全文摘要
一种带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁‑柱节点，包括：槽钢，分别位于木梁端部的前后面；钢夹板，分别位于槽钢前后外表面；方形垫片，分别位于钢夹板的外表面；耗能摩擦片一，位于槽钢外表面与钢夹板内表面之间；耗能摩擦片二，位于钢夹板外表面与方形垫片之间；梁柱连接件，为由两块水平钢板和两块竖直钢板焊接成的矩形框结构，设置于木梁端部与木柱之间；钢绞线，横穿梁柱连接件的一个竖直面和木梁，通过锚具固定连接；以及相应的连接螺栓。本实用新型可增强节点稳定耗能能力，提高梁端销槽承压能力，防止横纹脆性破坏，有利于发挥木材强度，并使得震后节点可恢复初始状态。本实用新型传力简单、初始刚度大、抗弯刚度大且具有自复位性能。
主设计要求
1.一种带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，包括：槽钢(5)，分别位于木梁(2)端部的前后面；钢夹板(4)，分别位于槽钢(5)前后外表面；方形垫片(8)，有若干个，分别位于钢夹板(4)的外表面；耗能摩擦片一(14)，位于槽钢(5)外表面与钢夹板(4)内表面之间；耗能摩擦片二(15)，位于钢夹板(4)外表面与方形垫片(8)之间；螺栓一(7)，连接所述方形垫片(8)、耗能摩擦片二(15)、钢夹板(4)、耗能摩擦片一(14)、槽钢(5)以及木梁(2)；梁柱连接件(9)，为由两块水平钢板和两块竖直钢板焊接成的矩形框结构，设置于木梁(2)所述端部与木柱(1)之间；钢绞线(3)，横穿梁柱连接件(9)的一个竖直面和木梁(2)，通过锚具(12)固定连接；螺栓二(10)，连接梁柱连接件(9)的另一个竖直面和木柱(1)。
设计方案
1.一种带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，包括：
槽钢(5)，分别位于木梁(2)端部的前后面；
钢夹板(4)，分别位于槽钢(5)前后外表面；
方形垫片(8)，有若干个，分别位于钢夹板(4)的外表面；
耗能摩擦片一(14)，位于槽钢(5)外表面与钢夹板(4)内表面之间；
耗能摩擦片二(15)，位于钢夹板(4)外表面与方形垫片(8)之间；
螺栓一(7)，连接所述方形垫片(8)、耗能摩擦片二(15)、钢夹板(4)、耗能摩擦片一(14)、槽钢(5)以及木梁(2)；
梁柱连接件(9)，为由两块水平钢板和两块竖直钢板焊接成的矩形框结构，设置于木梁(2)所述端部与木柱(1)之间；
钢绞线(3)，横穿梁柱连接件(9)的一个竖直面和木梁(2)，通过锚具(12)固定连接；
螺栓二(10)，连接梁柱连接件(9)的另一个竖直面和木柱(1)。
2.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，分别位于木梁(2)端部的前后面的所述槽钢(5)在木梁(2)端部的上下面合缝。
3.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述耗能摩擦片一(14)和耗能摩擦片二(15)为2mm厚方形黄铜片。
4.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，钢夹板(4)与梁柱连接件(9)焊接。
5.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述梁柱连接件(9)的上下表面与木梁(2)上下表面平齐。
6.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述木柱(1)的外侧面设置有垫板(13)，螺栓二(10)依次穿过梁柱连接件(9)的另一个竖直面、木柱(1)和垫板(13)，实现连接。
7.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述方形垫片(8)尺寸为90mm×90mm×8mm，所述钢夹板(4)上的螺栓孔的孔径为50mm，所述方形垫片(8)、耗能摩擦片二(15)、耗能摩擦片一(14)、槽钢(5)以及木梁(2)上的螺栓孔孔径均大于螺栓直径1mm，螺栓一(7)穿过各个所述螺栓孔，实现连接。
8.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述螺栓一(7)穿入木梁(2)后施加预应力，所述钢绞线(3)穿入木梁(2)后施加预应力。
9.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述梁柱连接件(9)中还有一个中间竖直钢板，中间竖直钢板的顶面与梁柱连接件(9)的上面水平钢板焊接，底面与梁柱连接件(9)的下面水平钢板焊接。
10.根据权利要求1所述带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，其特征在于，所述槽钢(5)翼缘之间存在4mm空隙。
设计说明书
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，特别涉及一种带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点。
背景技术
目前，在木结构梁柱结构体系中，大多数采用螺栓连接的节点形式。常见形式有钢夹板木构件螺栓连接，这种节点形式主要利用螺栓的抗弯和木材在螺栓处的局部承压提供承载力。这种节点形式主要存在一下几个问题：
(1)由于施工偏差，木梁上螺栓孔壁与螺栓之间存在间隙，此间隙导致木梁受力后滑动，导致节点初始刚度较低。
(2)由于木材横纹抗拉强度低，导致螺孔销槽承压时，经常发生梁端横纹劈裂等脆性破坏，不能充分发挥木材抗弯性能，进而导致木结构梁柱体系整体承载力下降。
(3)通过螺栓屈服和螺栓孔处木材的受压屈服等形式提供承载力，震后存在较大的残余变形，抗震性能下降。
因此，针对上述问题，急需一种初始刚度大，抗弯刚度大以及残余变形小的木结构梁柱螺栓连接节点形式。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，以使木结构梁柱节点有较大初始刚度、抗弯刚度以及较小残余变形。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，包括：
槽钢5，分别位于木梁2端部的前后面；
钢夹板4，分别位于槽钢5前后外表面；
方形垫片8，有若干个，分别位于钢夹板4的外表面；
耗能摩擦片一14，位于槽钢5外表面与钢夹板4内表面之间；
耗能摩擦片二15，位于钢夹板4外表面与方形垫片8之间；
螺栓一7，连接所述方形垫片8、耗能摩擦片二15、钢夹板4、耗能摩擦片一14、槽钢5以及木梁2；
梁柱连接件9，为由两块水平钢板和两块竖直钢板焊接成的矩形框结构，设置于木梁2所述端部与木柱1之间；
钢绞线3，横穿梁柱连接件9的一个竖直面和木梁2，通过锚具12固定连接；
螺栓二10，连接梁柱连接件9的另一个竖直面和木柱1。
分别位于木梁2端部的前后面的所述槽钢5在木梁2端部的上下面合缝。
所述耗能摩擦片一14和耗能摩擦片二15为2mm厚方形黄铜片。
钢夹板4与梁柱连接件9焊接。
所述梁柱连接件9的上下表面与木梁2上下表面平齐。
所述木柱1的外侧面设置有垫板13，螺栓二10依次穿过梁柱连接件9的另一个竖直面、木柱1和垫板13，实现连接。
所述方形垫片8尺寸为90mm×90mm×8mm，所述钢夹板4上的螺栓孔的孔径为50mm，所述方形垫片8、耗能摩擦片二15、耗能摩擦片一14、槽钢5以及木梁2上的螺栓孔孔径均大于螺栓直径1mm，螺栓一7穿过各个所述螺栓孔，实现连接。
所述螺栓一7穿入木梁2后施加预应力。
所述钢绞线3穿入木梁2后施加预应力。
所述梁柱连接件9中还有一个中间竖直钢板，中间竖直钢板的顶面与梁柱连接件9的上面水平钢板焊接，底面与梁柱连接件9的下面水平钢板焊接。
所述槽钢5翼缘之间存在4mm空隙。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、螺栓施加预应力后，方形垫片压紧钢夹板，钢夹板压紧槽钢，方形垫片、钢夹板以及槽钢中间放置的耗能摩擦片受到压力后，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用压应力的增减抗弯；钢绞线施加预应力后，梁柱连接件和木梁接触面压紧，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用拉应力的增减抗弯；
2、在钢夹板上，利用远远大于螺栓直径的螺孔孔径，使木梁能够转动，且在发生转动过程中螺栓不会触碰螺栓孔壁，避免螺栓受弯屈服的破坏模式。
3、在钢夹板上预留较大螺栓孔洞，使木梁能够转动，从而通过耗能摩擦片上的滑动摩擦力以及钢绞线提供的自复位能力耗散大量的地震能量，降低地震对建筑结构的破坏程度。
4、槽钢的引入，使得木梁销槽受压时，避免横纹劈裂。
附图说明
图1为带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的主视图。
图4为图3的A—A剖面图。
图5为图3的B—B剖面图。
图6为钢夹板示意图。
图中标号：1为木柱，2为木梁，3为钢绞线，4为钢夹板，5为槽钢，6为螺母一，7为螺栓一，8为方形垫片，9为梁柱连接件，10为螺栓二，11为螺母二，12为锚具，13为垫板，14为耗能摩擦片一，15为耗能摩擦片二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明一种带钢夹板的可恢复的摩擦耗能木结构梁-柱节点，包括：
槽钢5，翼缘之间存在4mm空隙，有2个，分别位于木梁2端部的前后面，并在木梁2端部的上下面合缝；
钢夹板4，有2个，分别位于2个槽钢5的外表面，留有孔径为50mm的螺栓孔；
方形垫片8，尺寸为90mm×90mm×8mm，有8个，分别位于2个钢夹板4的外表面，每个钢夹板4的外表面分布4个，连接可形成一个矩形；
耗能摩擦片一14，为2mm厚方形黄铜片，有2个，分别位于各槽钢5外表面与钢夹板4内表面之间；
耗能摩擦片二15，为2mm厚方形黄铜片，有8个，分别位于各钢夹板4外表面与方形垫片8之间；
方形垫片8、耗能摩擦片二15、耗能摩擦片一14、槽钢5以及木梁2上均留有孔径大于螺栓直径1mm的螺栓孔。
螺栓一7，直径为18mm，依次穿过各个所述螺栓孔，连接一侧的方形垫片8、耗能摩擦片二15、钢夹板4、耗能摩擦片一14、槽钢5、木梁2以及另一侧的槽钢5、耗能摩擦片一14、钢夹板4、耗能摩擦片二15、方形垫片8，施加预应力；
梁柱连接件9，为由两块水平钢板和两块竖直钢板焊接成的矩形框结构，设置于木梁2所述端部与木柱1之间，其中，上下表面与木梁2上下表面平齐；
钢绞线3，横穿梁柱连接件9的一个竖直面(该竖直面还可与钢夹板4焊接)和木梁2，通过锚具12固定连接，施加预应力；
垫板13，设置在木柱1的外侧面，
螺栓二10，直径为20mm，依次穿过梁柱连接件9的另一个竖直面、木柱1和垫板13，实现连接。
本发明中，螺栓7、方形垫片8和螺母6并不固定为上述数量，而是可以视梁柱连接节点上的设计螺孔数量而定。
实施时，将钢绞线3穿过木梁2预留孔洞，同时把槽钢5装配在梁端指定位置，并在槽钢5外表面指定位置粘贴耗能摩擦片一14，然后把梁柱连接件9用螺栓二10连接到木柱1上，拧紧螺母二11，再把木梁2放入钢夹板4指定位置，通过锚具12张拉钢绞线3，使木梁2、梁柱连接件9连接起来，再把耗能摩擦片二15粘贴在方形垫片8上，用螺栓一7依次穿过方形垫片8、钢夹板4、槽钢5以及木梁2上的螺栓孔，张拉螺栓一7并拧紧螺母一6。
本发明的原理是：
在木梁2端部装配槽钢5，销槽受压时约束其横纹劈裂；利用预应力螺栓一7提供的预紧力，方形垫片8压紧钢夹板4，钢夹板4压紧槽钢5，方形垫片8、钢夹板4、槽钢5以及耗能摩擦片一14和耗能摩擦片二15受到压力，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用压应力的增减抗弯；钢绞线3施加预应力后，木梁2、梁柱连接件9接触面压紧，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用拉应力的增减抗弯。在地震中，利用钢夹板4上预留的较大孔洞螺栓孔洞，使得木梁2能够转动，从而通过耗能摩擦片一14、耗能摩擦片二15上的滑动摩擦力以及钢绞线3提供的自复位能力耗散大量的地震能量，降低地震对建筑结构的破坏程度。
本发明通过螺栓将槽钢与木梁端部连接，提高梁端销槽横纹抗压性能；在槽钢外表面与钢夹板内表面之间以及钢夹板外表面与方形垫片内表面之间放置耗能摩擦片，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用压应力的增减抗弯；利用预应力钢绞线在木梁端面与木柱侧面的接触面产生压力，利用压力产生的摩擦力抗剪，以及利用拉应力的增减抗弯。本发明规避了节点处各种间隙对结构的受力性能和刚度的影响；耗能摩擦片的引入，可增强节点稳定耗能能力；槽钢的引入，可提高梁端销槽承压能力，防止横纹脆性破坏，有利于发挥木材的强度；此外，钢绞线使得震后节点可恢复初始状态。本发明与以往的木结构梁柱节点相比传力简单、初始刚度大、抗弯刚度大且具有自复位性能(震后残余变形小)。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920078228.0
申请日:2019-01-17
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:87(西安)
授权编号:CN209538390U
授权时间:20191025
主分类号:E04B 1/26
专利分类号:E04B1/26;E04B1/58;E04B1/98;E04H9/02
范畴分类:36C;36D;
申请人:西安建筑科技大学
第一申请人:西安建筑科技大学
申请人地址:710055 陕西省西安市雁塔路13号
发明人:谢启芳;程远洋;张保壮;李胜英
第一发明人:谢启芳
当前权利人:西安建筑科技大学
代理人:段俊涛
代理机构:61215
代理机构编号:西安智大知识产权代理事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计