CN219973498U - 一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及木建筑构造技术领域，尤其是涉及一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点。包括卯榫式钢毂，所述卯榫式钢毂包括横截面形状为多边形的钢毂，所述钢毂的至少一个侧壁上焊接有第一嵌套钢构件，所述第一嵌套钢构件嵌入木构件中，所述木构件与所述第一嵌套钢构件相对的一侧嵌入有第二嵌套钢构件，所述第二嵌套钢构件与所述钢毂螺栓连接。本实用新型采用钢构件作为节点的榫卯连接件，且最终通过螺栓进行固定，减少了传统木榫卯节点对木构件需要大量开槽和采用金属连接件连接时所造成的材料损伤和构件之间的初始滑移，从而改善节点的力学性能。同时，该节点形式便于损伤检测和重复安装拆卸，有利于木结构建筑的绿色循环使用，施工安装简便。

Description

一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点

技术领域

本实用新型涉及木建筑构造技术领域，尤其是涉及一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点。

背景技术

随着绿色循环建筑的普及和推广，木结构以其轻质、低能耗、环保等优势再次被广泛的应用在网壳结构中。目前，为了满足建筑的结构性能，木网壳结构通常采用销连接、键连接、铆钉连接、螺栓连接以及齿板连接等连接方式。然而，当采用该类金属连接方式时，金属连接件在木结构节点受力初始阶段就会对木构件的原始材料性能造成一定的损伤且存在明显的初始滑移，导致结构的抗侧刚度较低，且节点处较易发生木材的横纹劈裂破坏。

此外，施工时采用逐点逐步安装的方式，对于工人的技术要求较高，尤其是当木网壳结构跨度较大时，胶合木材料的性质也决定了杆件的截面尺寸较大，汇集在节点处的常规连接组件构形复杂，从而导致施工困难，使得施工质量、节点性能难以保证。此外，这些连接件难以拆卸重复利用，不利于临时性木建筑的回收利用，也不利于木建筑在使用过程中的检测、修复和加固等循环使用措施的实施。

鉴于上述问题，提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点，该装配式木结构节点能够避免金属连接件在木结构节点受力初始阶段对木构件造成的初始材料损伤及初始滑移，改善节点的力学性能，并易于安装拆卸和循环利用。

本实用新型提供一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点，包括卯榫式钢毂，所述卯榫式钢毂包括横截面形状为多边形的钢毂，所述钢毂的至少一个侧壁上焊接有第一嵌套钢构件，所述第一嵌套钢构件嵌入木构件中，所述木构件与所述第一嵌套钢构件相对的一侧嵌入有第二嵌套钢构件，所述第二嵌套钢构件与所述钢毂螺栓连接。

优选地，所述第一嵌套钢构件包括第一腹板，所述第一腹板与所述钢毂焊接，所述第一腹板的两侧均焊接有第一翼缘，所述第一腹板上焊接有第一加劲肋，所述木构件上开有榫槽，所述第一加劲肋嵌入所述榫槽中，两个所述第一翼缘分别与所述木构件的上下两个侧壁紧密贴合。

优选地，所述第二嵌套钢构件包括第二腹板，所述第二腹板的两侧焊接有第二翼缘，所述第二腹板上焊接有第二加劲肋，所述木构件上的所述榫槽贯穿相对的两个侧壁，所述第二加劲肋嵌入所述木构件另一个侧壁上的所述榫槽中，两个所述第二翼缘分别与所述木构件的上下两个侧壁紧密结合。

优选地，所述钢毂的侧壁设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔位于所述第一腹板的上下两侧，所述第二翼缘上设有耳板，所述耳板上设有第二螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述第二螺纹孔螺栓连接。

优选地，所述钢毂的侧壁设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔位于远离所述第一腹板的一侧，所述第二腹板上设有耳板，所述耳板上设有第二螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述第二螺纹孔螺纹连接。

优选地，所述第一腹板与所述钢毂的横向边缘之间的间隔距离，满足以下条件：

其中：d为所述第一腹板与其所在的所述钢毂侧壁外侧边缘之间的距离，w为所述木构件的宽度，n为所述钢毂的边数，l为所述钢毂的侧边长度，t为所述第一腹板的厚度。

优选地，所述第一腹板的长度与所述木构件靠近所述钢毂的一端与所述榫槽之间的水平距离相等，所述第一翼缘的长度与所述第一腹板的长度相等，所述第一翼缘的宽度等于所述木构件宽度的二分之一。

优选地，所述钢毂的横截面形状为正六边形，所述木构件的形状为矩形，所述榫槽的形状为一字型或工字型，所述第一加劲肋的形状与所述榫槽的形状一致；所述第一加劲肋的宽度与所述第一翼缘的宽度相等。

优选地，所述第二腹板、所述第二翼缘、所述第二加劲肋的形状、尺寸分别与所述第一腹板、所述第一翼缘、所述第一加劲肋的形状、尺寸相同。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本实用新型的技术方案采用卯榫式钢毂作为木网壳节点的榫卯连接件，减少了传统木榫卯节点对木构件需要开槽所造成的材料损伤，从而改善节点的力学性能；采用钢构件进行传力，并由螺栓连接进行最终受力，提高了节点的刚度，并使节点精准一体化受力，进而提升网壳结构的整体性；采用螺栓连接的方式对节点进行固定，减少了钉公、螺栓、齿板、裂环、剪盘、挂钩件等连接件对木构件所造成的初始材料损伤和螺栓与木构件之间的初始滑移。

(2)本实用新型提供的所有构件均采用工厂预制现场装配为主的方式，在安装的过程中，由于卯榫式钢毂的卯榫作用，木构件在横向和竖向均已被约束，不会在安装过程中产生位移，避免了偏差的出现。此外，由于木构件和卯榫式钢毂的限位作用，第二嵌套钢构件在安装的过程中，只需对位嵌入木构件即可，不仅令安装过程更为简便，也可以避免安装误差。最后，采用螺栓固定，基本不会发生偏差且安装简便，这样不仅减少工人现场作业，并且对施工人员的技术水平要求不高，施工质量更容易保证。

(3)本实用新型提供的装配式木网壳节点便于进行检查、拆卸、更换和加固等工作，延长结构的使用寿命，拆卸时只需将组装过程逆向实施，简单方便且不会木构件造成多余的损伤，有利于临时木建筑的循环使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1中卯榫式钢毂的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中木构件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1中第二嵌套钢构件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1中卯榫式钢毂与一个木构件嵌套的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1中卯榫式钢毂、第二嵌套钢构件与一个木构件嵌套的结构示意图；

图6为本实用新型实施例1中卯榫式钢毂、第二嵌套钢构件与一个木构件嵌套的俯视图；

图7为本实用新型实施例1中完整节点的结构示意图；

图8为本实用新型实施例2中卯榫式钢毂的结构示意图；

图9为本实用新型实施例2中木构件的结构示意图；

图10为本实用新型实施例2中第二嵌套钢构件的结构示意图；

图11为本实用新型实施例2中卯榫式钢毂、第二嵌套钢构件与一个木构件连接的结构示意图；

图12为本实用新型实施例2中完整节点的结构示意图。

附图标记说明：1-卯榫式钢毂、101-钢毂、102-第一螺纹孔、2-第一嵌套钢构件、201-第一腹板、202-第一翼缘、203-第一加劲肋、3-木构件、301-榫槽、4-第二嵌套钢构件、401-第二腹板、402-第二翼缘、403-第二加劲肋、404-耳板、405-第二螺纹孔、5-螺栓。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点，包括卯榫式钢毂1、第二嵌套钢构件4和木构件3，如图1-7所示。

如图1所示，卯榫式钢毂1包括横截面形状为多边形的钢毂101，本实施例中钢毂101的横截面形状为正六边形，钢毂101的每个侧壁上均焊接有一个第一嵌套钢构件2，第一嵌套钢构件2包括第一腹板201，第一腹板201焊接在钢毂101的侧壁上，第一腹板201的上下两侧均焊接有第一翼缘202，同时第一翼缘202还与钢毂101侧壁焊接，第一腹板201在竖直方向上居中焊接有第一加劲肋203，第一加劲肋203的形状和数量可以根据节点性能的需要进行调整，本实施例中设置了两个一字型的第一加劲肋203。

如图2所示，木构件3的形状为矩形，木构件3上开有贯穿相对的两个侧壁的榫槽301，第一加劲肋203嵌入榫槽301中，两个第一翼缘202的内侧分别与木构件3的上下两侧紧密贴合。榫槽301的高度小于木构件3的高度且在竖向方向居中开设，榫槽301的形状和数量与第一加劲肋203的形状和数量一致。

如图3所示，第二嵌套钢构件4包括第二腹板401，第二腹板401的两侧焊接有第二翼缘402，第二腹板401上焊接有第二加劲肋403，第二加劲肋403嵌入木构件3另一个侧壁上的榫槽301中，两个第二翼缘402分别与木构件3的上下两个侧壁紧密贴合。第二腹板401、第二翼缘402、第二加劲肋403的形状、尺寸、焊接方式均与第一腹板201、第一翼缘202、第一加劲肋203的形状、尺寸、焊接方式一致。

设置的第一翼缘202和第二翼缘402用以夹持木构件3，限制其竖向位移；第一加劲肋203和第二加劲肋403嵌入木构件3中，限制其横向位移。

第一腹板201的高度小于钢毂101侧壁的高度，钢毂101侧壁在第一腹板201的上下两侧分别开有第一螺纹孔102，第二腹板401两侧的第二翼缘402上均焊接有耳板404，耳板404上开有第二螺纹孔405，第一螺纹孔102与第二螺纹孔405通过螺栓5连接。采用螺栓连接的方式对节点进行固定，减少了钉公、齿板、裂环、剪盘、挂钩件等连接件对木构件所造成的初始材料损伤和螺栓与木构件之间的初始滑移。采用钢构件进行传力，并由螺栓进行最终受力，提高了节点的刚度，并使节点精准一体化受力，进而提升网壳结构的整体性。

如图6所示，第一腹板201与钢毂101的横向边缘之间的间隔距离，满足以下条件：

式中：d为第一腹板201与其所在的钢毂101侧壁外侧边缘之间的距离，w为木构件3的宽度，n为钢毂101的边数，l为钢毂101的侧边长度，t为第一腹板201的厚度。

第一翼缘202的长度与第一腹板201的长度相等，宽度等于木构件3宽度的二分之一。第一加劲肋203的宽度与第一翼缘202的宽度相等，为木构件3宽度的二分之一，高度和厚度等于(实际施工过程也可以略小于)木构件3中榫槽301的高度和厚度。第一加劲肋203与钢毂101侧壁外侧之间的水平距离与木构件3靠近钢毂101一端的端部与榫槽301之间的水平距离相等，且等于第一腹板201和第一翼缘202的长度。

第一腹板201竖向边缘与钢毂101竖向边缘之间的高度差的二分之一应满足该节点螺栓连接的相应的钢结构设计规范中的相关规定。

第一加劲肋203和第二加劲肋403数量均至少设置一个，但其数量和厚度以及间距可根据节点性能的需要进行调整，同样的，第一翼缘202和第二翼缘402的厚度也可进行相应的调整。第一加劲肋203和第二加劲肋403的形式可进行调整，例如可做成斜向或工字型等形式，以适应节点形状需要及设计强度和刚度需求。

在结构需要长时间固定使用的情况下，可对木构件的榫槽内加入结构胶用于加强钢板和木构件之间的接触，从而提高节点的刚度和强度。在结构为临时性建筑，尤指跨度小的临时性的展馆或建筑或展品则可不用在木槽内加入结构胶，以便于结构的拆卸和重复使用，当然，前提节点的设计能够满足结构性能。当节点区域仍需要额外加固时，可以采用碳纤维布进行包裹粘贴进行加强，由于木构件的截面为规则的矩形，也便于碳纤维布的接触和缠绕，而螺栓区域则可以采用小区域的开螺孔钢板进行加强，同样方便快捷，这都有利于节点的重复使用，延长结构的使用寿命，且由于节点的规则性构造，也利于节点外表进行装饰设计。

木构件上设置的榫槽为规则的矩形截面，相对于传统木榫卯节点木槽和现行常用的木结构钢填板螺栓连接异型槽口，其制作简易程度大大提高，减少了木槽制作所需要的时间和人力。

上述装配式木网壳节点组装步骤如下：

第一步：将木构件3从外向内并通过榫槽301嵌于第一腹板201的第一加劲肋203上，形成第一级组装体，如图4所示；

第二步：将第二嵌套钢构件4从外向内嵌入木构件3的另一侧的榫槽301中，形成第二级组装体，如图5所示；

第三步：利用螺栓5将卯榫式钢毂1与第二嵌套钢构件4进行固定，形成第三级组装体；

第四步：重复上述步骤五次，在钢毂101的另外的五个侧壁上分别安装上木构件3和第二嵌套钢构件4，即可完成完整节点的安装，完整节点结构如图7所示。

实施例2

一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点，本实施例的技术方案与实施例1基本一致，不同在于：

本实施例中第一加劲肋203的形状为工字型，如图8所示；木构件3上的榫槽301形状为工字型，如图9所示；第二嵌套钢构件4上的第二加劲肋403的形状也为工字型，如图10所示；钢毂101侧壁上的第一螺纹孔102位于远离第一腹板201的一侧，耳板404只有一个，焊接在第二腹板401上；第一腹板201的竖向高度等于钢毂101的高度。

其中第一腹板201与钢毂101的横向边缘之间的间隔距离，满足以下条件：

其中：d为第一腹板201与其所在的钢毂101侧壁外侧边缘之间的距离，w为木构件3的宽度，n为钢毂101的边数，l为钢毂101的侧边长度，t为第一腹板202的厚度，s为耳板404的长度。

上述装配式木网壳节点的安装步骤与实施例1的一致，其中卯榫式钢毂1、第二嵌套钢构件4与一个木构件3连接如图11所示，完整节点的结构如图12所示。

本实用新型提供的装配式木网壳节点采用钢构件作为节点的榫卯连接件，利用钢板对节点中木构件进行双向约束，并且最后通过螺栓进行固定连接，达到整体节点的稳定，不仅降低了槽口的复杂程度，也减小了不规则槽口对木材造成的原来材料损伤，同样也避免了钉公、齿板等金属连接件与木构件之间产生过度的初始滑移。此外，节点可以通过调整加劲肋形式、加劲肋数量和翼缘的厚度等方式调整节点的刚度和强度。在建筑上即节省空间又美观，并且连接构造简单，安装更方便；组成节点的各构件，均可在工厂预制加工完成，现场施工主要以组装为主，安装过程简单且安装步骤少，螺栓安装的工作量较小，并且由于安装过程中的钢构件对木构件的竖向和横向位移都进行了限制，能大大减小额外的人工和固定措施；拆卸时只需将组装过程逆向实施，简单方便且不会木构件造成多余的损伤，有利于临时木建筑的循环使用。

综上所述，本实用新型提供的木网壳节点形式及组装方法，节省建筑空间，传力路径明确，安全可靠，施工简单方便，满足实际工程设计、施工需要，环保节能，并且该节点有利于拆卸、检查、加固和循环使用，更好的满足了当下绿色建筑的要求，具有良好的使用价值。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种钢构件嵌套的装配式木网壳节点，其特征在于，包括卯榫式钢毂(1)，所述卯榫式钢毂(1)包括横截面形状为多边形的钢毂(101)，所述钢毂(101)的至少一个侧壁上焊接有第一嵌套钢构件(2)，所述第一嵌套钢构件(2)嵌入木构件(3)中，所述木构件(3)与所述第一嵌套钢构件(2)相对的一侧嵌入有第二嵌套钢构件(4)，所述第二嵌套钢构件(4)与所述钢毂(101)螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的装配式木网壳节点，其特征在于，所述第一嵌套钢构件(2)包括第一腹板(201)，所述第一腹板(201)与所述钢毂(101)焊接，所述第一腹板(201)的两侧均焊接有第一翼缘(202)，所述第一腹板(201)上焊接有第一加劲肋(203)，所述木构件(3)上开有榫槽(301)，所述第一加劲肋(203)嵌入所述榫槽(301)中，两个所述第一翼缘(202)分别与所述木构件(3)的上下两个侧壁紧密贴合。

3.根据权利要求2所述的装配式木网壳节点，其特征在于，所述第二嵌套钢构件(4)包括第二腹板(401)，所述第二腹板(401)的两侧焊接有第二翼缘(402)，所述第二腹板(401)上焊接有第二加劲肋(403)，所述木构件(3)上的所述榫槽(301)贯穿相对的两个侧壁，所述第二加劲肋(403)嵌入所述木构件(3)另一个侧壁上的所述榫槽(301)中，两个所述第二翼缘(402)分别与所述木构件(3)的上下两个侧壁紧密贴合。

4.根据权利要求3所述的装配式木网壳节点，其特征在于，所述钢毂(101)的侧壁设有第一螺纹孔(102)，所述第一螺纹孔(102)位于所述第一腹板(201)的上下两侧，所述第二翼缘(402)上设有耳板(404)，所述耳板(404)上设有第二螺纹孔(405)，所述第一螺纹孔(102)与所述第二螺纹孔(405)螺栓连接。

5.根据权利要求3所述的装配式木网壳节点，其特征在于，所述钢毂(101)的侧壁设有第一螺纹孔(102)，所述第一螺纹孔(102)位于远离所述第一腹板(201)的一侧，所述第二腹板(401)上设有耳板(404)，所述耳板(404)上设有第二螺纹孔(405)，所述第一螺纹孔(102)与所述第二螺纹孔(405)螺栓连接。

6.根据权利要求4所述的装配式木网壳节点，其特征在于，所述第一腹板(201)与所述钢毂(101)的横向边缘之间的间隔距离，满足以下条件：

其中：d为所述第一腹板(201)与其所在的所述钢毂(101)侧壁外侧边缘之间的距离，w为所述木构件(3)的宽度，n为所述钢毂(101)的边数，l为所述钢毂(101)的侧边长度，t为所述第一腹板(201)的厚度。

7.根据权利要求4或5所述的装配式木网壳节点，其特征在于，所述第一腹板(201)的长度与所述木构件(3)靠近所述钢毂(101)的一端与所述榫槽(301)之间的水平距离相等，所述第一翼缘(202)的长度与所述第一腹板(201)的长度相等，所述第一翼缘(202)的宽度等于所述木构件(3)宽度的二分之一。

8.根据权利要求7所述的装配式木网壳节点，其特征在于，所述钢毂(101)的横截面形状为正六边形，所述木构件(3)的形状为矩形，所述榫槽(301)的形状为一字型或工字型，所述第一加劲肋(203)的形状与所述榫槽(301)的形状一致；所述第一加劲肋(203)的宽度与所述第一翼缘(202)的宽度相等。

9.根据权利要求8所述的装配式木网壳节点，其特征在于，所述第二腹板(401)、所述第二翼缘(402)、所述第二加劲肋(403)的形状、尺寸分别与所述第一腹板(201)、所述第一翼缘(202)、所述第一加劲肋(203)的形状、尺寸相同。