一种高层木结构适用的外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置

技术领域

本发明涉及一种高层木结构适用的外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置，应用于建筑结构，属于土木工程领域。

背景技术

近年来，基于工程木产品的不断发展和进步，建成了许多高层居住及公共木结构建筑。随着标准的提高和材料的老化，早期一些既有高层木结构的抗震性能已不再满足要求。

木柱是主要的竖向和侧向受力构件，起到内力传递的重要作用。强震作用下，木结构往往会发生较大的侧向位移，具有较大的残余位移。为了提高既有高层木结构的抗震性能，本发明针对高层木结构中的圆形木柱提出了一种柱脚预应力加固装置。一方面，该装置融入了钢材的材料性能，可以提高柱子的抗侧刚度和竖向承载力；另一方面通过预应力筋初始预拉力提供的恢复力使得结构达到自复位效果，从而提高柱子的抗震性能，减少地震下的侧向位移和残余变形。

发明内容

本发明的目的是对既有高层木结构中圆形木柱进行加固，提供一种高层木结构适用的外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置，提高木柱抗震性能需求，提高现有柱子的抗侧刚度和竖向承载力，充分发挥木柱的承载力和地震中的耗能能力，并通过预应力筋初始预拉力提供的恢复力使得结构在震后达到自复位效果，减少地震下的侧向位移和残余变形，而且此装置易于现场配装，可以应用于高层木结构和重型木结构中底层圆形木柱的柱脚加固。

本发明的技术方案：一种高层木结构适用的外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置，由上端板、下端板、内隔板、隔板预留孔洞、内钢筒、内筒预留孔洞、预应力筋、锚具、端板预留孔洞、锚钉组成，其特征在于内钢筒包裹圆形木柱，并通过铆钉穿过内筒预留孔洞进行连接，上端板、下端板、内钢筒、预应力筋组成带有自复位功能的构件部分，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，锚钉焊接于下端板下侧，并采用混凝土浇筑于既有建筑的基础上。

所述上端板和下端板均为有多块扇形钢板拼接而成；所述内钢筒由多段弧形筒拼接而成。所述内隔板内侧面焊接于内钢筒各段弧形筒两端，上、下侧面分别焊接于上端板和端板的扇形钢板；所述相邻内隔板之前通过隔板预留孔洞由螺栓连接；所述预应力筋为多根，呈环形分布排列，均垂直于所述上端板和下端板。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、在本发明的装置中，预应力筋起到施加预应力的作用，在地震中为木柱提供反向恢复力，使得木结构复位，达到卸载后闭合的效果，减少结构的侧向位移和残余变形；

2、该装置可工厂制作，现场拼装，方便快捷，便于施工。此外，圆形木柱与钢构件部分通过铆钉连接成为整体，增加柱脚节点的耗能能力，有效降低地震对主体结构造成的损伤。

附图说明：

图1是外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置主视图；

图2是外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置1-1断面图；

图3是外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置2-2断面图；

图4是外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置上端板俯视图；

图5是外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置下端板俯视图；

在附图1～附图5中，1为上端板；2为下端板；3为隔板预留孔洞；4为内筒预留孔洞；5为内钢筒；6为内隔板；7为预应力筋；8为锚具；9为端板预留孔洞；10为锚钉。

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5所示，本发明提出一种高层木结构适用的外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置，由上端板1、下端板2、内隔板6、隔板预留孔洞3、内钢筒5、内筒预留孔洞4、预应力筋7、锚具8、端板预留孔洞9、锚钉10组成，其特征在于内钢筒5包裹圆形木柱，并通过铆钉穿过内筒预留孔洞4进行连接，上端板1、下端板2、内钢筒5、预应力筋7组成带有自复位功能的构件部分，预应力筋7通过端板预留孔洞9并由锚具8固定于上端板1和下端板2，锚钉10焊接于下端板2下侧，并采用混凝土浇筑于既有建筑的基础上。

所述上端板1和下端板2均为有多块扇形钢板拼接而成；所述内钢筒5由多段弧形筒拼接而成；所述内隔板6内侧面焊接于内钢筒5各段弧形筒两端，上、下侧面分别焊接于上端板1和下端板2的扇形钢板；所述相邻内隔板6通过隔板预留孔洞3由螺栓连接；所述预应力筋7为多根，呈环形分布排列，均垂直于所述上端板1和下端板2。

上述外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置的连接方法，包括如下步骤：

(1)在工厂内将两片内隔板6内侧面焊接于内钢筒5各段弧形筒两端，其上、下侧面分别焊接于上端板1和下端板2的扇形钢板，这样得到四个拼装组合件。将锚钉10焊接于下端板2下侧面。

(2)加固现场将木柱下端的已有部分基础进行清理，以便放入锚钉10。将四个拼装组合件进行拼装，内钢筒5包裹圆形木柱，相邻内隔板6通过隔板预留孔洞3由螺栓连接。将预应力筋穿过上端板1和下端板2，首先锚固于下端板2，随后进行张拉，锚固于上端板1。采用混凝土将锚钉10浇筑于既有建筑基础的剩余部分上，并通过铆钉穿过内筒预留孔洞4将既有圆形木柱与加固装置进行连接。

上述外露式圆形木柱柱脚预应力加固装置，通过设置预应力筋7，可为地震作用下的木柱提供恢复力，使其可以在卸载后重新闭合，减少结构在地震作用下的残余变形。通过将钢结构部分融入到圆形木柱中，提高了木柱整体的抗侧刚度及抗剪、抗弯能力，增加柱脚节点的承载能力和耗能能力，有效降低地震对主体结构造成的损伤。此装置构造简单合理，现场施工量较少，施工方便快捷，符合装配化要求。