一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，属于古建筑木结构加固修缮领域。适合传统木结构古建筑榫卯节点加固修缮需求。
【背景技术】
[0002]古建筑木结构榫卯节点为典型的半刚性连接，其承载能力及抗弯刚度较低，且在自然环境及地震作用下容易发生松动变形，产生无法自动恢复的残余变形，进而造成整体结构的倾斜歪闪，严重威胁着结构的安全。因此，榫卯节点是古建筑木结构修缮加固的重点部位。
[0003]榫卯节点加固常采用的材料主要有角钢、钢板、钢筋、铁扒钉等传统材料及碳纤维布等新型材料。角钢、钢板、钢筋、铁扒钉等传统材料加固榫卯节点虽然可以提高节点的承载力及耗能性能，但却大大提高了半刚性节点的抗弯刚度，使节点“超刚”，改变了古建筑木结构的结构特性，使结构不再属于柔性结构，进而大幅度增加结构的地震反应，对抗震不利；另一方面，角钢、钢板、钢筋、铁扒钉等材料暴露在空气中易发生生锈、腐蚀等耐久性问题，潜伏安全隐患并影响建筑美观；再者，由于角钢、钢板、钢筋、铁扒钉等材料属于弹塑性材料，结构在经历大的地震作用后，这些材料本身会产生较大的残余变形，无法恢复到初始状态，需要更换加固材料，对结构进行二次加固。新型材料碳纤维布是一种单向碳纤维加固产品，具有较强的抗拉承载力，但由于材料本身只能承受拉力，其垂直纤维方向的抗剪承载力几乎为零，因此，采用碳纤维布加固榫卯节点，仅能提高榫卯节点的抗弯承载力及抗弯刚度，无法提高其抗剪承载力；另一方面，碳纤维布脆性强，延性差，以其加固榫卯节点达不到提高节点耗能能力的目的；此外，碳纤维布及其黏合料属于易燃品，其耐火性能极差，在明火或者高温情况下易发生燃烧或者严重变形，不能继续使用。
【实用新型内容】
[0004]针对以上【背景技术】存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，解决现有榫卯节点加固方式中存在的“超刚”、耐久性差、残余变形大、耐火性差等问题。该榫卯节点采用奥氏体形状记忆合金带进行加固，在未明显提尚禪卯节点抗弯刚度的情况下，大幅度提尚了节点的耗能能力、耐久性能及耐火性能，并能实现变形后整体结构的自动复位，进而改善榫卯节点自恢复能力差的先天缺陷。
[0005]本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。
[0006]作为本实用新型的一种实施方式，一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，包括木柱，及与木柱相连的木梁构成的木构架，所述木柱与木梁通过榫卯节点连接而成，所述榫卯节点通过两条相互平行包覆于木柱外周并与木梁相连的上、下形状记忆合金带加固，所述上、下形状记忆合金带的上下边缘分别与木梁的上下表面平行，形状记忆合金带通过木螺丝与木梁侧表面及木柱侧面固定连接。
[0007]优选地，所述上、下形状记忆合金带自木梁与木柱相接的端部至其终止端长度为400?700mm，上、下形状记忆合金带高度为30?60mm，厚度为3?5_。
[0008]优选地，所述木螺丝沿上、下形状记忆合金带连接木柱与木梁之间的木柱、及木梁根端呈阵列分布，木螺丝沿木梁延伸段轴向呈双排间距分布。
[0009]优选地，所述木螺丝的最大外径为5?8mm，相邻木螺丝水平间距为20?50mm，所述木螺丝分别距离上、下形状记忆合金带的上下边缘距离为10mm。
[0010]优选地，所述相互平行的上、下形状记忆合金带距离木梁的上下边缘距离为10mm。
[0011]与现有技术相比，本实用新型采用智能材料形状记忆合金加固古建筑木结构榫卯节点。形状记忆合金中具有两种相:高温相奥氏体相和低温相马氏体相，其中，奥氏体形状记忆合金是一种超弹性、高阻尼材料，所谓超弹性，是指加载应力超过弹性极限后，其应力和应变的关系将表现出明显的非线性特征，而当应力解除后，应变也会完全恢复到零。所谓高阻尼，是指形状记忆合金材料的耗散因子可达10—1数量级，而普通金属，如钢和铝的耗散因子大约只有0.005左右。此外，奥氏体形状记忆合金弹性模量较低，约为钢材弹性模量的30%左右。因此，该榫卯节点采用常温奥氏体形状记忆合金带进行加固，在未明显提高榫卯节点抗弯刚度的情况下，不改变古建筑木结构的动力特性，保持其柔性结构的原状，从结构层次上满足古建筑“修旧如旧”、“不改变建筑原貌”的修缮原则；利用形状记忆合金材料的超弹性性能，在外部荷载停止作用后，材料本身回复产生较大的驱动力，从而使柱架的残余变形恢复，在不借助外力的作用下实现整体结构自动复位，以弥补榫卯柱架自恢复能力差的先天缺陷；利用形状记忆合金材料的高阻尼特性，施加在结构上的形状记忆合金带相当于附加阻尼器，能够耗散地震能量，可以有效地减小结构本身的地震反应。该方法施工方便，加固效果显著，具有良好的社会及经济效益。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的侧视图；
[0013]图2本实用新型的俯视图。
[0014]图中的附图标记分别表示:1、木柱；2、木梁；3榫卯节点；4、上形状记忆合金带；5、下形状记忆合金带；6、木螺丝。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对本实用新型做任何限制的依据。
[0016]图1给出了一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点的侧视图，图2给出了一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点的俯视图，该榫卯节点包括木柱I与木梁2通过榫卯节点3连接而成的木构架，榫卯节点3通过两条平行包覆于木柱I外周并与木梁2相连的上形状记忆合金带4、下形状记忆合金带5加固，上形状记忆合金带4、下形状记忆合金带5的上下边缘分别与木梁2的上下表面平行，上形状记忆合金带4、下形状记忆合金带5的上下边缘与木梁2的上下表面的距离为10mm，上形状记忆合金带4、下形状记忆合金带5距离木梁2端部距离(即图2所示上形状记忆合金带4、下形状记忆合金带5平直段长度)为400?700mm，上形状记忆合金带4、下形状记忆合金带5高度为30?60mm，厚度为3?5mm。上形状记忆合金带4、下形状记忆合金带5通过木螺丝6与木梁2侧表面及木柱I侧面固定连接，木螺丝6的设置方式如图1所示，木螺丝6沿上形状记忆合金带4、下形状记忆合金带5连接木柱I与木梁2之间的木柱1、及木梁2根端呈阵列分布，木螺丝6沿木梁2延伸段轴向呈双排间距分布。木螺丝6的最大外径为5?8mm，相邻木螺丝6水平间距为20?50mm，木螺丝6分别距离上形状记忆合金带4和下形状记忆合金带5的上下边缘距离为10mm。
[0017]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，包括木柱(I)，及与木柱(I)相连的木梁⑵构成的木构架，其特征在于:所述木柱⑴与木梁(2)通过榫卯节点(3)连接而成，所述榫卯节点(3)通过两条相互平行包覆于木柱(I)外周并与木梁(2)相连的上、下形状记忆合金带(4、5)加固，所述上、下形状记忆合金带(4、5)的上下边缘分别与木梁(2)的上下表面平行，上、下形状记忆合金带(4、5)通过木螺丝(6)与木梁(2)侧表面及木柱⑴侧面固定连接。2.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，其特征在于:所述上、下形状记忆合金带(4、5)自木梁(2)与木柱(I)相接的端部至其终止端长度为400?700_，上、下形状记忆合金带(4、5)高度为30?60_，厚度为3?5_。3.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，其特征在于:所述木螺丝(6)沿上、下形状记忆合金带(4、5)连接木柱⑴与木梁(2)之间的木柱(1)、及木梁(2)根端呈阵列分布，木螺丝(6)沿木梁(2)延伸段轴向呈双排间距分布。4.根据权利要求3所述的一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，其特征在于:所述木螺丝(6)的最大外径为5?8mm，相邻木螺丝(6)水平间距为20?50mm，所述木螺丝(6)分别距离上、下形状记忆合金带(4、5)的上下边缘距离为10mm。5.根据权利要求3所述的一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，其特征在于:所述相互平行的上、下形状记忆合金带(4、5)距离木梁(2)的上下边缘距离为1mm0
【专利摘要】本实用新型公开了一种形状记忆合金加固的古建筑大木构架的榫卯节点，包括木柱，及与木柱相连的木梁构成的木构架，所述木柱与木梁通过榫卯节点连接而成，所述榫卯节点通过两条相互平行包覆于木柱外周并与木梁相连的上、下形状记忆合金带加固，所述上、下形状记忆合金带的上下边缘分别与木梁的上下表面平行，形状记忆合金带通过木螺丝与木梁侧表面及木柱侧面固定连接。该榫卯节点采用奥氏体形状记忆合金带进行加固，在未明显提高榫卯节点抗弯刚度的情况下，大幅度提高了节点的耗能能力、耐久性能及耐火性能，并能实现变形后整体结构的自动复位，进而改善榫卯节点自恢复能力差的先天缺陷。其施工方便，加固效果显著，具有良好的社会及经济效益。
【IPC分类】E04G23/02
【公开号】CN204691297
【申请号】CN201520321958
【发明人】张锡成, 薛建阳, 谢启芳, 隋*
【申请人】西安建筑科技大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月18日