CN214884858U - 一榀张弦式预应力木结构大跨梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一榀张弦式预应力木结构大跨梁，包括胶合木梁、木质支撑板、竹筒和钢绞线。胶合木梁呈拱形，胶合木梁下表面连接有若干木质支撑板，木质支撑板下端设置有若干圆形的预留孔，每个预留孔设有豁口。若干呈下凸弧状的竹筒穿过每个木质支撑板下端对应的预留孔，竹筒的部分外壁在豁口处外露。竹筒内穿设有若干钢绞线，钢绞线的两端分别穿过胶合木梁两端的斜孔并锚固在胶合木梁的端面上。本实用新型采用胶合木梁呈拱形，承载能力发挥的更充分，解决了胶合木梁的受弯破坏大都是受拉脆性破坏形式、受压区木材强度得不到充分利用的问题；预应力钢绞线施加的预应力可以提高胶合木梁力学性能，能够给木梁提供继续保持其反拱的力。

Description

一榀张弦式预应力木结构大跨梁

技术领域

本实用新型涉及木结构建筑领域，具体涉及一榀张弦式预应力木结构大跨梁。

背景技术

随着人们对建筑审美要求的日益提高，建筑结构的形式及材料的种类也越来越多，其中许多大型的公共建筑都朝着大跨度、大空间的方向发展，普通的结构形式及材料种类已不能较好的实现建筑品质及新颖性的要求，从而需要一些新的结构形式及材料组合来达到建筑的需求。

木材是最早用于房屋建设的一种材料，因为取材方便、施工简单、抗震性能好等因素，海内外众多国家木结构建筑受到人们的广泛青睐，木结构技术发展也非常迅速。现有两种比较常规的采用木材料搭建的建筑：一是普通的仅有单种材料的木结构建筑，单种木材存在生长缺陷、生物危害、不具备经济合理性、能够承载的跨度有限等缺陷；二是木-混凝土组合结构，而木结构和混凝土结构两者的材料性能差别大，两种材料用在一起存在违和感，组合结构需要考虑木梁与混凝土板交界面在受力过程中产生的滑移效应，剪力连接件失效时，木结构基本便失去了承载作用，此外，混凝土容易开裂，主要是由于木材和混凝土这两种材料在抵抗拉力、弯矩方面都不具备优势。

因此，由于木材为各向异性材料，顺纹抗拉强度高，横纹抗拉、抗压强度较低等特点，制约了木材建筑中应用的全面性，如木梁的弯曲破坏大都是由受拉边缺陷引起的受拉破坏形式，而此时木材的受压强度得不到充分利用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一榀张弦式预应力木结构大跨梁，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一榀张弦式预应力木结构大跨梁，包括胶合木梁、木质支撑板、竹筒和预应力钢绞线。

所述胶合木梁呈拱形，胶合木梁的两端均设置有供预应力钢绞线穿过的若干斜孔，斜孔的上端贯穿胶合木梁对应的端面，下端贯穿胶合木梁的下表面。

所述胶合木梁的下表面连接有若干相互间隔的木质支撑板，木质支撑板的下端设置有若干圆形的预留孔，每个预留孔设置有豁口。

若干所述木质支撑板的下端设置有若干竹筒，竹筒呈下凸弧状。

每根所述竹筒穿过每个木质支撑板下端对应的预留孔，竹筒的部分外壁在豁口处外露，每根竹筒的两端分别与胶合木梁两端的对应斜孔的下端对接。

每根所述竹筒内穿设有若干预应力钢绞线，预预应力钢绞线的两端分别穿过胶合木梁两端的斜孔并锚固在胶合木梁的端面上。

进一步，所述木质支撑板呈Y形，木质支撑板的上端采用铆钉和角钢连接到胶合木梁的下表面。

所述木质支撑板的下端设置有两个圆形的预留孔，预留孔的直径比竹筒的外径大1～2mm。

每个所述预留孔背向另一个预留孔的一侧开设有豁口，豁口的弧长为预留孔周长的1/4。

进一步，所述木质支撑板的数量为大于1的奇数，一块木质支撑板位于胶合木梁的中点处并记为木质支撑板A，其余木质支撑板均匀分布在木质支撑板A的两侧，木质支撑板A两侧的若干木质支撑板关于木质支撑板A对称。

沿所述胶合木梁的中点处至端部，木质支撑板的高度逐渐降低，木质支撑板A具有最大高度。

进一步，所述胶合木梁的两端均镶嵌有端板，端板的外表面与胶合木梁的端面齐平。

所述端板上设置有供预应力钢绞线穿过的若干通孔，预应力钢绞线穿过端板的通孔并采用镦头锚具进行锚固。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型采用的胶合木梁呈拱形，承载能力发挥的更为充分，解决了胶合木梁的受弯破坏大都是受拉脆性破坏形式、受压区木材强度得不到充分利用的技术问题；

2.预应力钢绞线施加的预应力可以提高胶合木梁力学性能，施加预应力后，能够给木梁提供继续保持其反拱的力，可以有效地减小胶合木梁的短期变形，并且在使用过程中可以减小或消除蠕变对长期变形的影响；施加预应力后，胶合木梁由纯弯状态转化为压弯状态，可以充分利用木材的抗压强度，节省材料，同时，可以使木材发生顺纹受压破坏，而木材顺纹受压时，木纤维受压屈曲；

3.本实用新型实施更为简便快捷，有效的提高施工的速度，缩短了工程的施工周期，并且本实用新型相对以往的类似工程减少了大量脚手架的使用，节约了工程项目的造价；

4.通过两种材料的组合利用，使得本实用新型达到了质量轻承载力高、跨度大的目的，为大空间的营造提供了可能性。

附图说明

图1为本实用新型结构的三维图；

图2为本实用新型结构的正视图；

图3为呈Y形的木质支撑板示意图；

图4为预应力钢绞线锚固点的示意图。

图中：胶合木梁1、木质支撑板2、预留孔201、豁口2011、竹筒3、预应力钢绞线4、端板5和镦头锚具6。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开了一榀张弦式预应力木结构大跨梁，包括胶合木梁1、木质支撑板2、竹筒3和预应力钢绞线4。

所述胶合木梁1呈拱形，该结构外形美观，胶合木梁1的两端均设置有供预应力钢绞线4穿过的两个斜孔，斜孔的上端贯穿胶合木梁1对应的端面，下端贯穿胶合木梁1的下表面。所述胶合木梁1采用木板沿顺纹方向叠层胶合所得，木梁外部需做防火、防腐、防虫等处理工艺。

所述胶合木梁1的下表面连接有多块相互间隔的木质支撑板2，参见图3，所述木质支撑板2呈Y形，也可称为人字撑，木质支撑板2的上端采用铆钉和角钢连接到胶合木梁1的下表面。所述木质支撑板2两个板面的上端均采用铆钉和角钢连接到胶合木梁1的下表面，角钢与胶合木梁1贴合的钢板上打入三颗铆钉，角钢与木质支撑板2贴合的钢板上打入两颗铆钉，插入胶合木梁1的三颗铆钉和插入木质支撑板2的两颗铆钉交叉错落设置。

所述木质支撑板2的下端设置有两个圆形的预留孔201，预留孔201的直径比竹筒3的外径大1～2mm，预留孔201起到固定竹筒3的作用。所述木质支撑板2的尺寸不大，可以采用边角料进行制作。

每个所述预留孔201背向另一个预留孔201的一侧开设有豁口2011，豁口2011的弧长为预留孔201周长的1/4。

所述木质支撑板2的数量为大于1的奇数，本实施例取3，一块木质支撑板2位于胶合木梁1的中点处并记为木质支撑板A，其余两块木质支撑板2分布在木质支撑板A的两侧，木质支撑板A两侧的木质支撑板2关于木质支撑板A对称。

沿所述胶合木梁1的中点处至端部，木质支撑板2的高度逐渐降低，木质支撑板A具有最大高度。

参见图1或2，三块所述木质支撑板2的下端设置有两根竹筒3，竹筒3呈下凸弧状。

每根所述竹筒3穿过每个木质支撑板2下端对应的预留孔201，竹筒3的部分外壁在豁口2011处外露，结构更显轻盈和美观，每根竹筒3的两端分别与胶合木梁1两端的对应斜孔的下端对接。

每根所述竹筒3内穿设有多根预应力钢绞线4，预预应力钢绞线4的两端分别穿过胶合木梁1两端的斜孔。在本实施例中，可在所述预应力钢绞线4外表面设置防护构件，如安装在竹筒3内的波纹管。

所述胶合木梁1的两端预留槽位，参见图4，所述胶合木梁1两端的预留槽位均镶嵌有端板5，端板5材料为钢铁，端板5表面应做防锈、防腐处理，端板5的厚度不小于25mm，使得端板安装完成后的平面即为木梁端部的平面，端板5的宽度与胶合木梁1的宽度相同，端板5的高度为胶合木梁1高度的2/3。

所述端板5上设置有供预应力钢绞线4穿过的多个通孔，预应力钢绞线4穿过端板5的通孔并采用镦头锚具6进行锚固。

所述预应力钢绞线4穿入胶合木梁1的角度为继续延续竹筒3的弧度，在预应力施加之后，由于竹筒3具有一定的韧性，竹筒3的弧度能够和预应力钢绞线4的弧度保持一致。所述预应力钢绞线4应釆用砂轮锯切断，不得釆用电弧或气焊切断，也不得使预应力钢绞线4经受高温、焊接火花或接地电流的影响。所述预应力钢绞线4能够抵消结构荷载产生的正弯矩产生的拉力。在本实施例中，所述预应力钢绞线4可采用螺纹钢筋或FRP筋进行替换。

所述镦头锚具6用于固定钢绞线，其标准、质量应能满足受力要求和国家现行标准的规则，锚具应满足分级张拉、补张拉以及放松预应力筋的要求，墩头锚具和夹具配合使用，夹具应具有自锚功能、松锚功能和重复运用功能，锚具、夹具和连接器所运用的资料功能指标不低于45号钢的要求，有机械功能和化学成分合格证明书、质量确保书。

值得说明的是，本实施例针对木材的受压强度得不到充分利用的情况，考虑采用两种组合的材料，得到弥补木材受力特点的良好思路。钢筋、钢绞线是建筑结构中常用的材料，其抗拉强度比较高，在钢筋混凝土梁、预应力梁中，钢筋、钢绞线的存在大幅度提高了梁的抗弯能力，受此启发，本实施例创造了一种可以利用钢绞线优良的抗拉性能、又能保证木梁受力合理的组合结构形式，以期能够提高木梁的极限承载力、刚度及延性等，钢绞线材料及木材强度也能得到更充分利用，同时达到满足建筑品质及效果的要求。本实施例所述结构的优势具体如下：

1.解决了材料性能发挥不充分的问题。针对木梁的受力特点，主要是木材的抗拉能力较弱，抗压能力不能充分发挥。本实用新型通过预应力的引入，使得各种材料物尽其用，其线性符合结构受力特点，最大程度的节约了建材，本构件采有的木材是沿顺纹方向叠层胶合而成的，使材料的强度得到更加充分发挥。

2.解决了两种材料组合受力的问题，同时减小自重提高抗震性能的问题。在木梁受弯的情况下，研究胶合木梁正截面的力学特性，表现为拉区胶合木被拉断，而受压区胶合木未屈服，发生脆性破坏，胶合木的抗压强度不能充分被利用且离散性较大。本构件钢绞线提供预应力之后，使得木梁更好的利用木材的抗压强度。由于本实用新型比一般的钢筋混凝土受力材料轻很多，强度和承载能力又比普通的木梁高，所以本实用新型在大跨度承载方面具备更好的优势，抗震性能也随之提高。

3.解决了建筑大跨度、大空间实现的问题，当截面尺寸相同时常规纯木结构的梁能够达到的最大跨度远小于本实用新型，本实用新型在屋架失高保证的情况下，实现了较大的跨度，保证建筑的空间效果及美观要求。

4.解决了木材的变异性问题，本构件采用胶合木，能够提高材料的可靠度，提高材料的可用强度。在加工过程中胶合木得到了充分的干燥，在使用过程中，由于尺寸和形状变化而引起的裂缝和变形大大地减小。不需要整体成根的木材加工，对于原材料的尺寸并没有太苛刻的要求，这样可以很好地解决我国带有木节的劣质木材、小直径树材的出路，充分发挥我国的速生林和人工林相关产业的优势，带动相关产业的发展，产生极大的经济效益。

5.解决了工程施工中的安全问题。本结构的预应力的施加可在地面完成，完成预应力的施加之后进行整榀梁的吊装，避免了高空中预应力的施工作业，提高了工程的安全性，也改善了项目的可实施性。

6.本实用新型实施更为简便快捷，有效的提高施工的速度，缩短了工程的施工周期，并且本实用新型相对以往的类似工程减少了大量脚手架的使用，节约了工程项目的造价。

7.造型大方美观，能够体现张力之美，符合现代审美的要求，外露材料为木材、竹子等天然材料，使得建筑具有舒适度高、绿色生态、保温节能、成本低等方面的巨大优势，所以值得推广使用。

实施例2：

本实施例公开了一榀张弦式预应力木结构大跨梁，包括胶合木梁1、木质支撑板2、竹筒3和预应力钢绞线4。

所述胶合木梁1呈拱形，胶合木梁1的两端均设置有供预应力钢绞线4穿过的多个斜孔，斜孔的上端贯穿胶合木梁1对应的端面，下端贯穿胶合木梁1的下表面。

所述胶合木梁1的下表面连接有多块相互间隔的木质支撑板2，参见图3，木质支撑板2的下端设置有多个圆形的预留孔201，每个预留孔201设置有豁口2011。

参见图1或2，多块所述木质支撑板2的下端设置有多根竹筒3，竹筒3呈下凸弧状。

每根所述竹筒3穿过每个木质支撑板2下端对应的预留孔201，竹筒3的部分外壁在豁口2011处外露，每根竹筒3的两端分别与胶合木梁1两端的对应斜孔的下端对接。

每根所述竹筒3内穿设有多根预应力钢绞线4，预预应力钢绞线4的两端分别穿过胶合木梁1两端的斜孔并锚固在胶合木梁1的端面上。

实施例3：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，参见图3，所述木质支撑板2呈Y形，木质支撑板2的上端采用铆钉和角钢连接到胶合木梁1的下表面。

所述木质支撑板2的下端设置有两个圆形的预留孔201，预留孔201的直径比竹筒3的外径大1～2mm。

每个所述预留孔201背向另一个预留孔201的一侧开设有豁口2011，豁口2011的弧长为预留孔201周长的1/4。

实施例4：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述木质支撑板2的数量为大于1的奇数，一块木质支撑板2位于胶合木梁1的中点处并记为木质支撑板A，其余木质支撑板2均匀分布在木质支撑板A的两侧，木质支撑板A两侧的多块木质支撑板2关于木质支撑板A对称。

沿所述胶合木梁1的中点处至端部，木质支撑板2的高度逐渐降低，木质支撑板A具有最大高度。

实施例5：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，参见图4，所述胶合木梁1的两端均镶嵌有端板5，端板5的外表面与胶合木梁1的端面齐平。

所述端板5上设置有供预应力钢绞线4穿过的多个通孔，预应力钢绞线4穿过端板5的通孔并采用镦头锚具6进行锚固。

Claims (4)

1.一榀张弦式预应力木结构大跨梁，其特征在于：包括胶合木梁(1)、木质支撑板(2)、竹筒(3)和预应力钢绞线(4)；

所述胶合木梁(1)呈拱形，胶合木梁(1)的两端均设置有供预应力钢绞线(4)穿过的若干斜孔，斜孔的上端贯穿胶合木梁(1)对应的端面，下端贯穿胶合木梁(1)的下表面；

所述胶合木梁(1)的下表面连接有若干相互间隔的木质支撑板(2)，木质支撑板(2)的下端设置有若干圆形的预留孔(201)，每个预留孔(201)设置有豁口(2011)；

若干所述木质支撑板(2)的下端设置有若干竹筒(3)，竹筒(3)呈下凸弧状；

每根所述竹筒(3)穿过每个木质支撑板(2)下端对应的预留孔(201)，竹筒(3)的部分外壁在豁口(2011)处外露，每根竹筒(3)的两端分别与胶合木梁(1)两端的对应斜孔的下端对接；

每根所述竹筒(3)内穿设有若干预应力钢绞线(4)，预预应力钢绞线(4)的两端分别穿过胶合木梁(1)两端的斜孔并锚固在胶合木梁(1)的端面上。

2.根据权利要求1所述的一榀张弦式预应力木结构大跨梁，其特征在于：所述木质支撑板(2)呈Y形，木质支撑板(2)的上端采用铆钉和角钢连接到胶合木梁(1)的下表面；

所述木质支撑板(2)的下端设置有两个圆形的预留孔(201)，预留孔(201)的直径比竹筒(3)的外径大1～2mm；

每个所述预留孔(201)背向另一个预留孔(201)的一侧开设有豁口(2011)，豁口(2011)的弧长为预留孔(201)周长的1/4。

3.根据权利要求1所述的一榀张弦式预应力木结构大跨梁，其特征在于：所述木质支撑板(2)的数量为大于1的奇数，一块木质支撑板(2)位于胶合木梁(1)的中点处并记为木质支撑板A，其余木质支撑板(2)均匀分布在木质支撑板A的两侧，木质支撑板A两侧的若干木质支撑板(2)关于木质支撑板A对称；

沿所述胶合木梁(1)的中点处至端部，木质支撑板(2)的高度逐渐降低，木质支撑板A具有最大高度。

4.根据权利要求1所述的一榀张弦式预应力木结构大跨梁，其特征在于：所述胶合木梁(1)的两端均镶嵌有端板(5)，端板(5)的外表面与胶合木梁(1)的端面齐平；

所述端板(5)上设置有供预应力钢绞线(4)穿过的若干通孔，预应力钢绞线(4)穿过端板(5)的通孔并采用镦头锚具(6)进行锚固。

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