梁端连杆和柱端连杆一端分别连接在角点处，另一端相互铰接，连接后呈矩形状。

作为优选，所述梁端连杆、柱端连杆和中间连杆为两端带有圆弧的长方形钢板对称结构，连杆两端均开设一定厚度的非通心同心圆孔，并在圆孔中间开设螺栓圆孔。

作为优选，所述耗能墙体外框架包括与顶木梁相接的墙骨顶梁及与地栿相接的墙骨底梁，墙骨顶梁和墙骨底梁两端部通过螺栓分别与墙骨左柱和墙骨右柱连接。

作为优选，所述墙骨顶梁、墙骨左柱、墙骨右柱和墙骨底梁截面厚度尺寸相同。

作为优选，所述墙骨左柱及墙骨右柱分别紧贴左木柱右侧表面及右木柱左侧表面，并通过螺栓贯穿木柱连接固定；墙骨顶梁及墙骨底梁分别紧贴顶木梁下表面及地栿上表面；覆板包覆于墙体主框架表面，并通过钉固定在耗能墙体外框架上。

作为优选，所述墙骨顶梁和墙骨底梁、墙骨左柱和墙骨右柱为对称结构，为两端为设有连接部的条形板，其一端为卯口，另一端为榫头，卯口和榫头开设圆孔，卯口和榫头依次榫卯相接。

作为优选，与所述梁端连杆、柱端连杆相接的墙骨顶梁、墙骨底梁、墙骨左柱、墙骨右柱在连接处延伸拓宽，并开设螺栓圆孔。

作为优选，所述覆板为石膏板。

本实用新型的特点在于：

本实用新型提供一种古建筑框架位移耗能墙体，以木材为墙体外框架，以摩擦片为主要耗能构件，以石膏板为主要耐火构件。耗能墙在梁柱节点不发生大幅转动位移时为结构提供一定的刚度，在其节点发生错动时又可通过各连杆间的转动摩擦耗散能量，大幅度减小结构的地震动响应，具有较高的延性及耗能能力。

本实用新型框架位移耗能墙内框架通过环形摩擦片相互挤压转动耗能，摒弃传统摩擦片水平滑动的摩擦方式。连杆间摩擦力大小可通过改变摩擦片摩擦系数或螺栓预紧力大小加以调节改变，提高了结构整体的耗能能力与灵活性。

本实用新型隐蔽性好，在古建筑修复过程中可镶嵌内藏于外包砖墙中，亦可在覆板外表面进行必要的装饰或美化，不影响古建筑的原有风貌。

本实用新型所需构件均可在工厂预制获得，获得面广，造价低廉，具有广泛应用的前景。

附图说明

图1为本实用新型古建筑框架位移耗能墙体实施例结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为图1中B处即耗能墙体主框架柱与古建筑柱体连接处放大示意图；

图4为本实用新型实施例耗能墙体主框架结构构造示意图；

图5(a)-(c)为本实用新型实施例耗能墙体主框架墙骨顶梁及墙骨底梁结构示意图，图5(a)为主视图，图5(b)为俯视图，图5(c)为侧视图；

图6(a)-(c)为本实用新型实施例耗能墙体主框架墙骨左柱及墙骨右柱结构示意图，图6(a)为主视图，图6(b)为侧视图，图6(c)为俯视图；

图7为本实用新型实施例耗能墙体主框架梁端连杆、柱端连杆、摩擦片及中间连杆安装示意图；

图8(a)-(c)为本实用新型实施例耗能墙体主框架梁端/柱端连杆结构示意图，图8(a)为主视图，图8(b)为俯视图，图8(c)为侧视图；

图9(a)-(c)为本实用新型实施例耗能墙体主框架中间连杆结构示意图，图9(a)为主视图，图9(b)为俯视图，图9(c)为侧视图；

图10(a)-(c)为摩擦片结构示意图，图10(a)为主视图，图10(b)为俯视图，图10(c)为侧视图。

图中：1、顶木梁；2、左木柱；3、地栿；4、右木柱；5、柱础石；6、墙骨顶梁；7、墙骨左柱；8、墙骨右柱；9、墙骨底梁；10、梁端连杆；11、柱端连杆；12、中间连杆；13、圆形摩擦片；14、覆板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种古建筑框架位移耗能墙体，包括古建筑上的左木柱2和右木柱4，左木柱2和右木柱4底部通过柱础石5连接地栿3支撑，左木柱2和右木柱4顶部设有顶木梁1；左木柱2及右木柱4柱底平置于柱础石5顶面。地栿3平置于柱础石5之间的地面之上，地栿3左右两端紧邻柱础石5侧面。由左木柱2、右木柱4、地栿3和顶木梁1构成耗能墙体支撑架。

在耗能墙体支撑架内设有由耗能墙体外框架和耗能墙体内框架共同组成的耗能墙体主框架，耗能墙体主框架两侧贴有覆板14，耗能墙体主框架和覆板14共同构成古建筑木框架耗能墙体，该古建筑木框架耗能墙体通过螺栓连接耗能墙体支撑架。

其中，耗能墙体外框架包括与顶木梁1相接的墙骨顶梁6及与地栿3相接的墙骨底梁9，墙骨顶梁6和墙骨底梁9两端部通过螺栓分别与墙骨左柱7和墙骨右柱8连接，形成本实用新型耗能墙体外框架。墙骨顶梁6、墙骨左柱7、墙骨右柱8和墙骨底梁9截面厚度取相同尺寸。

其中，耗能墙体内框架包括四根梁端连杆10、四根柱端连杆11和四根中间连杆12，其中梁端连杆10、柱端连杆11在耗能墙框架的四个角点处呈对称分布，且梁端连杆10、柱端连杆11一端分别连接在角点处，另一端相互铰接，连接后呈矩形状；梁端连杆10、柱端连杆11连接端铰接一根中间连杆12，上下相邻中间连杆12相互铰接，并在其铰接端设有摩擦片13，构成了摩擦耗能构件。

耗能墙体外框架及耗能墙体内框架共同组成了本实用新型耗能墙体主框架，如图4所示。

另外，覆板14贴在墙骨顶梁6的两侧，见图2所示。覆板14采用石膏板作为主要耐火构件。

本实用新型耗能墙体主框架中墙骨左柱7及墙骨右柱8分别紧贴左木柱2右侧表面及右木柱4左侧表面，并通过螺栓贯穿木柱连接固定，连接处放大示意见图3所示。墙骨顶梁6及墙骨底梁9分别紧贴顶木梁1下表面及地栿3上表面。覆板14包覆于墙体主框架表面，并通过钉固定在耗能墙体外框架上。

本实用新型墙骨顶梁6和墙骨底梁9、墙骨左柱7和墙骨右柱8为对称结构，为两端为设有连接部的条形板，其一端为卯口，另一端为榫头，卯口和榫头开设圆孔，卯口和榫头依次榫卯相接，连接时应注意圆孔对齐，再用螺栓与螺母进行连接。同时应在距离与梁端连杆10、柱端连杆11相接的墙骨顶梁6、墙骨左柱7、墙骨右柱8、墙骨底梁9两端一定距离处对截面进行小幅延伸拓宽，并开设螺栓圆孔以便与连接构件相连。具体构造见图5(a)-(c)、图6(a)-(c)所示。

本实用新型耗能墙体主框架梁端连杆10、柱端连杆11、摩擦片13及中间连杆12安装见图7所示。

本实用新型梁端连杆10与柱端连杆11为相同对称结构，均为两端带有圆弧的长方形钢板结构，连杆两端均开设一定厚度的非通心同心圆孔，并在圆孔中间开设螺栓圆孔；其一端通过螺栓与螺母连接到梁端或柱端，另一端通过螺栓与螺母连接到中间连杆12。具体构造见图8(a)-(c)所示。

本实用新型中间连杆12为两端带有圆弧的长方形钢板结构，连杆两端均开设一定厚度的非通心同心圆孔，并在圆孔中间开设螺栓圆孔；连杆两端均通过螺栓与螺母与其他杆件相连接。具体构造见图9(a)-(c)所示。

本实用新型摩擦片13为带有螺栓孔的圆形结构，其尺寸应与各连杆两端的预留圆孔相对应，使得摩擦片13能镶装进预留圆孔中，并使螺栓孔上下对齐。摩擦片13应与各连杆处于同一平面内，各连杆间的摩擦力大小可通过改变摩擦片13摩擦系数或螺栓预紧力大小加以调节改变。具体构造见图10(a)-(c)。

本实用新型的具体实施方式为：

(1)首先将耗能墙体墙骨左柱7、墙骨右柱8通过螺栓分别与耗能墙支撑架左木柱2、右木柱4相连接，待墙骨左柱7、墙骨右柱8固定完毕，再将墙骨顶梁6、墙骨底梁9端头与墙骨左柱7、墙骨右柱8依次榫卯相接，连接时应注意上下预留圆孔对齐，对其后用螺栓与螺母加以固定连接，此时耗能墙体外框架基本安装固定完毕。

(2)将安装好摩擦片13的梁端连杆10连接到墙骨顶梁6、墙骨底梁9预留位置处，此时应注意螺栓孔对齐，而后用螺栓与螺母将其固定连接，此时可调节螺栓的预紧力以调节摩擦力，同时与梁端连接处的梁端连杆10端部应安装两片摩擦片13。同理可用同样的技术方法将安装好的柱端连杆11与墙骨左柱7、墙骨右柱8相连接。

(3)将安装好摩擦片13的中间连杆12连接到同角点处的梁端连杆10与柱端连杆11交接处，此时应注意使中间连杆12、梁端连杆10与柱端连杆11在连接端部处螺栓孔对齐，而后用螺栓与螺母对其进行固定连接。同理最后用同样的技术方法将中间连杆12与相邻的中间连杆12相连接，做好框架位移耗能墙体内框架的最后安装与固定工作。

(4)最后，将包裹在所述耗能墙体主框架表面的覆板14通过钉固定在墙体外框架上，完成框架位移耗能墙体的最后固定工作。

应当指出，以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，在不脱离本实用新型原理的前提下可轻易想到的改进、润饰、变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实施例中未明确的各组成部分均可利用现有技术手段加以实现。

Claims (9)

1.一种古建筑框架位移耗能墙体，包括柱础石(5)、地栿(3)以及古建筑上的左木柱(2)和右木柱(4)，所述左木柱(2)和右木柱(4)分别立于柱础石(5)上，柱础石(5)连接在地栿(3)之间，地栿(3)平置于柱础石(5)之间的地面上，左木柱(2)和右木柱(4)顶部设有顶木梁(1)；由所述左木柱(2)、右木柱(4)、地栿(3)和顶木梁(1)构成耗能墙体支撑架，其特征在于，在所述耗能墙体支撑架内设有由耗能墙体外框架和耗能墙体内框架共同组成的耗能墙体主框架；

所述耗能墙体内框架包括连接在框架角点处的由梁端连杆(10)和柱端连杆(11)铰接构成的矩形框，梁端连杆(10)和柱端连杆(11)铰接端铰接一根中间连杆(12)，上下相邻中间连杆(12)相互铰接，并在其铰接端设有摩擦片(13)；

所述耗能墙体主框架两侧贴有覆板(14)，耗能墙体主框架和覆板(14)共同构成古建筑框架位移耗能墙体。

2.根据权利要求1所述的一种古建筑框架位移耗能墙体，其特征在于，所述梁端连杆(10)和柱端连杆(11)在耗能墙体内框架的四个角点处呈对称分布，且梁端连杆(10)和柱端连杆(11)一端分别连接在角点处，另一端相互铰接，连接后呈矩形状。

3.根据权利要求2所述的一种古建筑框架位移耗能墙体，其特征在于，所述梁端连杆(10)、柱端连杆(11)和中间连杆(12)为两端带有圆弧的长方形钢板对称结构，连杆两端均开设一定厚度的非通心同心圆孔，并在圆孔中间开设螺栓圆孔。

4.根据权利要求1所述的一种古建筑框架位移耗能墙体，其特征在于，所述耗能墙体外框架包括与顶木梁(1)相接的墙骨顶梁(6)及与地栿(3)相接的墙骨底梁(9)，墙骨顶梁(6)和墙骨底梁(9)两端部通过螺栓分别与墙骨左柱(7)和墙骨右柱(8)连接。

5.根据权利要求4所述的一种古建筑框架位移耗能墙体，其特征在于，所述墙骨顶梁(6)、墙骨左柱(7)、墙骨右柱(8)和墙骨底梁(9)截面厚度尺寸相同。

6.根据权利要求4所述的一种古建筑框架位移耗能墙体，其特征在于，所述墙骨左柱(7)及墙骨右柱(8)分别紧贴左木柱(2)右侧表面及右木柱(4)左侧表面，并通过螺栓贯穿木柱连接固定；墙骨顶梁(6)及墙骨底梁(9)分别紧贴顶木梁(1)下表面及地栿(3)上表面；覆板(14)包覆于墙体主框架表面，并通过钉固定在耗能墙体外框架上。

7.根据权利要求6所述的一种古建筑框架位移耗能墙体，其特征在于，所述墙骨顶梁(6)和墙骨底梁(9)、墙骨左柱(7)和墙骨右柱(8)为对称结构，为两端为设有连接部的条形板，其一端为卯口，另一端为榫头，卯口和榫头开设圆孔，卯口和榫头依次榫卯相接。

8.根据权利要求7所述的一种古建筑框架位移耗能墙体，其特征在于，与所述梁端连杆(10)、柱端连杆(11)相接的墙骨顶梁(6)、墙骨底梁(9)、墙骨左柱(7)、墙骨右柱(8)在连接处延伸拓宽，并开设螺栓圆孔。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种古建筑框架位移耗能墙体，其特征在于，所述覆板(14)为石膏板。

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