一种整体式木桁架-UHPC薄板节点及其施工方法

一种整体式木桁架-uhpc薄板节点及其施工方法
技术领域
1.本发明涉及建筑工程技术领域，具体是一种整体式木桁架-uhpc薄板节点及其施工方法。

背景技术：

2.木材是可再生、可循环、可再利用和可减排的“4r”材料，其易于加工、废料易处理的特性亦证明了木材是一种绿环保的材料，木材是人类最早用于建筑与桥梁的材料之一，在我国具有悠久的历史，但因为二十世纪我国的木材被大量砍伐，木结构建筑与桥梁的发展陷于停滞，钢筋混凝土作为主要建材取代了木材，在木-混凝土组合结构中混凝土受压，木材受拉，最大程度地发挥两种材料的优越性能，该组合结构克服了木材易燃、易腐蚀、建筑尺寸受限等缺点，具有资源再生、节能环保、易于施工、抗震性能好等优点，广泛应用于欧美等国。
3.传统的木-混凝土结构存在自重大、长期变形大、耐久性不足等难题，为从根本上解决上述技术难题，可以将超高性能混凝土uhpc(ultra-high performance concrete)引入木-混凝土组合结构，提出了由工程木和uhpc板结合而成的新型木-uhpc组合结构，以期减轻组合结构的自重、减少长期变形、提高耐久性并提升其跨越能力。
4.连接是木结构建筑中最复杂、最重要的部分，也是整个结构最薄弱的部分，木-混凝土组合结构中两种材料的连接部分也是设计中最为重要最为困难的环节，通常的连接方式有在木材上部钉入自攻螺钉、螺栓后再将混凝土浇筑在上，也有将木材开槽，内部嵌入连接件、植筋，再将混凝土浇筑在上等。
5.这些连接方式需要提前准备第二种连接件甚至提前在木材上开槽，木材开槽会导致其顺纹受剪和横纹受压强度降低，这些连接件的连接性能较差，且施工难度大、效率低，因此亟需一种新型整体式节点解决上述问题。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种整体式木桁架-uhpc薄板节点及其施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.本发明的技术方案是：一种整体式木桁架-uhpc薄板节点及其施工方法，包括木-uhpc组合梁、木桁架、多孔金属薄板和多个螺栓，所述木-uhpc组合梁包括上弦杆和uhpc薄板组成，所述多孔金属薄板和螺栓还用于将木-uhpc组合梁中的上弦杆和uhpc薄板连接在一起；所述木桁架包括钢夹板、下弦杆和三根腹杆，三根所述腹杆与下弦杆通过钢夹板和螺栓紧密连接在一起，所述上弦杆与腹杆通过多孔金属薄板和螺栓紧密连接；相邻所述腹杆之间以及腹杆与下弦杆之间连接有加固机构，所述加固机构包括套杆，相邻所述套杆的相靠近一端均开设有插槽，所述插槽的内壁滑动插接有榫块。
8.优选的，所述多孔金属薄板中下部对应上弦杆与腹杆的位置设置便于螺栓穿入并
施加预紧力有预钻孔。
9.优选的，所述多孔金属薄板会略高出木桁架的上弦杆顶端，且多孔金属薄板的顶部设置有上下两排预留的孔洞一和孔洞二，所述孔洞一圆形，所述孔洞一与孔洞二交错排列设置，所述孔洞二呈半圆形状，且孔洞二开设于多孔金属薄板的顶端。
10.优选的，所述上弦杆上浇筑有uhpc混凝土，位于多孔金属薄板上的所述孔洞一和孔洞二均被浇筑到uhpc薄板的内部。
11.优选的，所述加固机构还包括套件，所述套件的外壁开设有穿孔，所述套件通过穿孔套设于下弦杆和腹杆的外壁，位于不同位置处的所述套件一侧分别转动连接有连接件一和连接件二，所述连接件一和连接件二的一侧外壁均固定安装有调节杆，所述套杆滑动套接于调节杆的外壁，所述套杆的一侧外壁开始有螺纹孔，所述螺纹孔的内壁通过螺纹连接有紧固螺栓，所述紧固螺栓的一端与调节杆的外壁抵紧接触。
12.优选的，所述插槽的内壁开设有安装槽，所述安装槽的内壁卡接有卡球，所述榫块的外壁开设有卡槽，所述卡槽与卡球的尺寸适配。
13.优选的，所述榫块的一侧外壁固定安装有拉杆。
14.本发明还提出一种整体式木桁架-uhpc薄板节点的施工方法，包括以下步骤：步骤一：准备木桁架的一根下弦杆和三根腹杆，在下弦杆的中部和腹杆的下部提前在相应的位置打好预钻孔，便于螺栓穿入，使用钢夹板固定下弦杆和腹杆，同时将螺栓穿过下弦杆、腹杆和钢夹板的预钻孔，并拧紧螺栓；步骤二：将上一步骤中连接好的三根腹杆和下弦杆置于上弦杆之下，并在上弦杆的中部与腹杆的上沿开好预钻孔，将多孔金属薄板安装在上弦杆与腹杆的相应位置，通过螺栓固定，安装好的多孔金属薄板上沿略高于木桁架上弦杆的最上端；步骤三：分别将位于下弦杆和腹杆外壁的套件滑动至合适位置，然后将调节杆从套杆的内壁抽出，直至两块相邻的套杆对其，此时通过紧固螺栓固定住调节杆与套杆连接成整体的长度，然后将榫块插入到插槽的内壁中，实现相邻套杆之间的固定连接；步骤四：将上述三个步骤中连接好的木桁架与多孔金属薄板至于uhpc模板之下，将调配好的uhpc浇筑在模板中，待uhpc完全凝固并养护好后，木桁架即与uhpc薄板通过多孔金属薄板紧密连接，成为一个整体。
15.本发明通过改进在此提供一种整体式木桁架-uhpc薄板节点及其施工方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：其一：本发明通过直接将配制搅拌好的uhpc现浇在木桁架上弦杆之上，多孔金属薄板高出的部分被浇筑在上的uhpc包裹，待uhpc凝固养护完成后，木桁架与uhpc薄板被多孔金属薄板紧密连接，且连接性能优异；其二：本发明通过略高出木桁架上弦杆的多孔金属薄板部分有两排预留的孔洞一和孔洞二，孔洞一和孔洞二间隔排列，上排的孔洞二为半圆，将金属薄板切割成波浪形，能够使金属薄板在受侧向剪切力与纵向压力时，减少与uhpc接触面的应力集中区域，增强该节点的连接性能与使用寿命，下排的孔洞能够使uhpc填充进多孔金属薄板，增强该连接件的整体性，提高连接件的延性和耗能能力，从而延长其使用寿命；其三：本发明设置的加固机构，充分的利用了三角形稳定性高这一原理，使得腹杆与下弦杆之间的角度固定，从而提升该节点的稳定性和可靠性；
其四：本发明通过调节杆与套杆之间长度可调的方式，使得该方案在使用时可以适应不同规格的木桁架，适用性提升。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：图1是本发明的整体立体图；图2是本发明中多孔金属薄板的立体图；图3是本发明中木桁架部分的立体图；图4是本发明中木-uhpc组合梁的部分的立体图；图5是本发明中加固机构部分的立体图；图6是本发明中插槽部分的立体图；图7是本发明中榫块部分的立体图。
17.附图标记说明：1、木-uhpc组合梁；11、uhpc薄板；12、上弦杆；2、多孔金属薄板；21、孔洞一；22、孔洞二；3、钢夹板；4、螺栓；5、下弦杆；6、腹杆；7、加固机构；71、套件；72、套杆；73、调节杆；74、穿孔；75、连接件一；76、连接件二；77、榫块；771、插槽；772、卡球；773、卡槽；774、拉杆；78、紧固螺栓。
具体实施方式
18.下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.本发明通过改进在此提供一种整体式木桁架-uhpc薄板节点及其施工方法，本发明的技术方案是：如图1-图7所示，一种整体式木桁架-uhpc薄板节点，包括木-uhpc组合梁1、木桁架、多孔金属薄板2和多个螺栓4，木-uhpc组合梁1包括上弦杆12和uhpc薄板11组成，多孔金属薄板2和螺栓4还用于将木-uhpc组合梁1中的上弦杆12和uhpc薄板11连接在一起；木桁架包括钢夹板3、下弦杆5和三根腹杆6，三根腹杆6与下弦杆5通过钢夹板3和螺栓4紧密连接在一起，上弦杆12与腹杆6通过多孔金属薄板2和螺栓4紧密连接；相邻腹杆6之间以及腹杆6与下弦杆5之间连接有加固机构7，加固机构7包括套杆72，相邻套杆72的相靠近一端均开设有插槽771，插槽771的内壁滑动插接有榫块77，通过榫块77实现套杆72之间的可靠稳定连接。
20.进一步地，多孔金属薄板2中下部对应上弦杆12与腹杆6的位置设置便于螺栓4穿入并施加预紧力有预钻孔，通过将螺栓4穿入预钻孔实现三根腹杆6与上弦杆12、下弦杆5以及钢夹板3四部分的固定连接。
21.进一步地，多孔金属薄板2会略高出木桁架的上弦杆12顶端，且多孔金属薄板2的顶部设置有上下两排预留的孔洞一21和孔洞二22，孔洞一21圆形，孔洞一21与孔洞二22交错排列设置，孔洞二22呈半圆形状，且孔洞二22开设于多孔金属薄板2的顶端。
22.进一步地，上弦杆12上浇筑有uhpc混凝土，且位于多孔金属薄板2上的孔洞一21和孔洞二22均被浇筑到uhpc薄板11的内部，通过uhpc混凝土的浇筑，待uhpc凝固养护完成后，木桁架与uhpc薄板11被多孔金属薄板2紧密连接，且连接性能优异。
23.进一步地，加固机构7还包括套件71，套件71的外壁开设有穿孔74，套件71通过穿孔74套设于下弦杆5和腹杆6的外壁，位于不同位置处的套件71一侧分别转动连接有连接件一75和连接件二76，连接件一75和连接件二76的一侧外壁均固定安装有调节杆73，套杆72滑动套接于调节杆73的外壁，套杆72的一侧外壁开始有螺纹孔，螺纹孔的内壁通过螺纹连接有紧固螺栓78，紧固螺栓78的一端与调节杆73的外壁抵紧接触。
24.进一步地，插槽771的内壁开设有安装槽，安装槽的内壁卡接有卡球772，榫块77的外壁开设有卡槽773，卡槽773与卡球772的尺寸适配，在榫块77插入到插槽771的内壁中时，使得相邻套杆72的固定可靠连接，利用榫块的力学性能使得腹杆6与下弦杆5之前可靠连接。
25.进一步地，榫块77的一侧外壁固定安装有拉杆774，通过拉杆774实现将榫块77拔出。
26.本发明还提出一种整体式木桁架-uhpc薄板节点的施工方法，包括以下步骤：步骤一：准备木桁架的一根下弦杆5和三根腹杆6，在下弦杆5的中部和腹杆6的下部提前在相应的位置打好预钻孔，便于螺栓4穿入，使用钢夹板3固定下弦杆5和腹杆6，同时将螺栓4穿过下弦杆5、腹杆6和钢夹板3的预钻孔，并拧紧螺栓4；步骤二：将上一步骤中连接好的三根腹杆6和下弦杆5置于上弦杆12之下，并在上弦杆12的中部与腹杆6的上沿开好预钻孔，将多孔金属薄板2安装在上弦杆12与腹杆6的相应位置，通过螺栓4固定，安装好的多孔金属薄板2上沿略高于木桁架上弦杆12的最上端；步骤三：分别将位于下弦杆5和腹杆6外壁的套件71滑动至合适位置，然后将调节杆73从套杆72的内壁抽出，直至两块相邻的套杆72对其，此时通过紧固螺栓78固定住调节杆73与套杆72连接成整体的长度，然后将榫块77插入到插槽771的内壁中，实现相邻套杆72之间的固定连接；步骤四：将上述三个步骤中连接好的木桁架与多孔金属薄板2至于uhpc模板之下，将调配好的uhpc浇筑在模板中，待uhpc完全凝固并养护好后，木桁架即与uhpc薄板11通过多孔金属薄板2紧密连接，成为一个整体。
27.在使用该节点时，首先在木桁架的三根腹杆6与上弦杆12、下弦杆5提前打好预钻孔，按位置摆放好后用钢夹板3固定，再用螺栓4穿过预钻孔完成这四部分的连接，将以连接好的与木桁架上弦杆12摆放至对应位置，再用多孔金属薄板2固定，后仍用螺栓4穿入预钻孔，完成木桁架的固定，固定好木桁架的多孔金属薄板2上端略高于木桁架上弦杆12，高出的部分有两排交错布置的孔洞一21和孔洞二22，将配置好的uhpc浇筑在木桁架上弦杆12之上，待其凝固养护完成后，uhpc薄板11便通过多孔金属薄板2与木桁架连接。
28.直接将配制搅拌好的uhpc现浇在木桁架上弦杆12之上，多孔金属薄板2高出的部分被浇筑在上的uhpc包裹，待uhpc凝固养护完成后，木桁架与uhpc薄板11被多孔金属薄板2紧密连接，且连接性能优异。
29.略高出木桁架上弦杆12的多孔金属薄板2部分有两排预留的孔洞一21和孔洞二22，孔洞一21和孔洞二22间隔排列，上排的孔洞二22为半圆，将金属薄板切割成波浪形，能
够使金属薄板在受侧向剪切力与纵向压力时，减少与uhpc接触面的应力集中区域，增强该节点的连接性能与使用寿命，下排的孔洞能够使uhpc填充进多孔金属薄板2，增强该连接件的整体性，提高连接件的延性和耗能能力，从而延长其使用寿命。
30.另外设置的加固机构7，充分的利用了三角形稳定性高这一原理，使得腹杆6与下弦杆5之间的角度固定，从而提升该节点的稳定性和可靠性，且通过调节杆73与套杆72之间长度可调的方式，使得该方案在使用时可以适应不同规格的木桁架，适用性提升。
31.上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种整体式木桁架-uhpc薄板节点，包括木-uhpc组合梁（1）、木桁架、多孔金属薄板（2）和多个螺栓（4），其特征在于：所述木-uhpc组合梁（1）包括上弦杆（12）和uhpc薄板（11）组成，所述多孔金属薄板（2）和螺栓（4）还用于将木-uhpc组合梁（1）中的上弦杆（12）和uhpc薄板（11）连接在一起；所述木桁架包括钢夹板（3）、下弦杆（5）和三根腹杆（6），三根所述腹杆（6）与下弦杆（5）通过钢夹板（3）和螺栓（4）紧密连接在一起，所述上弦杆（12）与腹杆（6）通过多孔金属薄板（2）和螺栓（4）紧密连接；相邻所述腹杆（6）之间以及腹杆（6）与下弦杆（5）之间连接有加固机构（7），所述加固机构（7）包括套杆（72），相邻所述套杆（72）的相靠近一端均开设有插槽（771），所述插槽（771）的内壁滑动插接有榫块（77）。2.根据权利要求1所述的一种整体式木桁架-uhpc薄板节点，其特征在于：所述多孔金属薄板（2）中下部对应上弦杆（12）与腹杆（6）的位置设置便于螺栓（4）穿入并施加预紧力有预钻孔。3.根据权利要求1所述的一种整体式木桁架-uhpc薄板节点，其特征在于：所述多孔金属薄板（2）会略高出木桁架的上弦杆（12）顶端，且多孔金属薄板（2）的顶部设置有上下两排预留的孔洞一（21）和孔洞二（22），所述孔洞一（21）圆形，所述孔洞一（21）与孔洞二（22）交错排列设置，所述孔洞二（22）呈半圆形状，且孔洞二（22）开设于多孔金属薄板（2）的顶端。4.根据权利要求1所述的一种整体式木桁架-uhpc薄板节点，其特征在于：所述上弦杆（12）上浇筑有uhpc混凝土，位于多孔金属薄板（2）上的所述孔洞一（21）和孔洞二（22）均被浇筑到uhpc薄板（11）的内部。5.根据权利要求1所述的一种整体式木桁架-uhpc薄板节点，其特征在于：所述加固机构（7）还包括套件（71），所述套件（71）的外壁开设有穿孔（74），所述套件（71）通过穿孔（74）套设于下弦杆（5）和腹杆（6）的外壁，位于不同位置处的所述套件（71）一侧分别转动连接有连接件一（75）和连接件二（76），所述连接件一（75）和连接件二（76）的一侧外壁均固定安装有调节杆（73），所述套杆（72）滑动套接于调节杆（73）的外壁，所述套杆（72）的一侧外壁开始有螺纹孔，所述螺纹孔的内壁通过螺纹连接有紧固螺栓（78），所述紧固螺栓（78）的一端与调节杆（73）的外壁抵紧接触。6.根据权利要求1所述的一种整体式木桁架-uhpc薄板节点，其特征在于：所述插槽（771）的内壁开设有安装槽，所述安装槽的内壁卡接有卡球（772），所述榫块（77）的外壁开设有卡槽（773），所述卡槽（773）与卡球（772）的尺寸适配。7.根据权利要求1所述的一种整体式木桁架-uhpc薄板节点，其特征在于：所述榫块（77）的一侧外壁固定安装有拉杆（774）。8.根据权利要求1-7所述的一种整体式木桁架-uhpc薄板节点的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：准备木桁架的一根下弦杆（5）和三根腹杆（6），在下弦杆（5）的中部和腹杆（6）的下部提前在相应的位置打好预钻孔，便于螺栓（4）穿入，使用钢夹板（3）固定下弦杆（5）和腹杆（6），同时将螺栓（4）穿过下弦杆（5）、腹杆（6）和钢夹板（3）的预钻孔，并拧紧螺栓（4）；步骤二：将上一步骤中连接好的三根腹杆（6）和下弦杆（5）置于上弦杆（12）之下，并在上弦杆（12）的中部与腹杆（6）的上沿开好预钻孔，将多孔金属薄板（2）安装在上弦杆（12）与
腹杆（6）的相应位置，通过螺栓（4）固定，安装好的多孔金属薄板（2）上沿略高于木桁架上弦杆（12）的最上端；步骤三：分别将位于下弦杆（5）和腹杆（6）外壁的套件（71）滑动至合适位置，然后将调节杆（73）从套杆（72）的内壁抽出，直至两块相邻的套杆（72）对其，此时通过紧固螺栓（78）固定住调节杆（73）与套杆（72）连接成整体的长度，然后将榫块（77）插入到插槽（771）的内壁中，实现相邻套杆（72）之间的固定连接；步骤四：将上述三个步骤中连接好的木桁架与多孔金属薄板（2）至于uhpc模板之下，将调配好的uhpc浇筑在模板中，待uhpc完全凝固并养护好后，木桁架即与uhpc薄板（11）通过多孔金属薄板（2）紧密连接，成为一个整体。

技术总结

本发明涉及建筑工程技术领域，具体是一种整体式木桁架-UHPC薄板节点及其施工方法，包括木-UHPC组合梁、木桁架、多孔金属薄板和多个螺栓，所述木-UHPC组合梁包括上弦杆和UHPC薄板组成，所述多孔金属薄板和螺栓还用于将木-UHPC组合梁中的上弦杆和UHPC薄板连接在一起，所述木桁架包括钢夹板、下弦杆和三根腹杆，三根所述腹杆与下弦杆通过钢夹板和螺栓紧密连接在一起，所述上弦杆与腹杆通过多孔金属薄板和螺栓紧密连接，本发明通过直接将配制搅拌好的UHPC现浇在木桁架上弦杆之上，多孔金属薄板高出的部分被浇筑在上的UHPC包裹，待UHPC凝固养护完成后，木桁架与UHPC薄板被多孔金属薄板紧密连接，且连接性能优异。且连接性能优异。且连接性能优异。