一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，包括木梁、木柱、榫卯節(jié)點、植筋、節(jié)點連接件和節(jié)點緊固件，所述木梁與木柱之間通過榫卯節(jié)點連接，木梁的梁端上下表面或兩側表面設置有槽道，所述植筋預先植于槽道內，并通過小木條和專用結構膠封閉，所述節(jié)點連接件的一端與植筋連接，另一端與節(jié)點緊固件連接，節(jié)點緊固件貫穿木柱的柱身，并通過錨板和墊塊，在木柱上背對木梁的一側固定。本實用新型具有較高的抗彎能力、耗能能力與延性性能，既能保證小震下結構穩(wěn)定，又能實現大震下結構出現大變形并控制結構損傷，震后結構自復位的理想效果。
【專利說明】一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于土木工程領域，涉及一種榫卯節(jié)點，特別涉及一種古建筑木結構的梁柱榫卯節(jié)點，主要(但非排他地)用于既有木結構梁柱榫卯節(jié)點的加固、耗能減震和震損后修復，也可用于新建木結構梁柱榫卯節(jié)點的增強與耗能減震。
【背景技術】
[0002]我國木結構建筑歷史悠久，從古代皇宮建筑、廟宇殿堂，到居民住宅，大量采用古建筑木結構形式；同時古建筑木結構分布區(qū)域廣泛，幾乎遍及全國，留傳至今的著名古建筑木結構有:北京故宮、山西應縣木塔、薊縣獨樂寺、承德避暑山莊等。我國古建筑木結構蘊含著寶貴的中國傳統(tǒng)營造技藝和建筑文化，為世界性遺產，具有極高的歷史、文物、藝術和科學價值。因此，必須采取措施對這些古建筑木結構進行修繕加固及保護、提升其耗能減震性倉泛。
[0003]古建筑木結構主要由榫卯連接，典型的即為梁端做成榫頭形式，柱身做成卯口形式，這種連接節(jié)點具有剛柔并濟的作用。然而由于外界因素作用(地震、臺風、環(huán)境溫濕度等)和木材自身缺陷等原因，在榫卯節(jié)點部位發(fā)生擠壓變形后，榫和卯均出現不同程度的殘余變形，這就使得榫卯節(jié)點逐漸變得松動、榫和卯之間空隙加大，更甚者出現局部拔榫、節(jié)點松脫等現象。上述破壞癥狀使得榫卯節(jié)點由半剛性狀態(tài)轉變?yōu)殂q接狀態(tài)，不僅使其彎剪扭等基本承載能力降低，而且嚴重影響整體結構的承載能力、抗側力能力和結構穩(wěn)定性，力口劇了建筑物的破壞甚至倒塌；同時，由于地震后較大的殘余變形，古建筑木結構在震后很難修復。因此，為了對現有古建筑木結構進行加固、震損后修復，甚至包括對新建仿古木結構建筑的增強，急需針對榫卯節(jié)點提出適宜、有效的加固修復方法。
[0004]既有的木結構榫卯節(jié)點的加固方式主要有:馬口釘加固(直接固定)、U型扁鋼加固(用扁鋼在節(jié)點部位沿梁柱截面握裹，采用釘來固定)、節(jié)點處附加支撐加固和FRP (纖維增強復合材料，如碳纖維布等)加固等，這些加固方法有效防止了拔榫、落梁等災害性破壞形式。但這些方法還存在如下問題:
[0005]I)不易更換和檢修。對于鐵質加固構件，由于銹蝕問題導致更換困難，同時帶來安全隱患；對于FRP加固方式，由于FRP采用結構膠粘貼于木構件表面，使其很難進行更換，也不容易對加固部位進行檢修。
[0006]2)震后難復位問題依舊存在。傳統(tǒng)加固方法一般均可提高榫卯節(jié)點的剛度，同時具有一定的耗能能力，但在地震后，其依然存在殘余變形，恢復就位仍較困難，修復成本也很聞。
[0007]3)加固后一般會影響建筑內部外觀效果。傳統(tǒng)方法加固后,一般加固材料在節(jié)點處外露，對原有建筑外觀產生一定影響，不符合修舊如舊的原則。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的在于為克服現有技術的不足，提供一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，該節(jié)點具有較高的抗彎能力、耗能能力與延性性能，該節(jié)點既能保證小震下結構穩(wěn)定，又能實現大震下結構出現大變形并控制結構損傷，震后結構自復位的理想效果O
[0009]本實用新型采用的技術方案為:一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，包括木梁、木柱、榫卯節(jié)點、植筋、節(jié)點連接件和節(jié)點緊固件，所述木梁與木柱之間通過榫卯節(jié)點連接，木梁的梁端上下表面或兩側表面設置有槽道，所述植筋預先植于槽道內，并通過小木條和專用結構膠封閉，所述節(jié)點連接件的一端與植筋連接，另一端與節(jié)點緊固件連接，節(jié)點緊固件貫穿木柱的柱身，并通過錨板和墊塊，在木柱上背對木梁的一側固定。
[0010]作為優(yōu)選，所述節(jié)點連接件為鋼材、不銹鋼或其他金屬材料中的一種，其外形可為空心鋼管型、槽型等，通過嵌入方式，節(jié)點連接件可完全隱入木梁端頭；緊固植筋桿件用的螺母及墊圈也可先行焊接于鋼板件上，也可待植筋養(yǎng)護完畢后再緊固。
[0011]作為優(yōu)選，所述木梁和木柱的截面形狀為方形、矩形或圓形。
[0012]作為優(yōu)選，所述木柱在錨板下可采用打入木螺釘或植筋方式進行局部增強。
[0013]作為優(yōu)選，所述木梁材質為原木、鋸材、膠合木(glulam)、單板層積材(LVL)、平行木片膠合木(PSL)、層疊木片膠合木(LSL)、其他工程木材中的一種。
[0014]作為優(yōu)選，所述榫卯節(jié)點為燕尾榫、半榫或透榫中的一種。
[0015]作為優(yōu)選，所述植筋為螺紋鋼、螺桿、圓鋼、鋼管或FRP中的一種。
[0016]作為優(yōu)選，所述節(jié)點緊固件采用鋼筋、螺桿、鋼管或形狀記憶合金。
[0017]作為優(yōu)選，所述錨板材質為鋼材或硬木，錨板直接接觸固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持錨板和木柱外表面平齊。
[0018]作為優(yōu)選，所述的墊塊采用金屬材料或硬木。
[0019]有益效果:采用本實用新型提供的木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，具有很好的承載能力、耗能能力與延性性能，根據現有的科學試驗數據，此類加固節(jié)點相比加固前，其承載能力和節(jié)點轉動剛度最大可提高10倍以上，而其加固成本與傳統(tǒng)方法差不多；同時，該節(jié)點既能保證小震下結構穩(wěn)定，又能實現大震下結構出現大變形并控制結構損傷，震后結構自復位的理想效果。同時，由于其裝配施工工藝而便于維修更換，因其隱式特性而外觀優(yōu)良、防火性能好。
[0020]此外，通過合理設計，可保證節(jié)點連接件或節(jié)點緊固件先于植筋和梁柱構件發(fā)生屈服破壞，這一方面極大提高節(jié)點的結構性能、延性性能和耗能性能，另一方面也使得節(jié)點的安全性、可靠性得到顯著提高。
[0021]本實用新型中節(jié)點連接件和節(jié)點緊固件等均可替換、容易檢修、施工維修方便，避免了落架大修等繁瑣工序，不僅從技術上體現了先進性，還大大降低了古建筑木結構的維護和修復成本，具有很高的社會意義和經濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置實施例1結構示意圖；
[0023]圖2為圖1的側視圖；
[0024]圖3為圖1的俯視圖；
[0025]圖4為圖1的剖面1-1示意圖；[0026]圖5為圖1的剖面2-2示意圖；
[0027]圖6為本實用新型在木梁上下表面開設的槽道示意圖；
[0028]圖7為本實用新型在木梁兩側表面開設的槽道示意圖；
[0029]圖8-10為本實用新型中梁柱連接件5的三種構造形式示意圖；
[0030]圖11為本實用新型木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置實施例2結構俯視圖；
[0031]圖12為本實用新型實施例3去除透榫外露端頭的示意圖；
[0032]圖13為本實用新型實施例3針對透榫節(jié)點的木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面通過【具體實施方式】和附圖對本實用新型做進一步的說明:
[0034]實施例1
[0035]如圖1-7所示，一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，包括木梁1、木柱2、榫卯節(jié)點3、植筋4、節(jié)點連接件5和節(jié)點緊固件6，所述木梁I與木柱2之間通過榫卯節(jié)點3連接，木梁I的梁端上下表面或兩側表面設置有槽道9，所述植筋4預先植于槽道9內，并通過小木條10和專用結構膠封閉，所述節(jié)點連接件5的一端與植筋4連接，另一端與節(jié)點緊固件6連接，節(jié)點緊固件6貫穿木柱2的柱身，并通過錨板7和墊塊8，在木柱2上背對木梁I的一側固定。
[0036]如圖8-10所示，所述節(jié)點連接件5為鋼材、不銹鋼或其他金屬材料中的一種，其外形可為空心鋼管型、槽型等，上面設有螺栓孔11，通過嵌入方式，節(jié)點連接件可完全隱入木梁端頭；緊固植筋桿件用的螺母及墊圈也可先行焊接于鋼板件上，也可待植筋養(yǎng)護完畢后再緊固。
[0037]所述木梁I的橫截面為矩形，所述木柱2的橫截面為圓形。所述木柱2在錨板下可采用打入木螺釘或植筋方式進行局部增強。所述木梁I材質為原木、鋸材、膠合木(glulam)、單板層積材(LVL)、平行木片膠合木(PSL)、層疊木片膠合木(LSL)、其他工程木材中的一種。所述榫卯節(jié)點3為燕尾榫。所述植筋4為螺紋鋼、螺桿、圓鋼、鋼管或FRP中的一種。所述節(jié)點緊固件6采用鋼筋、螺桿、鋼管或形狀記憶合金。所述錨板7材質為鋼材或硬木，錨板7嵌入木柱2并保持錨板7和木柱2外表面平齊。所述的墊塊8采用金屬材料或硬木。
[0038]實施例2
[0039]如圖11所示，一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其余結構均與實施例1相同，不同之處在于:所述木柱2的橫截面為方形。
[0040]實施例3
[0041]如圖12和13所示，一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其余結構均與實施例I相同，不同之處在于:所述榫卯節(jié)點3為透榫。
[0042]應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。
【權利要求】
1.一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:包括木梁、木柱、榫卯節(jié)點、植筋、節(jié)點連接件和節(jié)點緊固件，所述木梁與木柱之間通過榫卯節(jié)點連接，木梁的梁端上下表面或兩側表面設置有槽道，所述植筋預先植于槽道內，并通過小木條和結構膠封閉，所述節(jié)點連接件的一端與植筋連接，另一端與節(jié)點緊固件連接，節(jié)點緊固件貫穿木柱的柱身，并通過錨板和墊塊，在木柱上背對木梁的一側固定。
2.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述節(jié)點連接件為鋼材、不銹鋼中的一種，其外形為空心鋼管型、槽型，節(jié)點連接件通過嵌入方式完全隱入木梁端頭。
3.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述木梁和木柱的截面形狀為方形、矩形或圓形。
4.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述木柱在錨板下采用打入木螺釘或植筋方式進行局部增強。
5.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述木梁材質為原木、鋸材、膠合木、單板層積材、平行木片膠合木、層疊木片膠合木中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述榫卯節(jié)點為燕尾榫、半榫或透榫中的一種。
7.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述植筋為螺紋鋼、螺桿、圓鋼、鋼管或FRP中的一種。
8.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述節(jié)點緊固件采用鋼筋、螺桿或鋼管。
9.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述錨板材質為鋼材，錨板直接接觸固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持錨板和木柱外表面平齊。
10.根據權利要求1所述的一種木結構榫卯節(jié)點的加固與耗能減震裝置，其特征在于:所述的墊塊采用金屬材料。
【文檔編號】E04B1/98GK203569694SQ201320561955
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】楊會峰, 任嘯, 劉偉慶, 凌志彬, 陸偉東 申請人:南京工業(yè)大學