[发明专利]隐蔽式清式柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点及方法

说明书

本发明公开了一种隐蔽式清式柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点及方法。其结构是外钢管、内钢管、导向棒、左右活动夹头、SMA丝束限位构造和SMA丝束形成柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点。通过内外钢管的相对运动，带动SMA丝束伸长，利用SMA的超弹性和耗能特性实现地震作用下挑檐枋的自复位，减小斗栱的变形，增强斗栱节点的耗能与减震隔振能力，提高了整体结构的抗震性能。该加固方法具有加固隐蔽，不影响外观，安装简单，对其他结构构件影响较小的优点。

技术领域

本发明涉及古建筑木结构加固修缮连接节点，具体涉及一种隐蔽式清式柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点及方法，可对柱头科斗栱进行加固修缮。

背景技术

古建筑木结构是中国建筑的结晶，具有悠久的历史。木结构尽管质量轻，具有良好的抗震性能，但在大震作用下仍会发生破坏，特别是位于高烈度区的古建筑，加之多年的老化和木材本身容易腐朽的特性，会导致结构倒塌，造成重大的经济和文物损失。

作为中国古建筑的特有构件，斗栱是由斗、栱构件纵横交错以榫卯形式拼装而成，主要通过各层构件之间的摩擦滑移和挤压变形耗能。柱头科斗栱与木柱相连，是主要的受力斗栱，然而在高烈度区和大震作用下，柱头科斗栱破坏严重。另外，由于古建筑木结构建造时间久远，部分柱头科斗栱发生变形和老化，耗能和减震隔震性能随着地震次数的增加而严重退化，因此，对柱头科斗栱进行加固具有重要意义。

传统的斗栱加固位置和加固方法主要有：

(1)加固位置主要是对大斗和平板枋以及栱进行加固。

(2)加固方法有角钢加固斗栱栌斗，超塑性合金材料加固大斗与平板枋。

上述斗栱加固方法能够提高斗栱抗震性能，但是斗栱加固位置(1)中，大斗、平板枋和栱构件较小，加固过程中容易造成构件本身破坏，实际加固难以操作。加固方法(2)中，角钢加固斗栱栌斗，改变了建筑的外观和文物现状；超塑性合金材料加固大斗与平板枋，可以实现隐蔽加固，耗能效果较好，但是难以实现自复位，地震作用下残余变形较大。

鉴于此，有必要提出一种隐蔽式清式柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点及方法，以解决地震作用下斗栱挑檐枋自复位和耗能问题。

发明内容

本发明给出了一种隐蔽式清式柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点及方法，通过对SMA丝束施加预拉应变，利用SMA的超弹性和耗能特性实现斗栱挑檐枋自复位，减小斗栱破坏，以增强斗栱和整体结构的抗震性能。同时该结构具有隐蔽性，不改变斗栱外观。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种隐蔽式清式柱头科斗栱挑檐枋自复位耗能连接节点，包括桃尖梁、挑檐枋和挑檐枋连接机构，所述挑檐枋通过挑檐枋连接机构连接并设于桃尖梁矩形通槽中。

所述挑檐枋连接机构包括外钢管、内钢管、活动夹头和SMA丝束，所述SMA丝束缠绕于一对活动夹头上，一对活动夹头张拉SMA丝束并固定在内、外钢管限位卡槽中。

作为优选的方案，所述桃尖梁上预开桃尖梁矩形通槽，内钢管连接挑檐枋并设于桃尖梁矩形通槽中，外钢管与桃尖梁矩形通槽之间采用环氧树脂粘接剂连接，挑檐枋插入内钢管中。

作为优选的方案，所述内钢管和外钢管为框型板结构，均顶部开口，限位卡槽设于内钢管和外钢管的两侧壁。

作为优选的方案，所述外钢管的内壁设有与内钢管相接的导向棒。

作为优选的方案，所述活动夹头中间为圆柱体，端部为长方体。

作为优选的方案，缠绕于一对活动夹头上的SMA丝束通过SMA丝束限位构造限位；所述SMA丝束限位构造是位于活动夹头两端的双层金属薄片，将SMA丝束限位在金属薄片之间。

作为优选的方案，所述SMA丝束采用镍钛或铜-铝-铍合金材料。