【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑施工，具体涉及一种柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点及施工方法。
技术介绍
1、我国作为传统文明古国，采用木材建造建筑的历史由来已久。包括中国传统木结构在内的木结构建筑在我国广泛分布。部分建筑由于建造时间较长，面临使用功能、承载能力不满足要求的问题，需要进行改造加固。传统建筑为实现更大室内空间需求，在改造加固过程中，部分需要移除室内屋架中柱，但由于传统木结构营造技艺中存在较多榫卯节点，使用时间较长后存在榫卯脱开、节点刚度不足的问题，移除木柱可能导致木屋架形成运动机构，影响结构安全。针对这种问题，目前提出的解决方案较少。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点及施工方法，解决传统木结构营造技艺中存在较多榫卯节点，使用时间较长后存在榫卯脱开、节点刚度不足的问题，移除木柱可能导致木屋架形成运动机构，影响结构安全的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点，包括原木屋架(1)，原木屋架(1)包括底层木梁(11)、底层贯通中柱(12)、边柱(13)、底梁上层柱(14)、上部屋架系统(15)及屋面(16)，底层贯通中柱(12)在底层木梁(11)下方的部分拆除；
4、底层木梁(11)上包覆有钢梁(2)；钢梁(2)包括双c型钢梁(21)和内侧贴焊钢板(22)、对拉耳板(23)和对拉紧固件(24)；双c型钢梁(21)包覆底层木梁(11)，且在与
5、底层贯通中柱(12)和钢梁(2)之间的转换节点处通过木柱套箍(4)和木柱穿销(5)固定；木柱套箍(4)包括木柱两侧钢套箍(41)、对拉螺栓(42)以及套箍开口(43)，两侧钢套箍(41)之间留间隙20mm；木柱穿销(5)包括穿销钢管(51)以及两侧封堵钢板(52)；木柱套箍(4)在底部开套箍开口(43)，套箍开口(43)方向与双c型钢梁(21)垂直，套箍开口(43)宽度为底层贯通中柱(12)直径的1/3到1/4之间；
6、木柱两侧钢套箍(41)套至底层贯通中柱(12)上，木柱两侧套箍(41)底部与内侧贴焊钢板(22)顶部标高平齐；
7、底层贯通中柱(12)上开孔，开孔尺寸与套箍开口(43)内轮廓相同，穿销钢管(51)塞在孔内，穿销钢管(51)与内侧贴焊钢板(22)紧密贴合，穿销钢管(51)在内侧贴焊钢板(22)两侧各伸出不少于15mm。
8、进一步优选的技术方案：上部屋架系统(15)由至少两层横梁和支设在相邻两层横梁之间的短柱组成。
9、进一步优选的技术方案：穿销钢管(51)尺寸同套箍开口(43)。
10、进一步优选的技术方案：木柱套箍(4)内径与底层贯通中柱(12)相同，两侧钢套箍(41)两端平直段用于对拉螺栓(42)穿接。
11、所述的柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点的施工方法，步骤为：
12、第一步：原木屋架(1)内力及变形计算，原木屋架(1)包括底层木梁(11)，底层贯通中柱(12)，边柱(13)，底梁上层柱(14)，上部屋架系统(15)及屋面(16)；建立结构整体有限元模型，计算原木屋架(1)所受内力；按照规范计算原木屋架(1)在恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载以及地震作用组合下承载能力极限状态下最不利工况内力su0以及正常使用极限状态工况内力sn0作用下变形f0；
13、第二步：确定钢梁(2)截面；钢梁(2)包括双c型钢梁(21)和内侧贴焊钢板(22)、对拉耳板(23)和对拉紧固件(24)；钢梁(21)包覆底层木梁(11)，且在与底层贯通中柱(12)相交时切断，采用内侧贴焊钢板(22)相连，考虑钢梁(21)钢板厚度以及钢梁(21)与底层木梁(11)之间缝隙，钢梁(21)梁高hs较底层木梁(11)梁高hw高约50mm，钢梁(21)底部与底层木梁(11)之间通过设置木垫板(6)顶紧，钢梁(21)宽度ws较底层木梁(11)宽度ww增加约40mm；将钢梁(2)建在第一步有限元模型中，位置同底层木梁(11)，钢梁(21)初始截面厚度tb1可选用10mm，内侧贴焊钢板(22)tb2初始截面厚度可选用20mm，按第一步恒荷载、活荷载、雪荷载、风荷载以及地震作用组合计算承载能力极限状态最不利工况内力su1计算钢梁应力比γ1＜0.85，则认为钢梁(2)截面可满足受力要求；
14、第三步，转换节点构造；转换节点包括木柱套箍(4)和木柱穿销(5)；木柱套箍(4)包括木柱两侧钢套箍(41)、对拉螺栓(42)以及套箍开口(43)，木柱穿销(5)包括穿销钢管(51)以及两侧封堵钢板(52)；木柱两侧钢套箍(41)两侧位置应当至少留出20mm间距保证对拉螺栓(42)可施加足够的预紧力；套箍开口(43)高度hh及宽度wh尺寸应当与穿销钢管(51)外侧高度ht和外侧宽度wt相同；穿销钢管(51)外侧宽度wt应当控制在底层贯通中柱(12)直径dc的1/3到1/4之间；底部设置木柱保护板(3)，木柱保护板(3)由保护钢板(31)和安装螺栓(32)构成，通过安装螺栓(32)与钢梁(21)下翼缘相连；
15、第四步，穿销钢管(51)尺寸设计；穿销钢管(51)初步宽度wt可选用底层贯通中柱(12)直径的1/3dc，初步高度ht可选用100-150mm，提取第二步中切断后的底层贯通中柱(12)轴力nc，施加至穿销钢管(51)跨中，在对应内侧贴焊钢板(22)位置设置简支约束，穿销钢管(51)应力比γ2按照小于0.5控制；两侧封堵钢板(52)厚度tbl可选用10mm；
16、第五步，精细化有限元模型计算；建立包括双c型钢梁(21)、内侧贴焊钢板(22)、对拉耳板(23)、对拉紧固件(24)、底层木梁(11)、底层贯通中柱(12)、木垫板(6)在内的精细化有限元模型，施加第二步承载能力极限状态最不利工况内力su1，验算各部件应力比，若钢梁(2)各部件应力比γ1超过0.85则需要增加构件厚度tb1，底层贯通中柱(12)应力超过设计强度或穿销钢管应力比γ2超过0.5则需调整穿销钢管(51)截面尺寸ht及wt直至满足要求为止；另外提取第二步正常使用极限状态下内力，施加至精细化有限元模型，提取钢梁(2)最大位移f1。
17、第六步，钢梁工厂加工；依据钢梁尺寸(21)、内侧贴焊钢板(22)、钢梁支座(24)以及对拉耳板(23)的拼装与焊接；同时在安装底部设置木柱保护板(3)的位置将安装螺栓(32)与双c型钢梁(21)塞焊；在加工时将钢梁预起拱；根据第五步计算得到的最大位移f1，计算钢梁在加工时的起拱值fa，起拱值fa不小于最大位移f1的95％。
18、第七步，钢梁现场安装；将拼装完成的双c型钢梁(21)分别塞入底层木梁(11)两侧，对双c型钢梁(21)两侧采取本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点，包括原木屋架(1)，原木屋架(1)包括底层木梁(11)、底层贯通中柱(12)、边柱(13)、底梁上层柱(14)、上部屋架系统(15)及屋面(16)，其特征在于：底层贯通中柱(12)在底层木梁(11)下方的部分拆除；
2.根据权利要求1所述的柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点，其特征在于：上部屋架系统(15)由至少两层横梁和支设在相邻两层横梁之间的短柱组成。
3.根据权利要求1所述的柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点，其特征在于：穿销钢管(51)尺寸同套箍开口(43)。
4.根据权利要求1所述的柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点，其特征在于：木柱套箍(4)内径与底层贯通中柱(12)相同，两侧钢套箍(41)两端平直段用于对拉螺栓(42)穿接。
5.权利要求1所述的柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点的施工方法，其特征在于，步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点，包括原木屋架(1)，原木屋架(1)包括底层木梁(11)、底层贯通中柱(12)、边柱(13)、底梁上层柱(14)、上部屋架系统(15)及屋面(16)，其特征在于：底层贯通中柱(12)在底层木梁(11)下方的部分拆除；
2.根据权利要求1所述的柱贯通式木结构穿销式钢梁加固转换节点，其特征在于：上部屋架系统(15)由至少两层横梁和支设在相邻两层横梁之间的短柱组成。...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛家琪，赵亚硕，张曼生，王明珠，覃杰，刘金泰，宋毛毛，
申请(专利权)人：中国航空规划设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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