本实用新型涉及木结构民居梁柱节点加固技术领域,尤其涉及一种穿斗式木结构民居中节点加固组合装置。
背景技术:
我国南方地区存在着大量穿斗式木结构民居建筑,一些地区的民居住宅到现在还保留着传统的做法。榫卯连接形式为典型的半刚性连接,具体表现为节点承载能力及抗弯刚度较低。在地震作用下,穿斗式木构架因整体刚度小产生变形较大,榫头绕卯口转动过程中产生挤压变形,产生松动,出现拔榫。拔榫削弱了各构件之间的联系,给整体结构带来不利的影响,进而导致结构歪闪甚至倾覆。因此,榫卯节点是穿斗式木结构民居加强的重点。
穿斗式木结构民居中节点多采用半榫,即两根穿枋枋端做成榫头插入到卯口中,半榫刚度小并且容易产生拔榫破坏,一旦产生拔榫破坏会对结构造成不可估量的损失。榫卯节点加固方法包括:横竖替木加固法,马口铁加固,碳纤维布加固法等,传统的加强方法造价虽低,但加固效果不佳,承载能力提高有限,而且降低了节点的耗能能力,螺栓的螺帽在地震作用下会嵌入木材,同时影响了加固效果及外观。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,能提高榫卯节点的抗震性能,但碳纤维布脆性强,延性差,在大变形下易撕裂,且造价高,不符合木结构民居的加固材料经济性的要求。
技术实现要素:
为了克服现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种穿斗式木结构民居中节点连接加固组合装置,可有效减小整体木构架在地震中产生的破坏,避免构件拔榫,对结构产生不利影响,在提高节点承载力与刚度的同时,具有施工方便,简单经济的特点。
为了实现上述目的,本实用新型通过以下技术方案实现:
一种穿斗式木结构民居中节点加固组合装置,包括木柱1及与木柱1相连的穿枋2构成的木构架,所述的木柱1与穿枋2通过半榫节点连接而成,所述的榫卯节点木柱1与穿枋2的夹角上设置等边角钢3,所述的等边角钢3固定在穿枋2和木柱1上。
所述的木柱1与穿枋2的上角与下角均设置等边角钢3。
所述的等边角钢3为普通碳素结构钢型钢。
所述的等边角钢3肢长为100mm~150mm。
所述等边角钢3的厚度为6~10mm。
所述等边角钢3的宽度与穿枋2同宽。
所述等边角钢3通过对拉螺栓4固定在穿枋2和木柱1上,所述对拉螺栓4直径为8~12mm。
所述木柱1与穿枋2的下角设置等边角钢3,在穿枋2上侧加设钢垫板5,适用于穿枋2在民居一层顶部因楼板导致上侧空间的不足的情况。
所述钢垫板5宽度与穿枋2同宽,长度为30mm~50mm,所述钢垫板5厚度与等边角钢3同厚。
本实用新型的有益效果:
本实用新型通过等边角钢3加固的穿斗式木结构榫卯中节点,在承载能力、刚度提高的通时,耗能能力未有明显下降;产品可用于既有木结构民居的紧急加固。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图一。
图2为本实用新型结构示意图二。
图3为本实用新型俯视图一。
图4为本实用新型俯视图二。
具体实施方式
下面参照附图详述本实用新型。
如图1、图3所示:一种穿斗式木结构中节点加固组合装置,包括木柱1,及与木柱1相连的穿枋2构成的木构架,所述木柱1与穿枋2通过半榫节点连接而成,在所述榫卯节点木柱1与穿枋2的夹角上设置等边角钢3,所述等边角钢3通过对拉螺栓4固定在穿枋2和木柱1上。
所述木柱1与穿枋2的上角与下角均设置等边角钢3。
如图2、图4所示:所述木柱1与穿枋2的下角设置等边角钢3,适用于穿枋2在民居一层顶部因楼板导致上侧空间的不足的情况。所述只在木柱1与穿枋2的下角设置等边角刚3的情况,为防止螺帽嵌压木材,导致连接的失效,在穿枋2上侧加设钢垫板5。
取十字形榫卯中节点,木柱1截面为圆形,直径为180mm;穿枋2截面为矩形,穿枋2宽度和高度分别60mm和180mm。穿枋2和木柱1采用半榫方式连接,榫头宽度为60mm,榫小头插入卯口深度为120mm,榫大头插入卯口深度为60mm,榫小头高度为90mm,榫大头高度180mm。在木柱1顶部施加恒定竖向荷载10kN,在穿枋2两端采用双MTS作动器施加反复荷载。在最大荷载出现后,随着变形的增加,破坏荷载及变形取到荷载下降到最大荷载的85%时的荷载和变形。如果节点出现拔榫破坏,拔榫时荷载为破坏荷载。
试验结果表明,未加固榫卯节点在正反两个方向峰值弯矩平均值为1.2kN·m。
取另外四组规格相同的十字型榫卯节点,采用本实用新型方案的等边角钢3加固方法,采用等边角钢3分别为100mmx6mm、100mmx8mm和125mmx8mm,对拉螺栓4采用普通螺栓,直径为10mm。
首先依据穿枋2的宽度切割等边角钢3成段,切割所得的角钢平整无裂纹。
接着,将切割好的100mmx6mm等边角钢3置于一组榫卯节点的穿枋2下侧,此种情况适用于穿枋2上侧无空间放置加固构件的条件,将100mmx6mm、100mmx8mm和125mmx8mm角钢分别置于其他三组榫卯节点的穿枋2的上下两侧,使角钢贴紧木柱1与穿枋2,为使等边角钢3与木柱1贴合更好,可事先将木柱1与等边角钢3相贴的位置磨平,采用对拉螺栓4将等边角钢3与木柱1和穿枋2固定。
试验结果表明,采用100mmx6mm角钢在榫卯节点下侧加固的一组试件正向峰值弯矩平均值为2kN·m,负向峰值弯矩平均值为3.1kN·m,采用100mmx6mm、100mmx8mm和125mmx8mm角钢在榫卯节点上下两侧的三组试件正负向峰值弯矩平均值分别为2.8kN·m,4kN·m和4.2kN·m,较未加固榫卯节点提升明显,榫卯节点刚度提高75%~140%,加固后榫卯节点均未出现拔榫破坏。
实施者可以根据木结构民居的自身情况选取不同规格等边角钢来达到抗震性能提升与保障经济性的目的。