一种内芯木外包钢组合梁的制作方法

本发明涉及一种钢木组合梁，尤其是涉及一种木嵌钢体增强的钢木组合梁，属于建筑工程技术领域。

背景技术：

在欧美等国家，现代木结构建筑已广泛应用于中低层住宅、低层公共建筑和商业建筑等领域。近年来，我国倡导绿色、安全的建筑结构，学者们又将研究聚焦到木结构上。大量研究结果表明，木结构的能源消耗和碳排放比混凝土结构和钢结构要少，另外，木材天然外观具有很好的装饰效果，使得工程师们愈加重视木结构。然而木材缺点也比较明显，如易变形、强度低等，为了优化木材的力学性能，有关人员尝试使用钢材与木材进行配合使用。

分离式的钢木混合结构在日本已经广泛应用，并且理论与实践结合的已经比较成熟，而钢木一体式构件正处于研究初期，没有较为完善的理论体系和工程实践。钢木构件一体化的方式有两种，一种是粘接，一种是栓接。粘接会在结构使用初期产生良好的一体化效果，但是由于胶水的老化而逐渐失去粘结性，降低了结构的可靠度。因此，越来越多的一体化方式使用栓接。

目前，国内外对于增强木梁的研究主要集中在两个方向：一种是在普通木梁上增配钢筋或钢丝或配置纤维材料，研究结果表明配置钢筋后，增强后的胶合木梁受弯时刚度和承载力都有所提高，但仍存在短期变形较大等缺点；另一个重要方向是在木梁上引入预应力，研究结果表明施加预应力能使梁的刚度和延性进一步提高。然而已有方式的增加预应力工艺比较复杂，不利于木梁的装配式建造。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种具有构造简单、价格低廉、安装方便、承载性好等优点的钢木一体式预应力组合梁，其结构设计合理、施工周期较短，能充分利用木材顺纹抗压、钢材强度高等特点，提升了钢木构件之间的组合效率，减少了资源的浪费，适用于村镇房屋建筑中。本发明采用的技术方案如下：

一种内芯木外包钢组合梁，包括外包槽钢、t型钢、直角梯形截面木梁、螺栓,其特征在于，直角梯形截面木梁置于外包槽钢内部，底面和直角面分别贴紧外包槽钢内底面和腹板内侧面，t型钢的腹板为等腰梯形截面，置于两根直角梯形截面木梁中间，t型钢腹板斜面紧贴直角梯形截面木梁斜面；外包槽钢的顶部两端分别设置有上翼缘，t型截面翼缘与外包槽钢的上翼缘螺栓连接，将直角梯形截面木梁紧固于其中。

优选地，外包槽钢的底部两端分别设置有下翼缘。所述t型钢的翼缘宽度等于外包槽钢的下翼缘宽度。所述t型钢的腹板斜面与垂直方向的夹角为1°～5°。在外包槽钢的两腹板外侧和下翼缘外侧、t型钢翼缘上表面固定连接有外贴木梁。

本发明的钢木组合木梁。在截面上采用钢外包木的技术方案，采用装配式方法组合后成为全截面受压构件，形成构件内部预应力，能充分发挥木材抗压性能强的优势，钢木充分组合后，解决了钢的局部屈曲和畸变导致的承载能力大幅降低的缺陷。与现有钢木一体式构件相比，本发明具有的有益效果是：本发明结构简单，安装方便，仅在钢构件一处制备有螺栓孔，对木构件不穿孔保证强度的完整性。通过安装时提供的预应力令钢木紧密贴合，提升了组合效率，增加了结构承载性能。

附图说明

图1为本发明立体结构斜视示意图；

图2为本发明沿轴向剖视示意图；

1-t型钢；2-外包槽钢；3-直角梯形截面木梁；4-螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对于本发明做进一步的说明：

一种内芯木外包钢组合梁，包括外包槽钢2、t型钢1、直角梯形截面木梁3、螺栓4。两根直角梯形截面木梁3置于外包槽钢2内部，底面和直角面分别贴紧槽钢2内底面和左右腹板内侧面，t型钢1的腹板为等腰梯形截面，置于两根木梁3中间令其腹板左右斜面紧贴左右木梁3的斜面，t型钢1截面翼缘与外包槽钢2上翼缘螺栓连接，将木梁3紧固于其中；

外包槽钢2有两个等尺寸平行的矩形截面腹板，两个垂直腹板底部焊接在同一个矩形截面翼缘板上，腹板上部各自90°焊接有等尺寸的矩形截面翼缘，两上部腹板之间没有板盖，上部两翼缘两端最大宽度与下部翼缘宽度相同；t型钢1包括矩形截面翼缘和焊接于翼缘中部的等腰梯形截面腹板，腹板斜面与垂直方向的夹角为1°～5°；直角梯形截面木梁3有2根，材料为胶合木材或原生木材，其直角侧面紧贴外包槽钢腹板，上下底面分别紧贴t型钢1的翼缘和外包槽钢2下翼缘。

t型钢1的翼缘宽度等于外包槽钢2的下部翼缘宽度，腹板高度略小于外包槽钢2上翼缘上表面到下翼缘下表面的垂直距离；梯形截面木梁3高度略大于外包槽钢2上翼缘上表面到下翼缘下表面的垂直距离，下底面宽度略小于外包槽钢2两腹板内侧面垂直距离的一半，斜面与垂直面的夹角与腹板斜面与垂直方向的夹角相等，所述t型钢1腹板下底面宽大于外包槽钢2两腹板内侧面垂直距离与2倍梯形截面木梁3底宽度之差，对应的，t型钢1腹板上底面宽大于外包槽钢2两腹板内侧面垂直距离与2倍梯形截面木梁3顶面宽之差。

t型钢1翼缘和外包槽钢2上翼缘对应位置制备有同规格的螺孔，通过螺栓4连接将t型截面固定于外包槽钢上部；

本发明的原理在于：所述2根等腰梯形截面木梁3置于外包槽钢预定位置，从外包槽钢2上方将t型钢1腹板置入两木梁3之间的空隙中直至腹板斜面贴住左右木梁3的斜面，继续下压t型钢1，令木梁3被挤压至上述斜面间、木梁3侧面与外包槽钢2腹板内表面、木梁3底面与外包槽钢2下翼缘内表面均压紧并存在预压力，下压直至t型梁1上翼缘与两木梁3上表面相贴。此时保持各部件位置不变，将t型梁1的翼缘与外包槽钢2左右上翼缘通过螺栓4连接，即制备完成具有内部预应力的钢木组合梁；

可在外包槽钢2的两腹板外侧和下翼缘外侧、t型钢1翼缘上表面通过胶接或者螺栓连接制有外贴木梁，用于进一步提升截面强度、增加构件美观性、提升构件耐火性。

本发明并不限于上文描述的实施方式。上文优选实施例仅为说明本发明的技术方案，仅为示意性的，而非全部实施例。在未脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种内芯木外包钢组合梁，包括外包槽钢、t型钢、直角梯形截面木梁、螺栓,其特征在于，直角梯形截面木梁置于外包槽钢内部，底面和直角面分别贴紧外包槽钢内底面和腹板内侧面，t型钢的腹板为等腰梯形截面，置于两根直角梯形截面木梁中间，t型钢腹板斜面紧贴直角梯形截面木梁斜面；外包槽钢的顶部两端分别设置有上翼缘，t型截面翼缘与外包槽钢的上翼缘螺栓连接，将直角梯形截面木梁紧固于其中。

2.根据权利要求1所述的内芯木外包钢组合梁，其特征在于，外包槽钢的底部两端分别设置有下翼缘。

3.根据权利要求2所述的内芯木外包钢组合梁，所述t型钢的翼缘宽度等于外包槽钢的下翼缘宽度。

4.根据权利要求1所述的内芯木外包钢组合梁，其特征在于：所述t型钢的腹板斜面与垂直方向的夹角为1°～5°。

5.根据权利要求1所述的内芯木外包钢组合梁，其特征在于：在外包槽钢的两腹板外侧和下翼缘外侧、t型钢翼缘上表面固定连接有外贴木梁。

技术总结
本发明涉及一种内芯木外包钢组合梁，包括外包槽钢、T型钢、直角梯形截面木梁、螺栓,其特征在于，直角梯形截面木梁置于外包槽钢内部，底面和直角面分别贴紧外包槽钢内底面和腹板内侧面，T型钢的腹板为等腰梯形截面，置于两根直角梯形截面木梁中间，T型钢腹板斜面紧贴直角梯形截面木梁斜面；外包槽钢的顶部两端分别设置有上翼缘，T型截面翼缘与外包槽钢的上翼缘螺栓连接，将直角梯形截面木梁紧固于其中。本发明提升了组合结构的稳定性，减少了建筑钢材的用量。

技术研发人员：陈志华;陈天舒;刘佳迪
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2020.03.03
技术公布日：2020.07.07