一種自復(fù)位榫卯節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，包括木梁、木柱、梁柱間的榫卯節(jié)點和預(yù)應(yīng)力筋，所述木梁與木柱之間通過榫卯節(jié)點連接，所述預(yù)應(yīng)力筋沿木梁縱向貫穿木梁和木柱，預(yù)應(yīng)力筋的端部通過錨板、錨墊板和錨具，在木柱上背對木梁的一側(cè)固定。本實用新型節(jié)點具有較高的抗彎能力、耗能能力，該節(jié)點既能保證小震下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又能實現(xiàn)大震下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大變形并控制結(jié)構(gòu)損傷，震后結(jié)構(gòu)自復(fù)位的理想效果。
【專利說明】一種自復(fù)位榫卯節(jié)點
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于土木工程領(lǐng)域，涉及一種榫卯節(jié)點，特別涉及一種古建筑木結(jié)構(gòu)的梁柱榫卯節(jié)點，主要(但非排他地)用于既有木結(jié)構(gòu)梁柱榫卯節(jié)點的加固及震損后的修復(fù)，也可用于新建木結(jié)構(gòu)梁柱榫卯節(jié)點的增強。
【背景技術(shù)】
[0002]我國木結(jié)構(gòu)建筑歷史悠久，從古代皇宮建筑、廟宇殿堂，到居民住宅，大量采用古建筑木結(jié)構(gòu)形式；同時古建筑木結(jié)構(gòu)分布區(qū)域廣泛，幾乎遍及全國，留傳至今的著名古建筑木結(jié)構(gòu)有:北京故宮、山西應(yīng)縣木塔、薊縣獨樂寺、承德避暑山莊等。我國古建筑木結(jié)構(gòu)蘊含著寶貴的中國傳統(tǒng)營造技藝和建筑文化，為世界性遺產(chǎn)，具有極高的歷史、文物、藝術(shù)和科學(xué)價值。因此，必須采取措施對這些古建筑木結(jié)構(gòu)進行修繕加固及保護。
[0003]古建筑木結(jié)構(gòu)的主要由榫卯連接，典型的即為梁端做成榫頭形式，柱身做成卯口形式，這種連接節(jié)點具有剛?cè)岵淖饔茫Y(jié)合我國古建筑木結(jié)構(gòu)體系自身，具有良好的抗彎能力和耗能能力。然而由于外界因素作用(地震、臺風(fēng)、環(huán)境溫濕度等)和木材自身缺陷等原因，在榫卯節(jié)點部位發(fā)生擠壓變形后，榫和卯均出現(xiàn)不同程度的殘余變形，這就使得榫卯節(jié)點逐漸變得松動、榫和卯之間空隙加大，更甚者出現(xiàn)局部拔榫、節(jié)點松脫等現(xiàn)象。上述破壞癥狀使得榫卯節(jié)點由半剛性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殂q接狀態(tài)，不僅使其彎剪扭等基本承載能力降低，而且嚴(yán)重影響整體結(jié)構(gòu)的承載能力、抗側(cè)力能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，加劇了建筑物的破壞甚至倒塌；同時，由于地震后較大的殘余變形，古建筑木結(jié)構(gòu)在震后很難修復(fù)。因此，為了對現(xiàn)有古建筑木結(jié)構(gòu)進行加固、震損后修復(fù)，甚至包括對新建仿古木結(jié)構(gòu)建筑的增強，急需針對榫卯節(jié)點提出適宜、有效的加固修復(fù)方法。
[0004]既有的木結(jié)構(gòu)榫卯節(jié)點的加固方式主要有:馬口釘加固(直接固定)、U型扁鋼加固(用扁鋼在節(jié)點部位沿梁柱截面握裹，采用釘來固定)、節(jié)點處附加支撐加固和FRP (纖維增強復(fù)合材料，如碳纖維布等)加固等，這些加固方法有效防止了拔榫、落梁等災(zāi)害性破壞形式。但這些方法還存在如下問題:
[0005]I)不易更換和檢修。對于鐵質(zhì)加固構(gòu)件，由于銹蝕問題導(dǎo)致更換困難，同時帶來安全隱患；對于FRP加固方式，由于FRP采用結(jié)構(gòu)膠粘貼于木構(gòu)件表面，使其很難進行更換，也不容易對加固部位進行檢修。
[0006]2)震后難復(fù)位問題依舊存在。傳統(tǒng)加固方法一般均可提高榫卯節(jié)點的剛度，同時具有一定的耗能能力，但在地震后，其依然存在殘余變形，恢復(fù)就位仍較困難，修復(fù)成本也很聞。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種具有自復(fù)位能力的古建筑木結(jié)構(gòu)大木構(gòu)架的榫卯節(jié)點，該節(jié)點具有較高的抗彎能力、耗能能力，該節(jié)點既能保證小震下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又能實現(xiàn)大震下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大變形并控制結(jié)構(gòu)損傷，震后結(jié)構(gòu)自復(fù)位的理想效果。
[0008]本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，包括木梁、木柱、梁柱間的榫卯節(jié)點和預(yù)應(yīng)力筋，所述木梁與木柱之間通過榫卯節(jié)點連接，所述預(yù)應(yīng)力筋沿木梁縱向貫穿木梁和木柱，預(yù)應(yīng)力筋的端部通過錨板、錨墊板和錨具，在木柱上背對木梁的一側(cè)固定。
[0009]作為優(yōu)選，所述木梁和木柱的橫截面為方形、矩形或圓形。
[0010]作為優(yōu)選，所述木梁材質(zhì)為原木、鋸材、膠合木(glulam)、單板層積材(LVL)、平行木片膠合木(PSL)、層疊木片膠合木(LSL)、其他工程木材中的一種。
[0011]作為優(yōu)選，所述榫卯節(jié)點為燕尾榫、半榫或透榫中的一種。
[0012]作為優(yōu)選，所述預(yù)應(yīng)力筋為預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼絲束、精軋螺紋鋼或FRP中的一種。
[0013]作為優(yōu)選，所述預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置在套管內(nèi)，套管設(shè)置在位于木梁上下兩側(cè)開設(shè)的槽道中，用量和預(yù)應(yīng)力均勻配置，套管材質(zhì)為塑料、金屬或FRP，待張拉施工完畢后采用小木條和專用結(jié)構(gòu)膠將槽道封閉。
[0014]作為優(yōu)選，所述錨板材質(zhì)為鋼材或硬木，錨板直接接觸固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持錨板和木柱外表面平齊。
[0015]作為優(yōu)選，所述的錨墊板采用鋼材或鋼材和硬木的組合。
[0016]作為優(yōu)選，所述的錨具選用夾片式錨具、粘結(jié)式錨具、支承式錨具、錐塞式錨具或螺母錨具。
[0017]有益效果:采用本實用新型提供的自復(fù)位榫卯節(jié)點，小震下，梁柱節(jié)點與固接節(jié)點相同；中震或大震下，利用榫卯節(jié)點的摩擦滑移特性實現(xiàn)耗能，同時，榫卯節(jié)點和預(yù)應(yīng)力筋作用共同提供轉(zhuǎn)動剛度，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大變形但不會破壞，預(yù)應(yīng)力筋始終處于彈性狀態(tài)；地震作用過后，木柱和木梁基本沒有明顯破壞和殘余變形，在預(yù)應(yīng)力筋的作用下，梁端基本回到初始狀態(tài)。因此，本實用新型可以實現(xiàn)小震下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，大震下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大變形但不致破壞，震后結(jié)構(gòu)自復(fù)位的效果。
[0018]本實用新型中預(yù)應(yīng)力筋和錨具等均可替換、容易檢修、施工維修方便，避免了落架大修等繁瑣工序，不僅從技術(shù)上體現(xiàn)了先進性，還大大降低了古建筑木結(jié)構(gòu)的維護和修復(fù)成本，具有很高的社會意義和經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型自復(fù)位榫卯節(jié)點實施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1的側(cè)視圖；
[0021]圖3為圖1的俯視圖；
[0022]圖4為本實用新型在木梁上下兩側(cè)開設(shè)的槽道示意圖；
[0023]圖5為本實用新型預(yù)應(yīng)力筋在木梁槽道中設(shè)置示意圖；
[0024]圖6為本實用新型自復(fù)位榫卯節(jié)點實施例2結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0025]圖7為本實用新型實施例3去除透榫外露端頭的示意圖；
[0026]圖8為本實用新型實施例3針對透榫節(jié)點的自復(fù)位榫卯節(jié)點示意圖?！揪唧w實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步說明。
[0028]實施例1
[0029]如圖1、2和3所示，一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，包括木梁1、木柱2、梁柱間的榫卯節(jié)點3和預(yù)應(yīng)力筋4，所述木梁I與木柱2之間通過榫卯節(jié)點3連接，所述預(yù)應(yīng)力筋4沿木梁縱向貫穿木梁I和木柱2，預(yù)應(yīng)力筋I(lǐng)的端部通過錨板5、錨墊板6和錨具7，在木柱2上背對木梁I的一側(cè)固定。
[0030]所述木梁I的橫截面為矩形，所述木柱2的橫截面為圓形。
[0031]所述木梁I材質(zhì)為原木、鋸材、膠合木(glulam)、單板層積材(LVL)、平行木片膠合木(PSL)、層疊木片膠合木(LSL)、其他工程木材中的一種。所述榫卯節(jié)點3為燕尾榫及半榫。
[0032]所述預(yù)應(yīng)力筋4為預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼絲束、精軋螺紋鋼或FRP中的一種。
[0033]如圖5和6所示，所述預(yù)應(yīng)力筋4設(shè)置在套管9內(nèi)，套管9設(shè)置在位于木梁I上下兩側(cè)開設(shè)的槽道8中，用量和預(yù)應(yīng)力均勻配置，套管9材質(zhì)為塑料、金屬或FRP，待張拉施工完畢后采用小木條10和專用結(jié)構(gòu)膠將槽道8封閉。
[0034]所述錨板5材質(zhì)為鋼材或硬木，錨板5直接接觸固定于木柱2表面，或者嵌入木柱2并保持錨板5和木柱2外表面平齊。所述的錨墊板6采用鋼材或鋼材和硬木的組合。所述的錨具7選用夾片式錨具、粘結(jié)式錨具、支承式錨具、錐塞式錨具或螺母錨具。
[0035]實施例2
[0036]如圖6所示，一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其余結(jié)構(gòu)均與實施例1相同，不同之處在于:所述木柱2的橫截面為方形。
[0037]實施例3
[0038]如圖7和8所示，一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其余結(jié)構(gòu)均與實施例1相同，不同之處在于:所述榫卯節(jié)點3為透榫。
[0039]應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:包括木梁、木柱、梁柱間的榫卯節(jié)點和預(yù)應(yīng)力筋，所述木梁與木柱之間通過榫卯節(jié)點連接，所述預(yù)應(yīng)力筋沿木梁縱向貫穿木梁和木柱，預(yù)應(yīng)力筋的端部通過錨板、錨墊板和錨具，在木柱上背對木梁的一側(cè)固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:所述木梁和木柱的橫截面為方形、矩形或圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:所述木梁材質(zhì)為原木、鋸材、膠合木、單板層積材、平行木片膠合木、層疊木片膠合木中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:所述榫卯節(jié)點為燕尾榫、半榫或透榫中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力筋為預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼絲束、精軋螺紋鋼或FRP中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:所述預(yù)應(yīng)力筋設(shè)置在套管內(nèi)，套管設(shè)置在位于木梁上下兩側(cè)開設(shè)的槽道中，套管材質(zhì)為塑料、金屬或FRP，采用小木條和結(jié)構(gòu)膠將槽道封閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:所述錨板材質(zhì)為鋼材或硬木，錨板直接接觸固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持錨板和木柱外表面平齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:所述的錨墊板采用鋼材或鋼材和硬木的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自復(fù)位榫卯節(jié)點，其特征在于:所述的錨具選用夾片式錨具、粘結(jié)式錨具、支承式錨具、錐塞式錨具或螺母錨具。
【文檔編號】E04B1/58GK203441123SQ201320486472
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】楊會峰, 陸偉東, 劉偉慶, 鞠冬冬, 岳孔 申請人:南京工業(yè)大學(xué)