[发明专利]一种胶合木预应力套管螺栓节点及其施工方法

说明书

本发明涉及一种胶合木预应力套管螺栓节点，包括木柱(1)、木梁(2)、内圆外方套管(3)、T型钢夹板(4)和螺栓，所述的T型钢夹板(4)包括相互垂直的腹板(41)和翼板(42)，翼板(42)通过螺栓固定于木柱(1)侧壁，木梁(2)通过螺栓和内圆外方套管(3)与腹板(41)连接，所述的内圆外方套管(3)套设在螺栓外。与现有技术相比，本发明具有初始刚度高、强度延性兼备、施工便利有效、工业化程度高等优点。

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种胶合木预应力套管螺栓节点及其施工方法。

背景技术

近年来，木结构建筑由于其材料具有重量轻、强度高、加工性能好、美观可再生等优点，越来越受到人们的喜爱。传统梁柱式木结构的榫卯节点存在制作复杂、施工速度慢、机械化程度低、对构件截面削弱比较大、容易发生脆性破坏等问题。为提高节点强度以及工业化程度，钢填板螺栓群连接开始越来越广泛的应用在梁柱式木结构的连结之中，该节点通常将钢填板放置于木梁和木柱的开槽内，并使螺栓穿过钢板和木构件预留的螺栓孔。相比较榫卯连接，钢填板螺栓群连接具有制作、安装简单及传力明确等优点，可以将木构件连成整体，但该连接在梁柱式木结构建筑中的应用也存在一些问题。

现有的螺栓连接存在初始刚度较低的问题，这是由于安装需要与施工偏差，木构件上的螺栓孔直径大于螺栓直径，胶合木梁柱节点的初始刚度较低。此外由于木材本身横纹抗拉强度和顺纹抗剪强度较低，在满足规范规定的构造要求下，螺栓节点仍有可能发生木材劈裂等脆性破坏，导致节点提前失效。在梁上竖向荷载或风荷载、地震等侧向荷载作用下，梁柱节点处产生弯矩，节点处于弯剪复杂受力状态，螺栓孔周横纹拉应力和顺纹剪应力较大，节点易在孔周发生开裂，从而影响整体结构的延性和耗能能力，当螺栓个数较多、直径较大时这种现象尤其明显。

发明专利CN201110128265.6公开了一种木结构梁柱钢填板套管螺栓连接节点，由木梁、木柱、钢填板、套管、螺栓、垫片和螺母组成，是在木梁和木柱的凹槽中插入了钢填板形成了梁柱连接节点，并在梁柱连接节点上的螺栓孔中嵌入套管，套管中穿入螺栓后通过张拉螺栓使垫片压紧套管，从而使套管顶紧钢填板产生较大压力，利用压力产生的摩擦力抗剪以及利用压应力的增减抗弯。该发明套管的引入可防止垫片下木材的局部承压破坏以及减小木梁(柱)螺栓孔处的接触压应力，从而有力于发挥木材的强度。但是，该发明在实践中也存在一些问题，比如说采用圆套管的设计可以在一定程度上提高节点的初始刚度，但是圆套管依然会产生楔入效应，致使木材发生顺纹劈裂等脆性破坏；在木柱内开槽，对截面削弱较大，节点构造形式与梁柱节点以弯矩为主，抗剪为辅的特点不太符合等。

发明内容

本发明的目的是提供一种胶合木预应力套管螺栓节点及其施工方法，可设置较高的初始预应力水平，从而获取更高的节点强度以及初始刚度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种胶合木预应力套管螺栓节点，包括木柱、木梁、内圆外方套管、T型钢夹板和螺栓，所述的T型钢夹板包括相互垂直的腹板和翼板，翼板通过螺栓固定于木柱侧壁，木梁通过螺栓和内圆外方套管与腹板连接，所述的内圆外方套管套设在螺栓外。其中，木柱和木梁可采用层板胶合木。

本发明内圆外方套管采用浇铸方法制成，材质为高分子PVC、铅中任一种，采用浇铸方法制成，内圆外方套管形状为内部圆形开孔，外部圆角四方形，使得木孔和套管的承压面处的应力分布均匀，从而有效减少节点木材劈裂等脆性破坏，节点中内圆外方套管的引入可以使螺栓连接避免产生楔入效应，延缓木材的劈裂。T型钢夹板的引入既可以减少对木柱截面的削弱，也可以形成螺柱抗拉和局部木材抗压组合抵抗弯矩和以螺栓抗剪的受力模式，很好地适应梁柱节点的受力特点。

优选地，所述的木梁上设有四边形孔，腹板上设有第一螺栓预留孔，连接木梁与腹板所使用的螺栓为高强螺栓，高强螺栓分别穿过四边形孔和第一螺栓预留孔，一端通过垫片和螺栓上的螺栓头锚固，另一端通过垫片和螺母锚固。高强螺栓、内圆外方套管、螺母和垫片共同构成预应力套管螺栓。当螺栓的垫片把压力传来时，内圆外方套管可以承受90％以上的压力。