一种高层木结构适用的内嵌式方形木柱自复位柱脚

技术领域

本发明涉及一种高层木结构适用的内嵌式方形木柱自复位柱脚，应用于建筑结构，属于土木工程领域。

背景技术

近年来，基于木结构易于运输、拼装、环境友好等优点以及工程木产品的不断进步，高层木结构住宅及公共建筑得到了大力发展。

木柱作为一种主要的内力传递构件，对竖向承重和侧向受力极为重要。随着高层木结构的应用，对木柱的抗侧刚度及抗剪、抗弯需求提高。此外，地震作用下结构往往会发生较大的侧向位移，特别是木结构震后残余位移较大。为了克服这些不足，本发明提出一种高层木结构适用的内嵌式方形木柱自复位柱脚，一方面，该柱脚融入了钢材的材料性能，提高了木柱抗侧刚度和竖向承载力；另一方面，该柱脚通过预应力筋施加了预拉力，可使地震下结构具有反向恢复力达到自复位的效果，减少地震下的侧向位移和残余变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种高层木结构适用的内嵌式方形木柱自复位柱脚，满足随着结构高度的增加对木柱的性能需求，提高木柱的承载力和地震往复作用下的耗能能力，此外通过预应力筋施加的预拉力可使结构在卸载达到自复位的效果，提高柱子的抗震性能，减少了侧向位移和残余变形，因此具有自复位、承载力高、抗震性能强等优点，可以适用于高层木结构住宅和公共建筑中底层方柱的柱脚节点。

本发明的技术方案：一种高层木结构适用的内嵌式方形木柱自复位柱脚，由方形木柱、翼缘板、腹板、下端板、预应力筋、混凝土基础、上端板、锚具、锚钉、木柱预留槽口、腹板预留孔洞、端板预留孔洞组成，其特征在于翼缘板、腹板、下端板、上端板、预应力筋组成带有自复位功能的构件部分，并内嵌在木柱预留槽口，并通过铆钉穿过腹板预留孔洞进行连接，预应力筋通过端板预留孔洞并由锚具固定于上端板和下端板，下端板与锚钉焊接并浇筑于混凝土基础中。

所述带有自复位功能的构件部分沿方形柱四边分布，每边按需可分布多个自复位功能的构件部分。

所述预应力筋均垂直于所述上端板和下端板；所述上端板与下端板平齐；所述预应力筋为多根，呈一字型排列。

所述翼缘板、腹板、上端板与下端板通过焊接进行连接；所述翼缘板外边缘与上端板与下端板外边缘平齐。所述腹板预留孔洞沿竖向呈均匀分布。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、在本发明的柱脚节点中，通过预应力筋施加预拉力，可使地震下结构具有反向恢复力达到自复位的效果，减少了侧向位移和残余变形，提高木柱的抗震性能；

2、钢结构部分融入到方形木柱中，提高了木柱的竖向承载力、抗侧刚度和耗能能力，有效降低了地震下主体结构发生破坏的可能。

3、此柱脚为内嵌式，可最大限度提高建筑的使用效率，不额外占用建筑面积。

附图说明：

图1是内嵌式方形木柱自复位柱脚主视图；

图2是内嵌式方形木柱自复位柱脚1-1剖视图；

图3是内嵌式方形木柱自复位柱脚上、下端板俯视图；

图4是内嵌式方形木柱自复位柱脚方形木柱主视图；

在附图1～附图4中，1为方形木柱；2为翼缘板；3为腹板；4为下端板；5为预应力筋；6为混凝土基础；7为上端板；8为锚具；9为锚钉；10为木柱预留槽口；11为腹板预留孔洞；12为端板预留孔洞。

具体实施方式：

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1-图4所示，本发明提出一种高层木结构适用的内嵌式方形木柱自复位柱脚，由方形木柱1、翼缘板2、腹板3、下端板4、预应力筋5、混凝土基础6、上端板7、锚具8、锚钉9、木柱预留槽口10、腹板预留孔洞11、端板预留孔洞12组成，其特征在于翼缘板2、腹板3、下端板4、上端板7、预应力筋5组成带有自复位功能的构件部分，并内嵌在木柱预留槽口10，并通过铆钉穿过腹板预留孔洞11进行连接，预应力筋5通过端板预留孔洞12并由锚具8固定于上端板7和下端板4，下端板4与锚钉9焊接并浇筑于混凝土基础6中。

所述预应力筋5均垂直于所述上端板7和下端板4；所述预应力筋5为多根，呈一字型排列。

所述翼缘板2、腹板3、上端板7与下端板4通过焊接进行连接；所述上端板7与下端板4平齐；所述翼缘板2外边缘与上端板7与下端板4外边缘平齐。所述腹板预留孔洞11沿竖向呈均匀分布。

上述高层木结构适用的内嵌式方形木柱自复位柱脚的连接方法，包括如下步骤：

(1)在工厂内将翼缘板2、腹板3、上端板7与下端板4通过焊接进行连接，并将锚钉9焊接下端板4底面，内嵌在木柱预留槽口10，并通过铆钉穿过腹板预留孔洞11与方形木柱1进行连接。

(2)将预应力筋5穿过上端板7与下端板4，并进行预应力张拉，通过锚具8固定于上端板7与下端板4。

(3)施工现场将木柱移到混凝土基础上，锚钉9浇筑于混凝土基础6中。

上述高层木结构适用的内嵌式方形木柱自复位柱脚，基于所设置的预应力实现了自复位效果，减少了地震下的残余变形，实现了卸载后的自动闭合。通过将方形木柱与钢结构的融合，提高了木柱整体的抗侧刚度、承载力、耗能能力，有效降低了地震对主体结构造成的损伤。