用于木结构建筑梁柱的竖向半燕尾榫节点连接结构的制作方法

本发明属于建筑结构技术领域，涉及一种木结构建筑节点连接结构，具体涉及一种用于木结构建筑梁柱的竖向半燕尾榫节点连接结构。

背景技术：

榫卯连接是我国传统木结构建筑的特色之一，传统木结构构件之间的连接通常采用榫卯连接而无一铁一钉。木构榫卯由榫头和卯孔组成，可以承受一定的弯矩，具有很好的弹性和抵抗水平推力作用，表现出较强的半刚性特性，且允许产生一定的变形，可以吸收部分地震能量，减小结构的地震影响。

结构是由节点和构件组成。其中节点是工程结构中较为关键的部分，它对整个结构的强度、刚度及延性都具有重要的影响作用。通过对木结构建筑在受如地震、台风等极端荷载作用下产生破坏情况的统计分析发现：节点设计不当往往是导致结构破坏的主要原因。以往对木结构分析大多侧重于结构和构件两个方面，而忽略了节点对整个结构体系安全的重要性，从而造成了木结构在极端荷载作用下，由于节点发生拔榫、割裂、剪断等脆性破坏而产生倒塌的严重后果。

传统榫卯连接较为常见的有燕尾榫、透榫、半透榫等连接方式。由于传统燕尾榫(水平式燕尾)(见附图图8～9)存在对柱横截面削弱大；梁在连接处完全断开，整体刚度变小，整体性有所消弱；梁抗拔通过梁柱燕尾连接完全由柱承担，柱负担重；只能在柱顶安装连接，在柱高度中部无法安装使用等问题，传统透榫(见附图图6～7)存在连接无特别抗拔设计，地震时易拔榫脱落等缺点。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的目的在于力图新型竖向半燕尾榫节点连接应用于木结构农房或土木混合结构房屋中，设计出新型竖向半燕尾榫连接节点，给出性能——成本最优的截面尺寸和齿长齿高最优组合，并介绍其施工建造方法。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于木结构建筑梁柱的竖向半燕尾榫节点连接结构，在木结构建筑的中柱上设置有卯眼和位于卯眼上方的中柱木塞孔；在与中柱相连接的两根木梁Ⅰ上分别设置有相匹配的竖向半燕尾榫头Ⅰ；其中，所述两根木梁Ⅰ通过相匹配咬合的竖向半燕尾榫头Ⅰ连接在中柱的卯眼内，并在两根木梁Ⅰ匹配连接后在中柱木塞孔内楔入木塞Ⅰ以将两根木梁Ⅰ固定在中柱上；

在木结构建筑的边柱上设置有竖向半燕尾结构的卯孔；在卯孔的上方设置有边柱木塞孔，在与边柱相连接的木梁Ⅱ上设置有与竖向半燕尾结构的卯孔相匹配的竖向半燕尾榫头Ⅱ；其中，所述木梁Ⅱ通过相匹配咬合的竖向半燕尾榫头Ⅱ和竖向半燕尾结构的卯孔连接在边柱上，并在木梁Ⅱ匹配连接后在边柱木塞孔内楔入木塞Ⅱ以将木梁Ⅱ固定在边柱上。

优选的是，所述竖向半燕尾榫头Ⅰ具有长方形榫颈和半燕尾榫额；所述半燕尾榫额高出长方形榫颈8mm。

优选的是，所述卯眼的宽度和高度与竖向半燕尾榫头Ⅰ相吻合；所述中柱木塞孔的高度为10～20mm；所述木塞Ⅰ与中柱木塞孔相吻合；所述木塞Ⅰ的长度与中柱柱径相同；所述木塞Ⅰ与竖向半燕尾榫头Ⅰ的宽度相同。

优选的是，所述竖向半燕尾榫头Ⅱ的榫额高出榫颈8mm。

优选的是，所述竖向半燕尾结构的卯孔的宽度和高度与竖向半燕尾榫头Ⅱ相吻合；所述边柱木塞孔的高度为5～10mm；所述木塞Ⅱ与边柱木塞孔相吻合；所述木塞Ⅱ的长度与边柱径相同；所述木塞Ⅱ与竖向半燕尾榫头Ⅱ的宽度相同。

优选的是，所述两根木梁Ⅰ中，其中一根木梁Ⅰ的竖向半燕尾榫头Ⅰ上设置有燕尾槽，另一根木梁Ⅰ的竖向半燕尾榫头Ⅰ上设置有与燕尾槽相匹配的燕尾榫，所述燕尾槽和燕尾榫在两根木梁Ⅰ通过竖向半燕尾榫头Ⅰ咬合时实现滑动匹配连接。

优选的是，所述木塞Ⅰ内设置有弹簧Ⅰ和与弹簧Ⅰ连接的固定卡件Ⅰ；所述两根木梁Ⅰ的竖向半燕尾榫头Ⅰ上分别设置有豁口，所述豁口在两根木梁Ⅰ匹配连接后形成容纳固定卡件Ⅰ的卡槽Ⅰ；所述卡槽Ⅰ的内表面粘贴有碳纤维布，所述碳纤维布采用粘结剂粘结。

优选的是，所述木塞Ⅱ内设置有弹簧Ⅱ和与弹簧Ⅱ连接的固定卡件Ⅱ；所述木梁Ⅱ的竖向半燕尾榫头Ⅱ上设置有容纳固定卡件Ⅱ的卡槽Ⅱ。

优选的是，在所述两根木梁Ⅰ的竖向半燕尾榫头Ⅰ连接后的节点连接处外围表面横向和纵向分别粘贴一层碳纤维布；所述碳纤维布采用粘结剂粘结。

优选的是，所述卡槽Ⅱ和竖向半燕尾结构的卯孔内表面均粘贴有碳纤维布，所述碳纤维布采用粘结剂粘结。

本发明至少包括以下有益效果：

(1)新型竖向半燕尾连接方式，最大限度地减小了对柱横截面的削弱。(2)本发明采用后塞紧块的安装工艺，安装便捷，且可用于半柱高度的梁柱连接(传统水平全燕尾连接只能用于柱顶梁柱节点连接，不能用于非柱顶梁柱节点连接)。(3)梁通过竖向半燕尾连接，可相互拉接，提高抗拔榫能力。(4)梁通过竖向半燕尾搭接，提高了结构的整体刚度和整体性能。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本发明中柱与木梁的竖向半燕尾榫节点连接结构的示意图；

图2为本发明边柱与木梁的竖向半燕尾榫节点连接结构的示意图；

图3为本发明另一种技术方案中中柱与木梁的竖向半燕尾榫节点连接结构的示意图；

图4为本发明另一种技术方案中中柱与木梁的竖向半燕尾榫节点连接结构的示意图；

图5为本发明另一种技术方案中边柱与木梁的竖向半燕尾榫节点连接结构的示意图。

图6是传统透榫边柱与木梁节点连接示意图；

图7是传统透榫中柱与木梁节点连接示意图；

图8是传统燕尾榫边柱与木梁节点连接示意图；

图9是传统燕尾榫中柱与木梁节点连接示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1示出了一种用于木结构建筑梁柱的竖向半燕尾榫节点连接结构，在木结构建筑的中柱1上设置有卯眼2和位于卯眼2上方的中柱木塞孔3；在与中柱1相连接的两根木梁Ⅰ4上分别设置有相匹配的竖向半燕尾榫头Ⅰ5；其中，所述两根木梁Ⅰ4通过相匹配咬合的竖向半燕尾榫头Ⅰ5连接在中柱1的卯眼2内，并在两根木梁Ⅰ4匹配连接后在中柱木塞孔3内楔入木塞Ⅰ6以将两根木梁Ⅰ4固定在中柱1上；

如图2所示，在木结构建筑的边柱7上设置有竖向半燕尾结构的卯孔8；在卯孔8的上方设置有边柱木塞孔9，在与边柱7相连接的木梁Ⅱ10上设置有与竖向半燕尾结构的卯孔8相匹配的竖向半燕尾榫头Ⅱ11；其中，所述木梁Ⅱ10通过相匹配咬合的竖向半燕尾榫头Ⅱ11和竖向半燕尾结构的卯孔8连接在边柱7上，并在木梁Ⅱ10匹配连接后在边柱木塞孔9内楔入木塞Ⅱ12以将木梁Ⅱ10固定在边柱上。

在上述方案中，采用竖向半燕尾榫节点连接，通过木梁结构上的榫头竖向半燕尾相互拉结，从而提高了框架地震水平荷载抗拉强度。同时，竖向半燕尾榫节点具有较强的抗弯能力。

将竖向半燕尾榫节点连接形式应用于木结构农房或土木混合结构中，木结构或土木混合结构水平地震承载力能得到极大的提高；并且，竖向半燕尾榫节点连接形式在继承传统榫卯节点连接形式的基础上稍微做了改动，仍是无需一钉一铁，比较适合于偏远山区就地取材建造房屋，对施工进度以及施工质量都有很大程度的提高；同时，新型竖向半燕尾榫节点成本低廉，也能够降低工程结构的造价。

在上述技术方案中，所述竖向半燕尾榫头Ⅰ5具有长方形榫颈501和半燕尾榫额502；所述半燕尾榫额高出长方形榫颈8mm。

在上述技术方案中，所述卯眼的宽度和高度与竖向半燕尾榫头Ⅰ相吻合；所述中柱木塞孔的高度为10～20mm；所述木塞Ⅰ6与中柱木塞孔相吻合；所述木塞Ⅰ的长度与中柱柱径相同；所述木塞Ⅰ6与竖向半燕尾榫头Ⅰ的宽度相同，采用这种方式，能够有效的将两根木梁Ⅰ4上的竖向半燕尾榫头Ⅰ5进行咬合连接，楔入木塞Ⅰ6后，使竖向半燕尾榫节点形成较强的抗弯能力。

在上述技术方案中，所述竖向半燕尾榫头Ⅱ的榫额高出榫颈8mm，采用这种方式，以实现竖向半燕尾榫头Ⅱ与卯孔的咬合。

在上述技术方案中，所述竖向半燕尾结构的卯孔的宽度和高度与竖向半燕尾榫头Ⅱ相吻合；所述边柱木塞孔的高度为5～10mm；所述木塞Ⅱ与边柱木塞孔相吻合；所述木塞Ⅱ的长度与边柱径相同；所述木塞Ⅱ与竖向半燕尾榫头Ⅱ的宽度相同。采用这种方式，能够有效的将木梁Ⅱ10上的竖向半燕尾榫头Ⅱ与卯孔进行咬合连接，楔入木塞Ⅱ后，使竖向半燕尾榫节点形成较强的抗弯能力。

在另一种技术方案中，如图3所示，所述两根木梁Ⅰ4中，其中一根木梁Ⅰ4的竖向半燕尾榫头Ⅰ5上设置有燕尾槽13，另一根木梁Ⅰ4的竖向半燕尾榫头Ⅰ5上设置有与燕尾槽13相匹配的燕尾榫14，具体来说，燕尾槽13设置在一根木梁Ⅰ4的竖向半燕尾榫头Ⅰ5的长方形榫颈位置上，燕尾榫14设置在另一根木梁Ⅰ4的竖向半燕尾榫头Ⅰ5的半燕尾榫额上，所述燕尾槽13和燕尾榫14在两根木梁Ⅰ4通过竖向半燕尾榫头Ⅰ5咬合时实现滑动匹配连接，采用这种方式，使两根木梁相互拉接，抗拔榫能力明显提高，并提高了结构的整体刚度和整体性能。

在另一种技术方案中，如图4所示，所述木塞Ⅰ6内设置有弹簧Ⅰ601和与弹簧Ⅰ601连接的固定卡件Ⅰ602；所述两根木梁Ⅰ4的竖向半燕尾榫头Ⅰ5上分别设置有豁口，所述豁口在两根木梁Ⅰ4匹配连接后形成容纳固定卡件Ⅰ602的卡槽Ⅰ15；所述卡槽Ⅰ15的内表面粘贴有碳纤维布，所述碳纤维布采用粘结剂粘结，采用这种方式，固定卡件Ⅰ602在两根木梁Ⅰ4匹配连接后将两根木梁Ⅰ4的节点连接更加稳固，抗拔榫能力明显提高，这种方式具体的装配方式为：在未将木塞Ⅰ6楔入中柱木塞孔3时，弹簧Ⅰ601自然伸张，将固定卡件Ⅰ602伸张在外，当需要将木塞Ⅰ6楔入木塞孔时，通过按压固定卡件Ⅰ602，将弹簧Ⅰ601压缩，通过外力将木塞Ⅰ6楔入中柱木塞孔3，当木塞Ⅰ6的固定卡件Ⅰ602楔入到卡槽Ⅰ15的位置时，弹簧Ⅰ601自然伸张，将固定卡件Ⅰ602弹入卡槽Ⅰ15，实现木塞Ⅰ6楔入中柱木塞孔3。

在另一种技术方案中，如图5所示，所述木塞Ⅱ12内设置有弹簧Ⅱ1201和与弹簧Ⅱ1201连接的固定卡件Ⅱ1202；所述木梁Ⅱ10的竖向半燕尾榫头Ⅱ11上设置有容纳固定卡件Ⅱ1202的卡槽Ⅱ16。采用这种方式，固定卡件Ⅱ1202在木梁Ⅱ10与边柱匹配连接后将木梁Ⅱ10与边柱的节点连接更加稳固，抗拔榫能力明显提高，这种方式具体的装配方式为：在未将木塞Ⅱ12楔入边柱木塞孔9时，弹簧Ⅱ1201自然伸张，将固定卡件Ⅱ1202伸张在外，当需要将木塞Ⅱ12楔入木塞孔时，通过按压固定卡件Ⅱ1202，将弹簧Ⅱ1201压缩，通过外力将木塞Ⅱ12楔入边柱木塞孔9，当木塞Ⅱ12的固定卡件Ⅱ1202楔入到卡槽Ⅱ16的位置时，弹簧Ⅱ1201自然伸张，将固定卡件Ⅱ1202弹入卡槽Ⅱ16，实现木塞Ⅰ6楔入边柱木塞孔9。

在另一种技术方案中，在所述两根木梁Ⅰ的竖向半燕尾榫头Ⅰ连接后的节点连接处外围表面横向和纵向分别粘贴一层碳纤维布；所述碳纤维布采用粘结剂粘结，采用这种方式，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，利用碳纤维布加固榫卯结构，可以有效的延缓榫卯结构发生拔榫现象。

在另一种技术方案中，所述卡槽Ⅱ和竖向半燕尾结构的卯孔内表面均粘贴有碳纤维布，所述碳纤维布采用粘结剂粘结。采用这种方式，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，利用碳纤维布加固榫卯结构，可以有效的延缓榫卯结构发生拔榫现象。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。