一种自锁式钢木组合构件的制作方法

本实用新型涉及一种建筑用结构构件。

背景技术：

在绿色建筑和键能降耗为重点领域和优先主题下，减小钢材、水泥等传统建筑材料能耗和污染排放，实现建筑与自然环境的和谐发展是建筑行业面临的重要难题。木材作为一种纯天然材料，具有生产成本低、耗能小、无毒害、无污染等特点，相较于混凝土、水泥等材料在其生产过程所产生的二氧化碳和能耗，木材伐后可再生、加工能耗低、废弃后可自然降解、不污染环境，符合国家关于建筑节能，绿色环保的可持续发展战略。同时，木材是各向异性材料，沿顺纹理方向的抗压与抗拉强度较高，可视为一种轻质高强的材料。将原生木材经过工业化处理加工后的胶合木材具有截面尺寸不受限制、缺陷分散、可用强度高、截面及构件形状自由、可利用小径材和劣质材等优点。但是，普通胶合木梁受弯时，由于梁底木材先被拉断而导致的脆性破坏，木材的抗压强度没有得到充分利用。另外，钢材是各向同性材料，具有很高的强度和所有建筑材料中最高的延展性，但也有一些缺点比如容易生锈、易屈曲。

钢-木组合构件是为了弥补木材和钢材各自的缺点，最大限度地发挥其优势。从力学性能的角度来看，梯形截面木构件可以作为钢材的侧向支撑，抑制钢材的屈曲，防止结构失稳，钢构件可以弥补梯形截面木构件抗弯和强度的不足，提升结构的整体刚度；从建筑学的角度来看，木材具有更接近自然的外观形态，给居住者视觉上更舒服的体验，提升了住宅的宜居性；其他性能方面，木材作为一种极佳的保温材料，可以大大提升建筑住宅的保温性能，同时木材的耐火性能较钢材强，在同样的火灾环境下，钢木组合结构的整体支撑时间比钢结构住宅要长。综上，研究与开发新型钢木组合构件，最大限度地发挥钢和木的各自优势，使得钢木材料良好协调配合，构建新型钢木组合绿色，建筑体系具有重要的经济价值、生态价值和社会意义。

技术实现要素：
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本实用新型目的在于提供一种具有构造简单、价格低廉、施工方便、承载性好等优点的钢木组合构件，本实用新型使钢木材充分结合，构件本身存在内应力，提升了组合结构的稳定性，减少了建筑钢材的用量，外观又可以实现绿色美观。本实用新型采用的技术方案如下：

一种自锁式钢木组合构件，包括h型钢、梯形截面木构件、锁紧件和螺栓，其特征在于，梯形截面木构件位于h型钢的腹板左右两侧并排放置，梯形截面木构件与h型钢的翼缘之间有空隙，锁紧件置于空隙之中，通过螺栓与h型钢连接固定，通过梯形截面将梯形截面木构件卡固于h型钢的左右槽中；所述h型钢有锁紧件一端翼缘两端制有折板，折板上制有用于穿过所述螺栓的螺纹孔；所述锁紧件为钢制构件，锁紧件为组合截面，下部为直角梯形截面，上部为矩形截面，矩形部分内制有螺纹穿孔；所述锁紧件梯形部分斜面角度与所接触梯形截面木构件的斜面角度一致，其梯形部分的斜面贴住梯形截面木构件的斜面，上底面贴住h型钢翼缘内侧面。

进一步地，所述锁紧件沿构件轴向或者为长条形结构，或者为数个隔一定间距放置的短条形结构。

所述的梯形截面木构件为非直角梯形截面木构件，h型钢的两个翼缘处均设有锁紧件，形成双自锁钢木组合构件。作为双自锁钢木组合构件，梯形截面木构件在h型钢腹板左右各有2个，截面为直角梯形，在其中置入与梯形截面木构件固定连接的内嵌钢板。

所述的梯形截面木构件还可以为直角梯形截面木构件，h型钢的一个翼缘与梯形截面木构件的直角侧面相贴，h型钢的另一个翼缘处设置有所述的锁紧件。

本实用新型原理在于：所述螺栓通过锁紧件的螺孔连入h型钢的螺孔，在螺栓拧入过程中，推动锁紧件紧贴h型钢翼缘内侧往前直至锁紧件斜面贴住梯形截面木构件斜面，继续往前推进使得h型钢、锁紧件、梯形截面木构件之间产生预应力，形成一个整体性的组合构件，同时可以通过螺栓的拧入程度调整结构整体预应力大小，在构件承载中由于斜面构造使得梯形截面木构件不会脱离h型钢槽。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1.本实用新型以h型钢构件作为核心，通过锁紧件的螺栓锁紧将梯形截面木构件紧密固定于h型钢构件腹板左右两侧，使得梯形截面木构件与钢构件在截面内存在内应力而令梯形截面木构件完全贴合于h型钢构件腹板，同时锁紧件与h型钢构件腹板及梯形截面木构件完整贴合，整个构件的各部分在预压力下形成紧密联合，构成一体式的构件；

2.本构件相对于已有通过螺栓或者胶合的方式进行结合的钢木组合构件，采用锁紧件进行连接，大大减少了螺栓的用量，仅需要较少的螺栓便能将梯形截面木构件固定，同时能够保证梯形截面木构件同时紧密贴合h型钢腹板和翼缘，令组合截面的各个方向上都紧密配合，提升了腹板处梯形截面木构件的组合效率，同时也便于了安装、拆卸和更换；

3.木材由于蠕变导致的内部预应力丢失，由于锥形截面存在不会导致木材滑脱，同时锁紧件仍存在一定富余度，可以通过旋紧锁紧件螺纹补充丢失的内应力，而不需要拆卸构件，同时梯形截面木构件也因没有了螺栓孔保证了强度不会降低；

4.在h型钢与腹板处梯形截面木构件紧密贴合充分发挥协调作用的情况下，结构的整体强度增加，所需截面积减小，在上下翼缘外侧贴合的外贴木板可不作为主要承重梯形截面木构件，更多是作为外观辅助、防火和防止屈曲的保护作用，与腹板处梯形截面木构件一同起到绿色美观的效果。

5.本构件组合形式多样，可以根据结构需要选用具体的构造细节，也可以将梯形截面木构件换成竹构件，亦或者将h型钢构件换成h型铝合金构件，根据不同的强度要求选取锁紧件的数量、长度和位置。

总之，本实用新型将h型钢构件和梯形截面木构件通过自锁的方式相结合，充分考虑了木材和钢材的特点和优劣处，分析了已有钢木组合结构的不足并合理利用其优点后，设计出新式的钢木组合构件，大大增加了钢木的组合效率，提升了构件的各项性能。

附图说明

图1为自锁式钢木组合构件长条锁紧件下具体实施例1斜视图；

图2为自锁式钢木组合构件具体实施例1剖面图；

图3为自锁式钢木组合构件短条锁紧件下具体实施例1斜视图；

图4为自锁式钢木组合构件长条锁紧件下具体实施例2斜视图；

图5为自锁式钢木组合构件短条锁紧件下具体实施例2斜视图；

图6为自锁式钢木组合构件内嵌钢板的的具体实施例2斜视图；

图7为自锁式钢木组合构件长条锁紧件下具体实施例1分解图；

图8为自锁式钢木组合构件短条锁紧件下具体实施例2分解图；

图9为自锁式钢木组合构件短条锁紧件下内嵌钢板后的具体实施例2分解图。

图中：1-锁紧件；2-梯形截面木构件；3-h型钢；4,5-外贴木板；6-螺栓；7-内嵌钢板。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例公开一种自锁式钢木组合构件，具体实施例1包括h型钢3、梯形截面木构件2、锁紧件1、螺栓6、外贴木板4、5。梯形截面木构件2位于h型钢3腹板左右两侧并排放置，梯形截面木构件2与h型钢3翼缘之间有空隙，锁紧件1置于空隙之中，通过螺栓6与h型钢3连接固定，通过斜面将梯形截面木构件2卡固于h型钢3槽中，h型钢3上下翼缘外表面可粘有外贴木板4，5，组合结构尺寸形式关于h型钢3中轴面对称；

h型钢3为不等翼h型钢，h型钢3连接锁紧件1一端翼缘两端制有90°折板，折板上制有螺纹孔；梯形截面木构件2为直角梯形截面木构件。梯形截面木构件2由原生木材或胶合木材加工制成，梯形的内角度为3°～15°；锁紧件1为钢制构件，且组合截面，下部为直角梯形截面，上部为矩形截面，矩形部分内制有螺纹穿孔用于螺栓6的连接；

梯形截面木构件2置于h型钢3腹板的左右两侧，梯形截面木构件2的下底面贴住腹板，宽度小于腹板高度，直角侧面贴住长翼缘内侧，宽度不大于不等翼h型钢3的翼缘端到腹板的垂直距离，不小于短翼缘端到腹板的垂直距离；锁紧件1梯形部分斜面角度与所接触梯形截面木构件2的斜面角度一致，其梯形部分的斜面贴住梯形截面木构件2的斜面，上底面贴住h型钢3翼缘内侧面。梯形部分高度小于梯形截面木构件2高度，顶面宽度大于h型钢3腹板内高度与梯形截面木构件2底面宽度之差，且小于腹板内高度与梯形截面木构件顶面高度之差。锁紧件1矩形部分高度与h型钢3翼缘端折板高度一致，内部螺孔规格尺寸与翼缘端折板螺孔一致，且位于同一位置；

具体实施例2包括h型钢3、梯形截面木构件2、锁紧件1、螺栓6、外贴木板4、5、内嵌钢板7。梯形截面木构件2位于h型钢3腹板左右两侧并排放置，梯形截面木构件2与h型钢3翼缘之间有空隙，锁紧件1置于空隙之中，通过螺栓6与h型钢3连接固定，通过斜面将梯形截面木构件2卡固于h型钢3槽中，h型钢3上下翼缘外表面可贴有外贴木板4，5，组合结构尺寸形式关于h型钢3中轴面对称；

h型钢3为等翼h型钢，h型钢3上下翼缘两端均制有90°折板，折板上制有螺纹孔，用于连接锁紧件1；梯形截面木构件2为非直角梯形截面木构件。梯形截面木构件由原生木材或胶合木材加工制成，梯形的内角度为3°～15°；锁紧件1为钢制构件，且组合截面，下部为直角梯形截面，上部为矩形截面，矩形部分内制有螺纹穿孔用于螺栓6的连接；

梯形截面木构件2置于h型钢3腹板的左右两侧，梯形截面木构件2的下底面贴住腹板，宽度小于腹板高度，高度不大于不等翼h型钢3的翼缘端到腹板的垂直距离，不小于短翼缘端到腹板的垂直距离；锁紧件1梯形部分斜面角度与所接触梯形截面木构件2的斜面角度一致，其梯形部分的斜面贴住梯形截面木构件2的斜面，上底面贴住h型钢3翼缘内侧面。梯形部分高度小于梯形截面木构件2高度，顶面宽度大于h型钢3腹板内高度与梯形截面木构件2底面宽度之差，且小于腹板内高度与梯形截面木构件顶面高度之差。锁紧件1矩形部分高度与h型钢3翼缘端折板高度一致，内部螺孔规格尺寸与翼缘端折板螺孔一致，且位于同一位置；

非直角梯形截面木构件2的两斜面斜角不一定相等，即截面不一定为等腰梯形，对应接触的锁紧件1斜角保持一致；称为双自锁钢木组合构件，此时可将梯形截面木构件2拆分成两个直角梯形截面木构件2，在其中置入内嵌钢板7进行加固，内嵌钢板可采用胶接；

对于具体实施例1和2，钢木组合构件可在h型钢上下翼缘外侧粘结用于加固、抗火、及观美化的外贴木板5，外贴木板4,5宽度分别等于h型钢3无折板翼缘两端折板的距离和有折板翼缘的宽度；锁紧件1沿构件轴向可以为长条形结构，也可为数个隔一定间距放置的短条形结构，锁紧件上的螺孔和h型钢3对应位置螺孔的数量和间距根据实际情况确定；

本实用新型原理在于：所述螺栓6通过锁紧件1的螺孔连入h型钢3的螺孔，在螺栓6拧入过程中，推动锁紧件1紧贴h型钢3翼缘内侧往前直至锁紧件斜面贴住梯形截面木构件2斜面，继续往前推进使得h型钢3、锁紧件1、梯形截面木构件2之间产生预应力，形成一个整体性的组合构件，同时可以通过螺栓6的拧入程度调整结构整体预应力大小，在构件承载中由于斜面构造使得梯形截面木构件2不会脱离h型钢3。