[发明专利]半刚性和抗脱榫木结构榫卯节点无损加固装置及其方法

说明书

本发明提供一种半刚性和抗脱榫木结构榫卯节点无损加固装置及其方法，包括通过榫卯连接的横梁和立柱，横梁残损处上部及下部分别套上一贴合于横梁外周面的横向钢套筒，包裹横梁的一对横向钢套筒相向端部通过螺栓固定连接实现抱合；所述立柱残损处外周面包覆有朝向横梁一侧贴合立柱的一竖向半圆弧形钢套筒、与竖向半圆弧形钢套筒固定连接的竖向套体，所述竖向半圆弧形钢套筒和竖向套体合拢并通过螺栓固定连接；所述横向钢套筒与竖向半圆弧形钢套筒铰接连接有弧形钢条，该木结构榫卯节点加固装置提高了榫卯节点的抗脱榫、拔榫能力，并能较大程度上发挥榫卯节点的耗能能力。

技术领域

本发明涉及一种半刚性和抗脱榫木结构榫卯节点无损加固装置及其方法。

背景技术

在中国的广大农村中，存在着一大批的木结构民居建筑，木结构民居建筑以木材、砖、石、瓦为主要建筑材料，大部分以木构架为主要承载方式，以榫卯节点为主要连接方式的工程结构。木结构具有轻质美观、绿色环保、资源可再生、建造方便、具有很好的抗震性能等优点，在合理设计和构造情况下还可以获得很好的耐久性。但同样由于木材本身的特点，一方面，木结构往往在服役过程中会出现在虫蛀、腐朽等问题，导致各项性能退化，尤其在刚度和承载力方面会有较大程度下降，严重影响正常服役，很难承受住地震的考验；另一方面，由于受到早期工艺的影响，往往木结构建筑缺乏足够的抗震构造措施，在地震发生时，会给人民群众的生命及财产安全造成威胁；综上所述，木结构民居大部分已经不能满足安全性能要求，急需对结构进行合理的抗震加固。

根据许多专家学者的调查研究，木构架建筑，往往在其承载结构上发生的破坏往往出现在其榫卯节点、屋架与其承载结构交接处、以及柱脚的滑移等，其中，更多的是榫卯节点的破坏；而节点的破坏往往比构件的破坏带来的后果更为严重，轻则导致局部倒塌，重则引起结构整体坍塌。榫卯节点的失效往往表现为节点的脱榫、折榫和榫头的整体拔出。尤其对于未进行加固的榫卯节点，在地震作用下，大多数以脱榫和榫头的整体拔出为主，甚至引起落梁破坏。对于木结构榫卯节点加固，已有的传统铁件加固方法往往会改变榫卯节点的半刚性特性，其转动挤压的耗能能力无法发挥到极致，同时也可能改变了地震作用,加固不当反而可能会导致其它构件的破坏。传统加固方法往往需要对原有构件钻孔，但对于一些重要的、具有很高价值的古木建筑民居，往往不能对其进行有损的加固；而对于一些允许对原有构件进行加固的，若施工不当往往会造成一些不可逆的损伤。此外，木结构的自复位能力，在结构层面，主要是通过柱脚的平摆浮搁和上拔来实现，对木结构节点层面的自复位能力还有待提高。基于此，为了对节点进行加固，使其满足“强节点弱构件”的抗震设计理念，我们提出一种无损的具有一定自复位和抗脱榫能力的木结构榫卯节点加固装置。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种木结构榫卯节点加固装置，该加固装置能够给木结构榫卯节点提升其自复位能力和抗脱榫能力以及耗能能力，且不会对原有构件造成损失。

本发明的具体实施方案是：一种半刚性和抗脱榫木结构榫卯节点无损加固装置，包括通过榫卯连接的横梁和立柱，所述横梁残损处上部及下部分别套上一贴合于横梁外周面的横向钢套筒，包裹横梁的一对横向钢套筒相向端部通过螺栓固定连接实现抱合；

所述立柱残损处外周面包覆有朝向横梁一侧贴合立柱的一竖向钢套筒、与竖向钢套筒固定连接的竖向套体，所述竖向钢套筒和竖向套体合拢并通过螺栓固定连接；

所述横向钢套筒与竖向钢套筒铰接连接有弧形钢条。

进一步的，所述竖向钢套筒靠近横向钢套筒一侧设置且竖向钢套筒与横向钢套筒通过弹簧铰链进行连接。

进一步的，所述横梁和横向钢套筒的接触面之间还设置有位于横向钢套筒内侧的橡胶缓冲防滑带，橡胶缓冲防滑带与横向钢套筒粘结连接。

进一步的，所述弧形钢条的两端具有铰接孔，所述竖向钢套筒及横向钢套筒中部的外表面具有弧形钢条固定孔，所述弧形钢条经贯穿铰接孔与固定孔的半螺纹螺栓铰接连接。