CN217079900U - 一种增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，包括木柱锚固段钢板、伸臂段钢板、耗能段钢板、木梁锚固段钢板、固定件；本实用新型采用钢板裁剪、弯折加工而成，制作工艺简单造价低廉，不仅可以为木结构榫卯节点增加刚度，该装置耗能段钢板的塑性变形还能耗散传入结构的地震能量，有效降低榫卯节点的拔榫量提升木结构整体稳定性；可以用于木结构房屋的抗震加固，也可用于新建木结构房屋的减震设计；另外该装置具有施工安装非常便捷，不改变建筑原始风貌的优点，可以大幅度推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，属于木类结构抗震领域。
背景技术
传统村镇木结构民居作为是古木建筑的一部分，蕴含着丰富的历史文化信息、具有较高艺术和技术造诣，需要通过加固维修长期保护。传统加固维修方法多基于师徒相授的经验，使用范围受到严格限制；缺乏对加固维修后结构性能恢复程度的了解和评价，无法适应目前的工程结构可靠性评价体系，也难以为现代工程技术人员所掌握。随着消能减震技术的发展，可以对木结构或木结构连接节点，筛选和改进既有节点连接、拉墙等构造措施，因此有必要引入现代消能减震概念和器材进行加固改造，研发具有耗能作用的节点加强件和小截面高延性连接件，增加木结构体系的耗能能力和抗倒塌能力，从而形成韧性房屋。
发明内容
本实用新型提供了一种增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其两端通过固定件与木梁、木柱连接，实现增强木结构榫卯节点。
本实用新型的技术方案是：一种增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，包括木柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、木梁锚固段钢板4、固定件5；
所述柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4依次连接，柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2呈横置T形，柱锚固段钢板1的上、下端通过固定件5固定在木柱7上，伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4向木梁6侧伸展，且木梁锚固段钢板4通过固定件5固定在木梁6侧面。
所述柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4由一块平面钢板通过裁剪加工而成或者通过裁剪、弯折加工而成。
所述柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4为同种材料钢。
选用Q235、Q345或者是低屈服点钢材；柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4统一厚度，取3mm～10mm。
所述柱锚固段钢板1上端高出木梁顶面与下端高出木梁底面的高度相同，取50mm～80mm。
所述伸臂段钢板2与耗能段钢板3、耗能段钢板3与梁锚固段钢板4之间的过渡段采用倒角处理，倒角半径20mm～40mm。
所述伸臂段钢板2长度150mm～300mm、宽度同木梁6高；耗能段钢板3长度50mm～100mm、宽度小于伸臂段钢板2的宽度且小于梁锚固段钢板4的宽度；梁锚固段钢板4长度50mm～150mm、宽度同木梁6高。
所述柱锚固段钢板1水平向中心线及伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4水平向中心线与木梁6中线对齐，柱锚固段钢板1竖向中心线与木柱7中线对齐。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用钢板裁剪、弯折加工而成，制作工艺简单造价低廉，不仅可以为木结构榫卯节点增加刚度，该装置耗能段钢板的塑性变形还能耗散传入结构的地震能量，有效降低榫卯节点的拔榫量提升木结构整体稳定性；可以用于木结构房屋的抗震加固，也可用于新建木结构房屋的减震设计；另外该装置具有施工安装非常便捷，不改变建筑原始风貌的优点，可以大幅度推广。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为图1的立面图；
图3为图1的俯视图；
图4为安装、未安装耗能器时弯矩—转角滞回曲线(ZTS1表示未安装耗能器获得的滞回曲线，ZTS2表示安装耗能器获得的滞回曲线)；
图中各标号为：1-柱锚固段钢板，2-伸臂段钢板，3-与梁连接钢板，4-梁锚固段钢板，5-固定件，6-木梁，7-木柱。
具体实施方式
实施例1：如图1-4所示，一种增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，包括木柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、木梁锚固段钢板4、固定件5；所述柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4依次连接，柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2呈横置T形，柱锚固段钢板1的上、下端通过固定件5固定在木柱7上，伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4向木梁6侧伸展，且木梁锚固段钢板4通过固定件5固定在木梁6侧面。如固定件可以选用自攻螺钉。
进一步地，可以设置所述柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4由一块平面钢板通过裁剪加工而成或者通过裁剪、弯折加工而成。木柱为圆形时柱锚固段钢板1弯折成弧形紧贴木柱表面，弧长根据梁柱截面具体设计。伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4紧贴木梁侧面。
进一步地，可以设置所述柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4为同种材料钢。
进一步地，可以选用Q235、Q345或者是低屈服点钢材；柱锚固段钢板1、伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4统一厚度，取3mm～10mm(如可以取3mm、4mm、5mm、10mm等)。
进一步地，可以设置所述柱锚固段钢板1上端高出木梁顶面与下端高出木梁底面的高度相同(即伸臂式金属耗能装置为对称式结构，柱锚固段钢板1顶面与木梁顶面的垂直距离、柱锚固段钢板1底面与木梁底面的垂直距离相等)，取50mm～80mm(如可以取50mm、60mm、70mm、80mm等)。
进一步地，可以设置所述伸臂段钢板2与耗能段钢板3、耗能段钢板3与梁锚固段钢板4之间的过渡段采用倒角处理，倒角半径取值20mm～40mm(如可以取20mm、25mm、30mm、40mm等)。
进一步地，可以设置所述伸臂段钢板2长度取150mm～300mm(如可以取150mm、200mm、250mm、300mm等)、宽度同木梁6高；耗能段钢板3长度取50mm～100mm(如可以取50mm、80mm、100mm等)、宽度小于伸臂段钢板2的宽度且小于梁锚固段钢板4的宽度；梁锚固段钢板4长度取50mm～150mm(如可以取50mm、80mm、100mm、150mm等)、宽度同木梁6高。
进一步地，可以设置所述柱锚固段钢板1水平向中心线及伸臂段钢板2、耗能段钢板3、梁锚固段钢板4水平向中心线与木梁6中线对齐，柱锚固段钢板1竖向中心线与木柱7中线对齐。
再进一步地，与木柱7连接的柱锚固段钢板1形状与木柱7形状适配，如木柱7为方形，则该段为平面，如果为木柱7为圆柱形，则该段为弧形；根据调研，木梁6顶端、底端多为平整结构，设计与木梁6连接的梁锚固段钢板4为平面。
如以图1-图3所示结构，在施工现场柱锚固段钢板1的上、下端通过自攻螺钉与木柱紧密相连，梁锚固段钢板采用自攻螺钉与木梁侧面连接。伸臂式金属耗能器由于耗能段钢板3远离节点中心，在相同转角变形下阻尼器位移利用效率更高，其两端借助自攻螺钉分别与梁、柱相连接，安装方便，能够较好保留木结构建筑原始风貌。制作了2个相同的直透榫模型并展开进行拟静力试验，得到安装与未安装耗能器时弯矩—转角滞回曲线如图4，从图可以看出增加耗能器后节点滞回曲线面积更加饱满说明耗能能力有较大提升，曲线“捏缩”效应明显减轻表明加载过程中节点滑移量减小，残余拔榫量也得到了有效控制；此外节点承载力也有显著增加。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其特征在于：包括木柱锚固段钢板(1)、伸臂段钢板(2)、耗能段钢板(3)、木梁锚固段钢板(4)、固定件(5)；
所述柱锚固段钢板(1)、伸臂段钢板(2)、耗能段钢板(3)、梁锚固段钢板(4)依次连接，柱锚固段钢板(1)、伸臂段钢板(2)呈横置T形，柱锚固段钢板(1)的上、下端通过固定件(5)固定在木柱(7)上，伸臂段钢板(2)、耗能段钢板(3)、梁锚固段钢板(4)向木梁(6)侧伸展，且木梁锚固段钢板(4)通过固定件(5)固定在木梁(6)侧面。
2.根据权利要求1所述的增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其特征在于：所述柱锚固段钢板(1)、伸臂段钢板(2)、耗能段钢板(3)、梁锚固段钢板(4)由一块平面钢板通过裁剪加工而成或者通过裁剪、弯折加工而成。
3.根据权利要求1所述的增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其特征在于：所述柱锚固段钢板(1)、伸臂段钢板(2)、耗能段钢板(3)、梁锚固段钢板(4)为同种材料钢。
4.根据权利要求3所述的增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其特征在于：选用Q235、Q345或者是低屈服点钢材；柱锚固段钢板(1)、伸臂段钢板(2)、耗能段钢板(3)、梁锚固段钢板(4)统一厚度，取3mm～10mm。
5.根据权利要求1所述的增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其特征在于：所述柱锚固段钢板(1)上端高出木梁顶面与下端高出木梁底面的高度相同，取50mm～80mm。
6.根据权利要求1所述的增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其特征在于：所述伸臂段钢板(2)与耗能段钢板(3)、耗能段钢板(3)与梁锚固段钢板(4)之间的过渡段采用倒角处理，倒角半径20mm～40mm。
7.根据权利要求1所述的增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其特征在于：所述伸臂段钢板(2)长度150mm～300mm、宽度同木梁(6)高；耗能段钢板(3)长度50mm～100mm、宽度小于伸臂段钢板(2)的宽度且小于梁锚固段钢板(4)的宽度；梁锚固段钢板(4)长度50mm～150mm、宽度同木梁(6)高。
8.根据权利要求1所述的增强木结构榫卯节点的伸臂式金属耗能装置，其特征在于：所述柱锚固段钢板(1)水平向中心线及伸臂段钢板(2)、耗能段钢板(3)、梁锚固段钢板(4)水平向中心线与木梁(6)中线对齐，柱锚固段钢板(1)竖向中心线与木柱(7)中线对齐。
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