一种高层木结构中圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚

技术领域

本发明涉及一种高层木结构中圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚，应用于建筑结构，属于土木工程领域。

背景技术

目前，木结构具有便于运输、拼装、环境友好等优点，具有极高的应用潜力。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。

在木结构中，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。随着木结构高度的增加，对抗侧刚度及抗剪、抗弯需求提高，传统单一木柱形式难以满足需求。此外，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。为了克服这种不足，本发明提出一种高层木结构中圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚，一方面融入了钢材的材料性能，提高结构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

本发明的目的是提供一种高层木结构中圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚，满足高层木结构对木柱性能需求，提高木柱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卸载后重新闭合，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，因此具有承载力高、延性好、抗震性能好等优点，可以适用于高层木结构和重型木结构中底层圆形木柱的柱脚节点。

本发明的技术方案：一种高层木结构中圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚，由圆形木柱、槽口、上端板、下端板、预应力筋、锚具、预留钻孔、外铁皮、内钢筒、钢隔板、内筒开洞、锚钉、混凝土基础组成；所述隔板、预应力筋、内钢筒、外铁皮、上端板与下端板组成带有自复位功能的构件部分；所述预应力筋通过预留钻孔并由锚具固定于上端板和下端板；所述下端板与锚钉焊接并埋于混凝土基础；所述圆形木柱插入内钢筒，并通过铆钉穿过内筒开洞进行连接。

所述预应力筋为多根，呈环形分布排列，上部锚具内嵌于圆形木柱的槽口内；所述预应力筋均垂直于所述上端板和下端板。

所述隔板、内钢筒、上端板与下端板通过焊接进行连接；所述外铁皮焊接于隔板、上端板与下端板的外边缘。

所述上端板与下端板平齐；所述钢隔板外边缘与上端板、下端板外边缘平齐；所述内筒开洞在相邻隔板之间环向呈间隔布置，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、在本发明的构件中，预应力筋起到施加预应力的作用，在地震中为柱子提供恢复力，使得结构达到复位效果，其可以在卸载后重新闭合，减少结构的侧向位移和残余变形；

2、圆形木柱与钢构件部分通过铆钉连接成为整体，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。

3、柱脚为内嵌式，不额外占用建筑面积。

附图说明：

图1是圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚主视图；

图2是圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚1-1断面图；

图3是圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚上端板俯视图；

图4是圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚下端板俯视图；

在附图1～附图4中，1为圆形木柱；2为槽口；3为上端板；4为下端板；5为预应力筋；6为锚具；7为预留钻孔；8为外铁皮；9为内钢筒；10为钢隔板；11为内筒开洞；12为混凝土基础；13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4所示，本发明提出一种高层木结构中圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚，由圆形木柱1、槽口2、上端板3、下端板4、预应力筋5、锚具6、预留钻孔7、外铁皮8、内钢筒9、钢隔板10、内筒开洞11、混凝土基础12、锚钉13组成，其特征在于隔板10、预应力筋5、内钢筒9、外铁皮8、上端板3与下端板4组成带有自复位功能的构件部分，预应力筋5通过预留钻孔7并由锚具6固定于上端板3和下端板4，下端板4与锚钉13焊接并埋于混凝土基础12中，圆形木柱1插入内钢筒9，并通过铆钉与钢结构部分进行连接，所述内筒开洞11在相邻隔板之间环向呈间隔布置、竖向均匀分布，铆钉通过内筒开洞11将圆形木柱1与钢结构部分连接为整体。

所述上端板3与下端板4为等直径钢板，二者外边缘平齐；所述钢隔板10外边缘与上端板3、下端板4外边缘平齐；所述隔板10一端通过焊接连接于内钢筒9，上端板3、下端板4通过焊接与内钢筒9、隔板10上下端面进行连接；所述外铁皮8焊接于隔板10、上端板3与下端板4的外边缘。

所述上端板3和下端板4在竖向平齐位置呈环状给出预留钻孔7；所述预应力筋5为多根，均垂直于所述上端板3和下端板4，呈环形分布排列，一端通过锚具6固定于上端板3，上部锚具6内嵌于圆形木柱的槽口2内，一端通过锚具6固定于下端板4。

上述圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚的连接方法，包括如下步骤：

(1)在工厂内将隔板10、内钢筒9、上端板3与下端板4进行焊接连接，并将锚钉13焊接于下端板4底面，并将预应力筋5穿过上端板3与下端板4，并进行预应力张拉，通过锚具6固定于上端板3与下端板4，组成钢结构部分。在现场将锚钉13与混凝土基础12浇筑在一起。

(2)现场将圆形木柱1插入内钢筒9，并采用铆钉通过内筒开洞11将圆木柱1与钢结构部分组成整体。将外铁皮8焊接于隔板10、上端板3与下端板4的外边缘。

上述圆形木柱适用的自复位钢木混合柱脚，通过设置预应力筋5，实现了地震作用下的为木柱提供恢复力，使得结构达到复位效果，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。通过将圆形木柱1与钢结构部分连接成为整体，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。此节点构造简单合理，现场施工量较少，施工方便快捷，符合装配化要求。