[发明专利]一种木结构榫卯节点的加固与耗能减震装置

说明书

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种榫卯节点，特别涉及一种古建筑木结构的梁柱榫卯节点，主要（但非排他地）用于既有木结构梁柱榫卯节点的加固、耗能减震和震损后修复，也可用于新建木结构梁柱榫卯节点的增强与耗能减震。

背景技术

我国木结构建筑历史悠久，从古代皇宫建筑、庙宇殿堂，到居民住宅，大量采用古建筑木结构形式；同时古建筑木结构分布区域广泛，几乎遍及全国，留传至今的著名古建筑木结构有：北京故宫、山西应县木塔、蓟县独乐寺、承德避暑山庄等。我国古建筑木结构蕴含着宝贵的中国传统营造技艺和建筑文化，为世界性遗产，具有极高的历史、文物、艺术和科学价值。因此，必须采取措施对这些古建筑木结构进行修缮加固及保护、提升其耗能减震性能。

古建筑木结构主要由榫卯连接，典型的即为梁端做成榫头形式，柱身做成卯口形式，这种连接节点具有刚柔并济的作用。然而由于外界因素作用（地震、台风、环境温湿度等）和木材自身缺陷等原因，在榫卯节点部位发生挤压变形后，榫和卯均出现不同程度的残余变形，这就使得榫卯节点逐渐变得松动、榫和卯之间空隙加大，更甚者出现局部拔榫、节点松脱等现象。上述破坏症状使得榫卯节点由半刚性状态转变为铰接状态，不仅使其弯剪扭等基本承载能力降低，而且严重影响整体结构的承载能力、抗侧力能力和结构稳定性，加剧了建筑物的破坏甚至倒塌；同时，由于地震后较大的残余变形，古建筑木结构在震后很难修复。因此，为了对现有古建筑木结构进行加固、震损后修复，甚至包括对新建仿古木结构建筑的增强，急需针对榫卯节点提出适宜、有效的加固修复方法。

既有的木结构榫卯节点的加固方式主要有：马口钉加固（直接固定）、U型扁钢加固（用扁钢在节点部位沿梁柱截面握裹，采用钉来固定）、节点处附加支撑加固和FRP（纤维增强复合材料，如碳纤维布等）加固等，这些加固方法有效防止了拔榫、落梁等灾害性破坏形式。但这些方法还存在如下问题：

1）不易更换和检修。对于铁质加固构件，由于锈蚀问题导致更换困难，同时带来安全隐患；对于FRP加固方式，由于FRP采用结构胶粘贴于木构件表面，使其很难进行更换，也不容易对加固部位进行检修。

2）震后难复位问题依旧存在。传统加固方法一般均可提高榫卯节点的刚度，同时具有一定的耗能能力，但在地震后，其依然存在残余变形，恢复就位仍较困难，修复成本也很高。

3）加固后一般会影响建筑内部外观效果。传统方法加固后，一般加固材料在节点处外露，对原有建筑外观产生一定影响，不符合修旧如旧的原则。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的不足，提供一种木结构榫卯节点的加固与耗能减震装置，该节点具有较高的抗弯能力、耗能能力与延性性能，该节点既能保证小震下结构稳定，又能实现大震下结构出现大变形并控制结构损伤，震后结构自复位的理想效果。

本发明采用的技术方案为：一种木结构榫卯节点的加固与耗能减震装置，包括木梁、木柱、榫卯节点、植筋、节点连接件和节点紧固件，所述木梁与木柱之间通过榫卯节点连接，木梁的梁端上下表面或两侧表面设置有槽道，所述植筋预先植于槽道内，并通过小木条和专用结构胶封闭，所述节点连接件的一端与植筋连接，另一端与节点紧固件连接，节点紧固件贯穿木柱的柱身，并通过锚板和垫块，在木柱上背对木梁的一侧固定。

作为优选，所述节点连接件为钢材、不锈钢或其他金属材料中的一种，其外形可为空心钢管型、槽型等，通过嵌入方式，节点连接件可完全隐入木梁端头；紧固植筋杆件用的螺母及垫圈也可先行焊接于钢板件上，也可待植筋养护完毕后再紧固。

作为优选，所述木梁和木柱的截面形状为方形、矩形或圆形。

作为优选，所述木柱在锚板下可采用打入木螺钉或植筋方式进行局部增强。

作为优选，所述木梁材质为原木、锯材、胶合木(glulam)、单板层积材(LVL)、平行木片胶合木(PSL)、层叠木片胶合木(LSL)、其他工程木材中的一种。

作为优选，所述榫卯节点为燕尾榫、半榫或透榫中的一种。

作为优选，所述植筋为螺纹钢、螺杆、圆钢、钢管或FRP中的一种。

作为优选，所述节点紧固件采用钢筋、螺杆、钢管或形状记忆合金。

作为优选，所述锚板材质为钢材或硬木，锚板直接接触固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持锚板和木柱外表面平齐。

作为优选，所述的垫块采用金属材料或硬木。