一种木结构屈曲约束支撑及制作方法与流程

本发明涉及重型木结构屈曲约束支撑及制作方法，属于重型木结构屈曲约束支撑抗侧和自复位性能研究技术领域。

背景技术：

重型木结构是指采用大尺寸木构件作为主要承重构件的结构体系。重型木结构外露的木材特性使其具有独特的建筑美感。除了拥有轻型木结构低碳、环保的优点之外，重型木结构由于构件尺寸较大而表现出更为优良的耐火性能和耐久性能等特点。但是，此类结构体系的抗侧刚度和承载力有限，通常需要和屈曲约束支撑共同使用。

在现有技术中，钢木屈曲约束支撑是重型木结构中常用的抗侧元件之一，具有耗能能力低、便于结构安装等优点。但是这种支撑形式还存在一些不足：

一、该支撑几乎不具备自复位功能：当内嵌钢芯板出现受压整体失稳行为或受拉屈服后，支撑通常会产生明显的不可恢复变形。

二、木构件只起到约束内嵌芯板的作用，顺纹方向几乎不受力，因而强度的利用率有限。

三、由于钢材的弹性模量明显高于木材，因而此类支撑与木结构的匹配性仍然需要进一步研究。

鉴于以上几点，有必要采取技术措施提升屈曲约束支撑的自复位性能、承载力以及与木结构的匹配性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种木结构屈曲约束支撑，能够使木构件与芯材共同参与受力，提升屈曲约束支撑的承载力。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种木结构屈曲约束支撑，其特征在于：包括第一木构件、第二木构件、一形状记忆合金芯材、数根形状记忆合金螺杆和锚固装置，

所述第一木构件与第二木构件各自具有平面状的侧面，

两个木构件在平面一侧相贴合并在贴合面沿木材竖纹方向开设并共同形成一通槽，所述通槽与所述形状记忆合金芯材的外形相吻合，形状记忆合金芯材嵌设在通槽内，形状记忆合金芯材的两端伸出两个木构件外，

所述形状记忆合金螺杆沿垂直于木材竖纹方向贯穿两个木构件，形状记忆合金螺杆经张拉工具张拉后，通过锚固装置对形状记忆合金螺杆的两端进行固定。

进一步，所述形状记忆合金芯材为一字形芯板或棒材。

进一步，所述第一木构件与第二木构件在贴合部位的开槽深度各占通槽深度的一半。

进一步，所述通槽的高度为两个木构件贴合面高度的三分之一。

本发明还提供了上述木结构屈曲约束支撑的制作方法，包括以下步骤：

s1、沿木材竖纹方向对第一木构件与第二木构件的相对侧分别开槽，然后将两个木构件贴合在一起；

s2、将形状记忆合金芯材放置在两个木构件之间共同形成的通槽内，使形状记忆合金芯材的两端伸出两个木构件外；

s3、根据木构件截面尺寸，在两个木构件垂直于木材竖纹方向进行钻孔，然后再两个构件内穿入形状记忆合金螺杆；

s4、采用张拉工具对形状记忆合金螺杆进行张拉，然后采用锚固装置对形状记忆合金螺杆的两端进行固定。

进一步，所述形状记忆合金芯材为一字形芯板或棒材。

进一步，所述第一木构件与第二木构件在贴合部位的开槽深度各占通槽深度的一半。

本发明的工作原理是，形状记忆合金的抗拉极限强度远高于木材，因而施加预应力能更有效地利用形状记忆合金螺杆的材料强度。形状记忆合金螺杆经张拉后会在两个木构件的横纹方向上产生挤压力，从而保证木构件与形状记忆合金芯材的紧密接触。通过摩擦作用使木构件参与受力，充分利用木材顺纹强度高的优点，提升屈曲约束支撑的承载力。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、与钢材相比，形状记忆合金的弹性模量与木材更为接近，因而本发明的屈曲约束支撑与木结构的匹配性更好。在螺杆预应力和形状记忆合金共同作用下，支撑的自复位性能显著提高。

2、预应力的施加可保证两个木构件与内嵌芯材形成有效接触，通过摩擦作用使木构件参与受力，从而提升支撑的承载力。

3、本发明的木结构屈曲约束支撑制作方便，便于在工程中施工并推广。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的主视图。

图2为本发明一优选实施例的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。

结合图1和图2所示，一种木结构屈曲约束支撑，包括第一木构件1、第二木构件2、一形状记忆合金芯材3、数根形状记忆合金螺杆4和锚固装置5。

所述第一木构件1与第二木构件2各自具有平面状的侧面，

两个木构件在平面一侧相贴合并在贴合面沿木材竖纹方向开设并共同形成一通槽6，所述通槽6与所述形状记忆合金芯材3的外形相吻合，所述第一木构件1与第二木构件2在贴合部位的开槽深度各占通槽6深度的一半。形状记忆合金芯材3嵌设在通槽6内，形状记忆合金芯材3的两端伸出两个木构件外。形状记忆合金芯材3的尺寸可根据支撑所受最大荷载进行计算。所述形状记忆合金芯材3优选采用一字形芯板或棒材。所述通槽6的高度为两个木构件贴合面高度的三分之一。

所述形状记忆合金螺杆4沿垂直于木材竖纹方向进行钻孔，钻孔位置可根据木构件截面尺寸确定。然后在两个木构件中穿入形状记忆合金螺杆4。采用张拉工具对形状记忆合金螺杆4进行张拉，然后通过锚固装置5对形状记忆合金螺杆4的两端进行固定。预应力的大小可根据形状记忆合金的屈服强度、螺杆直径、木构件尺寸和木材横纹抗压强度确定。

一种木结构屈曲约束支撑的制作方法，包括以下步骤：

s1、沿木材竖纹方向对第一木构件1与第二木构件2的相对侧分别开槽，然后将两个木构件贴合在一起；

s2、将形状记忆合金芯材3放置在两个木构件之间共同形成的通槽6内，使形状记忆合金芯材3的两端伸出两个木构件外；

s3、根据木构件截面尺寸，在两个木构件垂直于木材竖纹方向进行钻孔，然后再两个构件内穿入形状记忆合金螺杆4；

s4、采用张拉工具对形状记忆合金螺杆4进行张拉，然后采用锚固装置5对形状记忆合金螺杆4的两端进行固定。

本发明的工作原理是，形状记忆合金的抗拉极限强度远高于木材，因而施加预应力能更有效地利用形状记忆合金螺杆4的材料强度。形状记忆合金螺杆4经张拉后会在两个木构件的横纹方向上产生挤压力，从而保证木构件与形状记忆合金芯材3的有效接触。通过摩擦作用使木构件参与受力，充分利用木材顺纹强度高的优点，提升屈曲约束支撑的承载力。

以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种木结构屈曲约束支撑，包括第一木构件、第二木构件、一形状记忆合金芯材、数根形状记忆合金螺杆和锚固装置。两个木构件贴合在一起，在贴合部位沿木材竖纹方向开设并形成通槽，所述形状记忆合金芯材嵌设在通槽内。所述形状记忆合金螺杆沿垂直于木材竖纹方向贯穿两个木构件，经张拉后，通过锚固装置对形状记忆合金螺杆的两端进行固定。本发明还公开了上述木结构屈曲约束支撑的制作方法，包括四个步骤。本发明的屈曲约束支撑与木结构的匹配性好；在螺杆预应力和形状记忆合金共同作用下，支撑的自复位性能显著提高；预应力的施加可保证两个木构件与内嵌芯材形成有效接触，通过摩擦作用使木构件参与受力，从而提升支撑的承载力。

技术研发人员：王明谦;肖顺;陈溪;冷予冰;王卓琳;许清风
受保护的技术使用者：上海市建筑科学研究院
技术研发日：2019.07.12
技术公布日：2019.09.13