一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置，属于古建筑木结构建筑保护和加固工程技术领域。通过在钢组合件的连接协同部分设计一定的间隙，使梁上加固件和柱上加固件能够发生一定的相对变形，从而容许榫卯节点发生同样的相对滑移变形。同时，当滑移值连到间隙的上限值时，滑移停止，梁上加固件和柱上加固件开始受力，保护榫卯节点不发生拔出破坏该加固装置对古建筑木结构的损伤较小、可拆卸，属于可逆式加固技术范畴；在加固后还可做面层处理，属于可隐蔽式加固技术范畴；既可以限制节点的滑移变形，防止拔榫破坏，又容许榫卯节点滑移耗能，属于性能化加固技术范畴。因此，该加固装置具有广阔的应用空间和重要的推广价值。
【技术实现步骤摘要】
一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置
本专利技术涉及一种古建筑木结构的榫卯节点的钢组合件加固装置，属于古建筑木结构建筑保护和加固工程
技术介绍
古建筑木结构是我国的重要物质文化遗产，是古人留下的重要财富，其建造法式、建造技术等独具一格，匠心独运。由于古代建造技术并不属于文化范畴，所以除了《营造法式》和《清式营造则例》等少数典籍存世之外，大部分的建造技艺都需要从建筑本身去追溯，因此，对古建筑木结构进行保护具有重要意义。传统的榫卯节点钢件加固方法一般都采约束节点变形的方法，从而限制了榫卯节点的滑移变形。而木结构的榫卯连接构造是其重要的抗震防线，榫卯节点属于半刚性节点，具有良好的耗能能力，限制榫卯节点的滑移变形即改变原结构的传力机制。针对这种情况，可以通过调整钢组合件的连接方式，使榫卯节点可以发生一定的滑移，当滑移量较大时，再进行约束，从而充分发挥原结构的耗能能力，又对榫卯节点进行保护。本专利技术的目的是设计一种能够容许榫卯节点发生一定滑移的钢组合件加固装置，可用于古建筑木结构的榫卯节点加固工程中。通过在钢组合件的连接协同部分设计一定的间隙，使梁上加固件和柱上加固件能够发生一定的相对变形(沿梁轴线方向)，从而容许榫卯节点发生同样的相对滑移变形。同时，当滑移值连到间隙的上限值时，滑移停止，梁上加固件和柱上加固件开始受力，保护榫卯节点不发生拔出破坏。在安装完钢组合件加固装置后还可在其表面布置地仗层实现隐蔽式加固的意图。该加固装置对古建筑木结构的损伤较小、可拆卸，属于可逆式加固技术范畴；在加固后还可做面层处理，属于可隐蔽式加固技术范畴；既可以限制节点的滑移变形，防止拔榫破坏，又容许榫卯节点滑移耗能，属于性能化加固技术范畴。因此，该加固装置具有广阔的应用空间和重要的推广价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对古建筑木结构榫卯连接节点，设计一种可以容许榫卯节点一定滑移的钢组合件加固装置，该加固装置具有构造简单、安装方便、可拆卸、加固效果良好等特点，且安装后还可利用面层装饰达到隐蔽式加固的目的。为实现上述加固效果，本专利技术采用的技术方案如下：一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置，该装置的古建筑木结构的榫卯节点由木框架梁和木框架柱构成，木框架梁固定在木框架柱上。钢组合件加固装置主要由梁上加固件、柱上加固件和构造板组成。梁上加固件由紧固件和梁上紧固件固定在木框架梁上，柱上加固件由柱上紧固件固定在木框架柱上，构造板由紧固件固定在木框架梁上。所述的梁上加固件固定在木框架梁的节点附近，其厚度、沿梁轴线方向的宽度、沿梁截面高的长度应根据梁上加固件和柱上加固件协同抗弯和抗剪计算确定。其中，梁上加固件和柱上加固件之间的连接协同部分沿梁轴线方向的长度和梁上加固件沿梁截面高度方向的长度应满足梁上加固件和柱上加固件协同抗弯的设计要求；除连接协同部分外的梁上加固件沿梁轴线方向的剩余长度和梁上加固件沿梁截面高度方向的长度，应满足梁上加固件和柱上加固件协同抗剪的设计要求。所述的柱上加固件固定在木框架柱的节点处，柱上加固件的中线与木框架梁的轴线重合，柱上加固件沿木框架梁的轴线方向上固定，柱上加固件的厚度、沿木框架柱轴线方向的宽度、柱上有效锚固长度应根据梁上加固件和柱上加固件协同抗弯和抗剪计算确定。其中，柱上加固件沿柱轴线方向的宽度应满足梁上加固件和柱上加固件协同抗弯的设计要求；柱上有效锚固长度应满足满足梁上加固件和柱上加固件协同抗弯和抗剪的设计要求。所述柱上有效锚固长度为柱上加固件与木框架柱连接段中真正参与受力的部分的长度。所述连接协同部分根据设计要求做成梯形或十字形或T形结构，其沿梁轴线方向的净长应根据梁上加固件和柱上加固件协同抗弯的设计要求确定；其沿梁高度方向的净长，应根据梁上加固件和柱上加固件协同抗剪的设计要求确定。连接协同部分的间隙长度应根据设计要求确定，该间隙值应小于榫长的1/4。所述沿梁轴线方向的净长即沿梁轴线方向，梁上加固件和柱上加固件可接触并受力的长度；所述沿梁高度方向的净长即沿梁高度方向，梁上加固件和柱上加固件可接触并受力的长度；所述连接协同部分的间隙即梁上加固件和柱上加固件沿梁轴线方向的间隙。所述梁上加固件和柱上加固件为环向包裹构件后并沿表面布置的结构，同时分别设置梁上紧固件和柱上紧固件，防止发生平面外失稳。梁上紧固件和柱上紧固件的数量和型号应满足梁上加固件和柱上加固件协同抗弯和抗剪的设计要求，即梁上紧固件和柱上紧固件不应先于连接协同部分破坏。所述构造板采用紧固件形式。构造板覆盖连接协同部分，且覆盖面积不宜小于连接协同部分面积的1/2。构造板应具有可靠的稳定性，并能够约束连接协同部分的钢板发生平面处变形。当安装完加固装置后还要在其表面布置地仗层时，不应将预留的连接协同部分的间隙填充，利用构造板将梁上加固件的预留槽口完全覆盖。柱上加固板的转折处根据设计需求选择设置加劲肋，或者在转折处附近设置柱上构造螺钉。本专利技术用于古建筑木结构的榫卯节点加固中，构造简单，安装方便，便于拆卸，对原结构的损伤较小，成本较低，还可在安装后通过地仗层等面层施工实现隐蔽式加固的意图。附图说明图1为可隐蔽式钢组合件加固装置用于边节点示意图。图2为A-A截面图。图3为显露式钢组合件加固装置用于中节点正视图。图4为显露式钢组合件加固装置用于中节点俯视图。附图标记说明：1-木框架梁；2-木框架柱；3-梁上加固件；4-柱上加固件；5-构造板；6-紧固件；7-梁上紧固件；8-柱上紧固件；9-梁上构造螺钉；10-柱上构造螺钉；11-加劲肋。具体实施方式如图1和2所示，古建筑木结构的榫卯节点部分主要由木框架梁1和木框架柱2构成。钢组合件加固装置主要由梁上加固件3、柱上加固件4和构造板5组成。其中，梁上加固件3由紧固件6和梁上紧固件7固定在木框架梁1上，柱上加固件4由柱上紧固件8固定在木框架柱上，构造板5由紧固件6固定在木框架梁3上。梁上加固件3和柱上加固件4的尺寸、柱上紧固件8和梁上紧固件7的型号、数量等参数均根据设计要求确定。连接协同部分采用梯形截面形式并预留出孔隙，构造板5覆盖面积大于连接协同部分面积的1/2。榫卯节点在水平力作用下，木框架梁1和木框架柱2会发生相对变形，榫卯节点会出现滑移，当滑移量小于梁上加固件3和柱上加固件4连接协同部分预留的间隙值时，榫卯节点可以自由滑移，耗散能量；当榫卯节点的滑移变形达到该间隙值时，梁上加固件3和柱上加固件4相互接触并分担水平力，防止榫卯节点继续滑移变形。最后以梁上加固件3和柱上加固件4连接处钢板屈服为标志，加固装置损坏，但尚未失效，一般来说以钢板剪切破坏或是紧固件剪切破坏为标志，加固装置失效。榫卯节点在框架平面内弯矩作用下，可由梁上加固件3和柱上加固件4的连接协同部分相互咬合分担弯矩。最终以梁上加固件3和柱上加固件4连接处钢板屈服为标标志，加固装置损坏。当木框架梁1和木框架柱2的截面不够时，即不满足钢组合件加固装置的锚固条件时，可采用图3和4所示的连接方式。木框架节点由木框架梁1和木框架柱2构成。钢组合件加固装置主要由梁上加固件3、柱上加固件4和构造板5组成。其中，梁上加固件3由梁上紧固件7和梁上构造螺钉9固定在木框架梁1上，柱上加固件4由柱上紧固件8和柱上构造螺钉10固定在木框架柱上，构本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置，该装置的古建筑木结构的榫卯节点由木框架梁(1)和木框架柱(2)构成，木框架梁(1)固定在木框架柱(2)上；其特征在于：钢组合件加固装置主要由梁上加固件(3)、柱上加固件(4)和构造板(5)组成；梁上加固件(3)由紧固件(6)和梁上紧固件(7)固定在木框架梁(1)上，柱上加固件(4)由柱上紧固件(8)固定在木框架柱上，构造板(5)由紧固件(6)固定在木框架梁(1)上。
【技术特征摘要】
1.一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置，该装置的古建筑木结构的榫卯节点由木框架梁(1)和木框架柱(2)构成，木框架梁(1)固定在木框架柱(2)上；其特征在于：钢组合件加固装置主要由梁上加固件(3)、柱上加固件(4)和构造板(5)组成；梁上加固件(3)由紧固件(6)和梁上紧固件(7)固定在木框架梁(1)上，柱上加固件(4)由柱上紧固件(8)固定在木框架柱上，构造板(5)由紧固件(6)固定在木框架梁(1)上；所述的梁上加固件(3)固定在木框架梁(1)的节点附近，其厚度、沿梁轴线方向的宽度、沿梁截面高的长度应根据梁上加固件(3)和柱上加固件(4)协同抗弯和抗剪计算确定；其中，梁上加固件(3)和柱上加固件(4)之间的连接协同部分沿梁轴线方向的长度和梁上加固件(3)沿梁截面高度方向的长度应满足梁上加固件(3)和柱上加固件(4)协同抗弯的设计要求；除连接协同部分外的梁上加固件(3)沿梁轴线方向的剩余长度和梁上加固件(3)沿梁截面高度方向的长度，满足梁上加固件(3)和柱上加固件(4)协同抗剪的设计要求；所述连接协同部分根据设计要求做成梯形或十字形或T形结构，其沿梁轴线方向的净长根据梁上加固件(3)和柱上加固件(4)协同抗弯的设计要求确定；其沿梁高度方向的净长，根据梁上加固件(3)和柱上加固件(4)协同抗剪的设计要求确定；连接协同部分的间隙长度应根据设计要求确定，该间隙值应小于榫长的1/4；所述沿梁轴线方向的净长即沿梁轴线方向，梁上加固件(3)和柱上加固件(4)能接触并受力的长度；所述沿梁高度方向的净长即沿梁高度方向，梁上加固件(3)和柱上加固件(4)能接触并受力的长度；所述连接协同部分的间隙即梁上加固件(3)和柱上加固件(4)沿梁轴线方向的间隙。2.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置，其特征在于：所述的柱上加固件(4)固定在木框架柱(2)的节点处，柱上加固件(4)的中线与木框架梁(1)的轴线重合，柱上加固件(4)沿木框架梁(1)的轴线方向上固定，柱上加固件(4)的厚度、沿木框架柱(2)轴线方向的宽度、柱上有效锚固长度根据梁上加固件(3)和柱上加固件(4)协同抗弯和抗剪计算确定；其中，柱上加固件(4)沿柱轴线方向的宽度满足梁上加固件(3)和柱上加固件(4)协同抗弯的设计要求；柱上有效锚固长度满足梁上加固件(3)和柱上加固件(4)协同抗弯和抗剪的设计要求；所述柱上有效锚固长度为柱上加固件(4)与木框架柱(2)连接段中真正参与受力的部分的长度。3.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置，其特征在于：所述梁上加固件(3)和柱上加固件(4)为环向包裹构件后并沿表面布置...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐帅，郭小东，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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