[发明专利]一种建筑结构用内置芯柱的复合型木结构柱

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑构件，具体是指一种建筑结构用内置芯柱的复合型木结构柱。

背景技术

在众多建材中，木材是唯一可再生且能够多次循环利用的天然材料。木材除了给人舒适、温暖、具有亲和力的感受之外，同时还给人带来健康的生活环境。同时，木材作为一种建筑材料，具有轻质高强、抗震性能好、易加工等特点。

广泛采用木结构是中国传统建筑诸如寺庙建筑等的最大特点。然而木材具有易变性、质地不均匀、各向异性明显等天然缺陷，决定了木材适合单向承受顺纹方向的拉、压及弯矩。导致传统木结构构造复杂，结构体系及其传力路径不明确，限制其建筑总高及结构布置方式。

传统的寺庙建筑往往通过内部的空间感及构件的尺寸感来营造寺庙的神秘性，表现对神佛的崇拜，是中国传统寺庙建筑的魅力所在。这种建筑要求从整体到细部的比例协调来控制柱截面尺寸，导致柱截面尺寸偏大。此时柱子所承受的荷载并不大，若采用钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱，则轴压比过低，材料利用不充分，也失去木结构古朴庄严的建筑效果。

专利CN201310325596.8公开了一种空心实木木柱，该木柱为中空矩形截面结构，由一系列的木质单元拼接而成，相邻的木质单元之间通过指形齿接合或者榫卯接合或者平面接合的连接方式相拼接，该空心实木木柱以木质单元为拼接元素，使用胶合、齿接或者榫接或者平接等连接方式拼接而成。成型后的空心实木木柱能够释放缓冲木材涨缩不协调引起的尺寸变形差和内部应力；并且产品不易开裂、抗变形和翘曲能力均有所增强，能够较好的保证产品的服役质量和使用寿命。但是该实木木柱在使用过程中容易发生压缩、倾斜与扭转变形。

专利CN201010282512.3公开了一种FRP-橡胶-钢复合管混凝土结构，包括FRP层、橡胶层、钢管和核心混凝土四个部分由外向内共同构成，FRP层、橡胶层和钢管三个部分通过树脂粘结形成一个复合管整体，核心混凝土填充于复合管内部，复合管对内部核心混凝土施加约束增强作用。该方案虽然克服了公知的钢管混凝土、FRP管混凝土结构所存在的缺陷，但是夹在钢管与FRP层之间的橡胶层是混凝土二个约束层之间的缓冲层，能为结构提供良好的吸收振动荷载能量的能力，其目的仅是为了提高柱子的抗震性能及吸收振动荷载能量的能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种建筑结构用内置芯柱的复合型木结构柱，该复合型木结构柱通过内置的刚性芯柱和外包的木结构层共同承重，不但具有良好的承重效果，而且兼具刚性芯柱和木结构层的优点，具有更好的整体稳定性。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种建筑结构用内置芯柱的复合型木结构柱，其特征在于：所述木结构柱由置于芯部的芯柱以及位于外层的木结构层组成，所述芯柱为刚性芯柱，所述的木结构层位于芯柱外围周边且包覆所述的芯柱，所述的木结构层与芯柱之间还通过连接结构紧固相连接。

本发明的复合型木结构柱由内置的刚性芯柱和外包的木结构层组成，其主要目的和效果都是对传统实心木柱的一种替代和改良，通过刚性芯柱和木结构层共同承重，该木结构柱同时兼具刚性芯柱和木结构层的优点，既保持了传统实心木桩能够带来舒适、温暖、具有亲和力的感受之外，又加强了木结构层的承重能力，具有更好的整体稳定性。

本发明中，作为优先实施例，所述的芯柱为钢管混凝土芯柱，所述的钢管混凝土芯柱由钢管以及钢管内部填充的混凝土组成，所述的木结构层包覆所述的钢管，木结构层与钢管之间通过所述的连接结构紧固相连接。

钢管具有很高的强度，当木结构层与钢管贴合良好，共同工作时，稳定系数比纯钢构件提高两倍以上。同时，钢管内部的填充的混凝土对提高钢管混凝土芯柱以及木结构柱的极限承载力作用明显。

本发明中，所述的连接结构包括沿木结构柱径向设置并且穿插贯通所述木结构层与钢管的多个紧固螺栓，多个紧固螺栓沿木结构柱轴向自上而下错位设置，相邻的紧固螺栓相垂直。

本发明中，所述的连接结构还包括涂覆在木结构层与钢管之间的高强度粘合胶，保证木结构层与钢管两者良好贴合，并且能传递部分剪力。

本发明中，所述钢管外表面还涂覆一层防火涂料层，大幅提高其耐火时间。本发明的组合柱比传统实木柱的耐火时间长很多，当发生火灾，外部经防火处理的木结构燃烧后，芯柱的防火涂料起到保护芯柱的作用，使芯柱能继续承载，而实木结构则在燃烧后彻底失去承载力。

本发明中，所述的钢管混凝土芯柱为圆柱，所述的钢管为一根圆钢管，所述木结构层截面为圆环形。钢管采用上下贯通的整根钢管，有利于提高其整体强度和刚度。