[01637997]古建木梁柱卯榫节点加固装置

1.课题来源与背景 古建木结构的节点在腐蚀和虫蛀以及地震等作用下发生破坏后加固难度较大。当古建木结构局部发生破坏后,大面积拆除重新加固安装代价较高,而在置换构件或者采用纤维加固时候必然对其原始条件发生改变,往往加固后由于新旧节点刚度不一致引起结构的扭转振动,削弱了木结构的抗震能力。阶段的确存在钢-木结构的组合节点,但是由于古建以卯榫节点为主,卯榫节点连接本身为半刚性连接,并且在地震作用下,阻尼耗能性能表现明显。现有的钢-木结构组合节点多为铰接节点或者刚接节点,不能控制节点转动的半刚性特征和阻尼效应,在局部加固完成后,由于其刚度与周边节点刚度不等,会引起在水平地震作用下的扭转效应。 本发明的希望尽量在减小改动的情况下,采用钢材对古建的节点进行加固,通过设置简便的可变刚度装置,加固局部的同时平衡刚度分布。 2.技术原理及性能指标 为达上述目的,本发明的一种可调刚度和阻尼的古建木结构梁柱卯榫节点加固钢节点及其使用方法,包括木柱; 木梁; 钢节点外装修;钢节点;钢节点主体;阻尼器;梁连接件;销;刚度调节垫块;隔层板。钢节点包括钢节点主体、阻尼器、梁连接件和销。隔层板与钢节点主体相连,隔层板下方为柱子,上方为梁柱连接区域。 木柱子与钢节点主体采用钢卯木榫连接。对木柱子顶部进行剪切,使得木柱子可以插入钢节点主体的下部柱子安装孔中。在安装过程中可以使用结构胶等胶合材料,使得木柱子和钢节点的连接的更为紧固,或者在柱子侧面和钢节点侧面设置栓孔,增加螺栓连接。 木梁和梁连接件采用钢卯木榫连接。同样对木梁进行切割,将木梁做成榫头,插入连接件中,然后通过螺栓和结构胶等胶合材料将二者连接起来。 梁连接件与钢节点的主体半刚性连接。梁连接件通过销与钢节点的主体铰接,梁连接件与钢节点的主体可以发生相对转动,在梁连接件的上端和下端分别设置刚度调节垫块,垫块与钢节点的主体顶盖和隔层分别固定在一起。通过调整垫块的材料性质、截面大小和厚度即可调整节点的转动刚度,在梁连接件和钢节点主体之间设置阻尼器,阻尼器通过耳板与梁连接件和钢节点主体铰接,一旦梁连接件和钢节点主体发生相对转动阻尼器即可工作。其中阻尼器为一般设备,可根据需要调整阻尼器的刚度和阻尼大小。 为保证加固的美观效果,在钢节点外布置钢节点外装修,使得梁柱看起来平整美观。 3.技术创造性和先进性 本加固节点除可以控制刚度和阻尼大小的特征之外,另一大特征就是节点的加入缩短了原有梁柱的长度。对于部分端头发生损坏的节点加固极为简便,只需要将端头切除,再将节点与梁柱相连,这大大减小了加固难度,使得很多情况下根本不需要更换梁柱构件。 另外本发明也可用于新建木结构的装配式组装。可以在工厂将木构件与构件加工好到现场进行装配,根据设计需要设置节点的刚度和阻尼。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性 由于本技术属于研发阶段,在实验室的成熟度较高,但是缺乏实际应用的案例,因此实际工程的技术成熟度并不高。本技术适用于工程机械与工程结构减震,其核心目的就是提高工程的安全性。 5.应用情况及存在的问题 由于是新技术,且团队均为老师,缺乏一定的社会关系,在推广过程中有较大的难度,因此暂时还未实际工程应用,但是本团队仍然在努力寻找机会实际应用。