一种装配式钢榫木卯组合节点及其制作方式

本发明涉及木建筑构造领域，具体为一种装配式钢榫木卯组合节点及其制作方式。

背景技术：

1、随着绿色循环建筑的普及和推广，木结构以其轻质、低能耗、环保等优势再次被广泛的应用到了房建中。目前，木结构梁柱节点的连接方式主要分为两大类，一种是传统的榫卯连接方式，另外一种采用现代化螺栓或者植筋连接。对于传统的木建筑榫卯节点而言，其制作机械化程度低，生产效率低，不能满足现代化建筑结构的高效施工特点，并且，榫卯节点容易削弱节点处木材的原有性能，导致节点发生脱榫、开裂、断裂等不利影响；金属连接相对于榫卯结构而言较为方便，但施工采用逐点逐步安装的方式，对于工人的技术要求较高，并且，钉公、螺栓、齿板、裂环、剪盘、挂钩件等金属连接件在木结构节点受力初始阶段就会对木构件的原始材料性能造成一定的损伤，从而会削弱木构件的力学性能，另外，这些连接件难以拆卸重复利用，不利于临时性木建筑的回收利用，也不利于木建筑在使用过程中的检测、修复和加固等循环使用措施的实施，为此我们提出了一种装配式钢榫木卯组合节点及其制作方式。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种装配式钢榫木卯组合节点及其制作方式，解决了现有的木结构梁和柱连接件锚固时对梁柱端头原有力学性能受损，局部应力过于集中，对木结构建筑高度和跨度制约，安装技术要求较高，不易于拆装后期循环利用等问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种装配式钢榫木卯组合节点，包括下木柱、上木柱、榫卯式钢填板、矩形木梁、平截面钢填板以及l型钢连接件，榫卯式钢填板设置在矩形木梁的上下两侧，所述矩形木梁通过榫卯式钢填板连接在下木柱与上木柱之间，下木柱以及上木柱上设置有两个平截面钢填板，两个所述矩形木梁之间设置有l型钢连接件，l型钢连接件与对应的l型钢连接件通过螺栓连接。

5、优选的，下木柱以及上木柱相互对应的一侧端部分别开设有直角波纹形式的下木柱榫卯槽口以及上木柱榫卯槽口，下木柱以及上木柱的两个侧壁上分别开设有贯穿式的平截面槽口一以及平截面槽口二，不同侧壁上的平截面槽口一以及平截面槽口二均为平截面形式，且相互垂直，但二者与木柱端部的距离不相等，二者之间的距离至少为一个槽口的宽度，平截面钢填板插接在平截面槽口一以及平截面槽口二中，下木柱以及上木柱的深度为平截面槽口一以及平截面槽口二高度的一半，平截面钢填板的两端均开设有螺栓孔，间距和端距应满足钢结构规范的规定。

6、优选的，矩形木梁对应下木柱以及上木柱的一端开设有木梁榫卯槽口。

7、优选的，榫卯式钢填板由直角波纹腹板以及翼缘组成，所述直角波纹腹板固定安装在翼缘上，直角波纹腹板的一端延伸到翼缘的外侧，所述直角波纹腹板延伸到翼缘外侧的一端与对应的下木柱榫卯槽口以及上木柱榫卯槽口卡接，直角波纹腹板位于翼缘上的一端与木梁榫卯槽口卡接在一起。

8、优选的，直角波纹腹板的高度等于木梁榫卯槽口高度的一半，翼缘的长度等于木梁榫卯槽口的纵向深度。

9、优选的，l型钢连接件由l型角钢以及两个l型钢板组成，两个l型钢板固定安装在l型角钢的上下两端，且l型钢板远离l型角钢的一侧端部开设有螺纹孔。

10、优选的，l型角钢的纵向长度为下木柱以及上木柱同侧的平截面槽口一以及平截面槽口二之间的距离，宽度为平平截面钢填板减去下木柱以及上木柱宽度后的一半。

11、一种装配式钢榫木卯组合节点的制作方式，包括以下步骤：

12、第一步：将四块平截面钢填板分别以十字正交的形式分别置入下木柱以及上木柱两侧的平截面槽口一以及平截面槽口二中，形成第一级组装体；

13、第二步：将榫卯式钢填板按预定位置由上至下嵌入下木柱的下木柱榫卯槽口中，形成第二级组装体，此时，翼缘位于直角波纹腹板的下方；

14、第三步：将矩形木梁按沿着木梁榫卯槽口由上至下嵌在榫卯式钢填板上，形成第三级组装体；

15、第四步：将榫卯式钢填板按预定位置由上至下嵌入矩形木梁的木梁榫卯槽口中，形成第四级组装体，此时，翼缘位于直角波纹腹板的上方；

16、第五步：重复上述步骤三次，形成第五级组装体；

17、第六步：将上木柱按预定的位置由上至下嵌在四个榫卯式钢填板上，形成第六级组装体；

18、第七步：将l型钢连接件沿着水平方向嵌在上下柱相互交错的平截面钢填板上，并重复该过程，完成四个l型钢连接件与第六级组装体的组装，形成第七级组装体；

19、第八步：安装螺栓，完成节点的安装。

20、(三)有益效果

21、与现有技术相比，本发明提供了一种装配式钢榫木卯组合节点及其制作方式，具备以下有益效果：

22、1、本发明采用钢构件作为木节点的榫卯连接件，减少了传统木榫卯节点对木构件需要开槽所造成的材料损伤，从而改善节点的力学性能。

23、2、本发明的木节点中所有的槽口均为规则的矩形截面，相对于传统木榫卯节点槽口和现行常用的木结构钢填板螺栓连接异型槽口，其制作简易程度大大提高，减少了槽口制作所需要的时间和人力。

24、3、本发明采用钢构件进行传力，并由钢构件螺栓连接进行最终受力，提高了节点的刚度，并使节点精准一体化受力，进而提高房屋整体结构性能。

25、4、本发明的直角波纹腹板等同于增加了部分竖向加劲肋，提高了节点域的抗弯性能，并且由于波纹腹板的横向约束，提高了抗拔性能。

26、5、本发明最终采用钢构件螺栓连接的方式对节点进行固定，减少了钉公、螺栓、齿板、裂环、剪盘、挂钩件等连接件对木构件所造成的材料损伤，从而改善节点的力学性能；

27、6、本发明相对于通用的木结构梁柱节点连接方式而言，采用分段式木柱进行连接，且以钢构件进行固定，减小了建筑结构对于高度和跨度的限制，更适用于大跨度和高层木建筑结构。

28、7、本发明上下柱体中间施有胶层，并采用盲槽的方式，既美观，也能够避免胶层开裂。

29、8、本发明便于建筑结构在长期在使用过程中损坏的检查、拆卸、钢构件的更换和加固等工作，有利于木节点的重复使用，延长结构的使用寿命。

30、9、本发明的所有构件均采用工厂预制现场装配为主的方式，并且在安装的过程中，由于波纹钢填板的榫卯作用，木构件在横向已被约束，不会在安装过程中产生位移，避免了偏差的出现，此外，由于上下木柱相邻面的平截面钢填板相互交错，l型钢连接件在安装的过程中，只需对位卡置在平截面钢填板上即可，可以避免安装误差，并使得安装过程更为简便。最后，螺栓的安装处于钢构件上，基本不会发生偏差且安装简便，这样不仅减少工人现场作业，并且对施工人员的技术水平要求不高，施工质量更容易保证。

31、10、本发明节点在拆卸时只需将组装过程逆向实施，简单方便且不会木构件造成多余的损伤，有利于临时木建筑的循环使用。

技术特征：

1.一种装配式钢榫木卯组合节点，其特征在于，包括下木柱(1)、上木柱(4)、榫卯式钢填板(9)、矩形木梁(7)、平截面钢填板(12)以及l型钢连接件(13)，榫卯式钢填板(9)设置在矩形木梁(7)的上下两侧，所述矩形木梁(7)通过榫卯式钢填板(9)连接在下木柱(1)与上木柱(4)之间，下木柱(1)以及上木柱(4)上设置有两个平截面钢填板(12)，两个所述矩形木梁(7)之间设置有l型钢连接件(13)，l型钢连接件(13)与对应的l型钢连接件(13)通过螺栓(16)连接。

2.根据权利要求1所述的一种装配式钢榫木卯组合节点，其特征在于：下木柱(1)以及上木柱(4)相互对应的一侧端部分别开设有直角波纹形式的下木柱榫卯槽口(2)以及上木柱榫卯槽口(5)，下木柱(1)以及上木柱(4)的两个侧壁上分别开设有贯穿式的平截面槽口一(3)以及平截面槽口二(6)，不同侧壁上的平截面槽口一(3)以及平截面槽口二(6)均为平截面形式，且相互垂直，但二者与木柱端部的距离不相等，二者之间的距离至少为一个槽口的宽度，平截面钢填板(12)插接在平截面槽口一(3)以及平截面槽口二(6)中，下木柱(1)以及上木柱(4)的深度为平截面槽口一(3)以及平截面槽口二(6)高度的一半，平截面钢填板(12)的两端均开设有螺栓孔。

3.根据权利要求2所述的一种装配式钢榫木卯组合节点，其特征在于：所述矩形木梁(7)对应下木柱(1)以及上木柱(4)的一端开设有木梁榫卯槽口(8)。

4.根据权利要求2所述的一种装配式钢榫木卯组合节点，其特征在于：所述榫卯式钢填板(9)由直角波纹腹板(10)以及翼缘(11)组成，所述直角波纹腹板(10)固定安装在翼缘(11)上，直角波纹腹板(10)的一端延伸到翼缘(11)的外侧，所述直角波纹腹板(10)延伸到翼缘(11)外侧的一端与对应的下木柱榫卯槽口(2)以及上木柱榫卯槽口(5)卡接，直角波纹腹板(10)位于翼缘(11)上的一端与木梁榫卯槽口(8)卡接在一起。

5.根据权利要求4所述的一种装配式钢榫木卯组合节点，其特征在于：所述直角波纹腹板(10)的高度等于木梁榫卯槽口(8)高度的一半，翼缘(11)的长度等于木梁榫卯槽口(8)的纵向深度。

6.根据权利要求1所述的一种装配式钢榫木卯组合节点，其特征在于：所述l型钢连接件(13)由l型角钢(14)以及两个l型钢板(15)组成，两个l型钢板(15)固定安装在l型角钢(14)的上下两端，且l型钢板(15)远离l型角钢(14)的一侧端部开设有螺纹孔。

7.根据权利要求6所述的一种装配式钢榫木卯组合节点，其特征在于：所述l型角钢(14)的纵向长度为下木柱(1)以及上木柱(4)同侧的平截面槽口一(3)以及平截面槽口二(6)之间的距离，宽度为平平截面钢填板(12)减去下木柱(1)以及上木柱(4)宽度后的一半。

8.一种装配式钢榫木卯组合节点的制作方式，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及木建筑构造领域，且公开了一种装配式钢榫木卯组合节点，包括下木柱、上木柱、榫卯式钢填板、矩形木梁、平截面钢填板以及L型钢连接件，榫卯式钢填板设置在矩形木梁的上下两侧，所述矩形木梁通过榫卯式钢填板连接在下木柱与上木柱之间，下木柱以及上木柱上设置有两个平截面钢填板，两个所述矩形木梁之间设置有L型钢连接件，L型钢连接件与对应的L型钢连接件通过螺栓连接，本发明采用钢构件作为木节点的榫卯连接件，减少了传统木榫卯节点对木构件需要开槽所造成的材料损伤，从而改善节点的力学性能，同时，该节点形式便于损伤检测和重复安装拆卸，有利于木结构建筑的绿色循环使用。

技术研发人员：徐忠根,郭轩,赵亚涛
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12