CN114277927A - 一种装配式钢木组合结构及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式钢木组合结构及其装配方法，属于建筑结构技术领域。包括木梁、柱以及木楼板，柱包括上柱以及下柱，上柱、下柱之间设置有预制钢套筒；木梁包括第一木梁、第二木梁，第一木梁、第二木梁垂直交叉榫接，并与预制钢套筒连接；多根第一木梁之间以及多根第二木梁之间均通过梁梁连接件连接；第一木梁、第二木梁以及梁梁连接件上均设置有梁板预留卡槽；木楼板通过榫卯结构以及带T板的矩形钢管组合在一起，同时，组合后的木楼板还整体穿设有预应力锚杆；木楼板的边木板、中木板上也设置有梁板预留卡槽，用与和木梁上的梁板预留卡槽对应，且二者之间设置有梁板连接件，从而将木楼板以及木梁连接在一起。

Description

一种装配式钢木组合结构及其装配方法

技术领域

本发明涉及一种装配式钢木组合结构及其装配方法，属于建筑结构技术领域。

背景技术

在国家大力引导发展装配式建筑的背景下，装配式组合结构在众多结构中脱颖而出，钢木组合结构作为一种较新颖的结构形式，不仅能降低对环境的污染，缩短建造周期，还能充分发挥钢材、木材两种材料的特性，具有广阔的应用前景。

但是，现有的木结构需要对梁柱节点部分进行复杂的加工处理，加工精度要求高，加工时间长，加工后梁柱节点部分木材整体性和受力性能降低。节点局部小部件易损坏，无法更换部件，局部打孔容易造成应力集中。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种装配式钢木组合结构及其装配方法，用于解决其整体稳定性、环保、受力性能等问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种装配式钢木组合结构，包括木梁、柱以及木楼板，所述柱包括上柱以及下柱，上柱、下柱之间设置有预制钢套筒；

所述木梁包括第一木梁、第二木梁，第一木梁、第二木梁伸入预制钢套筒内垂直交叉榫接，并与预制钢套筒连接；纵筋穿过第一木梁及第二木梁的榫接部，并在上柱、下柱内通长设置，从而形成一梁柱节点；

多根第一木梁之间以及多根第二木梁之间均通过梁梁连接件连接；

所述第一木梁、第二木梁以及梁梁连接件上均设置有梁板预留卡槽；

所述木楼板包括边木板、中木板、带T板的矩形钢管、木挡板以及预应力锚杆；中木板及其两侧的边木板通过榫卯结构以及带T板的矩形钢管组合在一起，同时，组合后的木楼板还整体穿设有预应力锚杆，且木楼板前后两侧还榫卯连接有木挡板；

所述木楼板的边木板、中木板上也设置有梁板预留卡槽，用与和木梁上的梁板预留卡槽对应，且二者之间设置有梁板连接件，从而将木楼板以及木梁连接在一起。

进一步地，第一木梁的端部包括依次连接的第一端部、第一连接部以及第一加固部，所述第一端部包括依次连接的第一斜面、第一水平面、第一垂直面、第一凹槽面、第二斜面以及第二垂直面；所述第一端部的第一垂直面、第一凹槽面、第二斜面中部还设置有内凹的榫槽；第一端部上还设置有纵筋孔，用以穿设纵筋；

第一木梁的第一连接部两侧面设置有第一钢板，顶面设置有凹槽，用于和预制钢套筒上的套筒角钢连接；

第一木梁的第一加固部两侧面设置有第二钢板，第一加固部的四个角部设置有凹槽，用以通过加固部角钢将第一加固部和第二钢板连接在一起，且第二钢板覆盖在第一钢板外表面，并与之锚固；

所述第一钢板上设置有竖向锚孔，所述第二钢板上设置有水平锚孔以及竖向锚孔；水平锚孔与加固部角钢上锚孔对应，竖向锚孔与第一钢板上的竖向锚孔对应。

进一步地，第二木梁的端部包括依次连接的第二端部、第二连接部以及第二加固部，所述第二端部包括依次连接的第三斜面、第二水平面、第三垂直面、第一凸起面、第四斜面；所述第二端部的第二水平面、第三垂直面、第一凸起面、第四斜面的中部还伸出有水平设置的L型榫头，用以配合***所述榫槽内；此外，第三斜面、第二水平面、第三垂直面、第一凸起面、第四斜面分别与第一端部上的第一斜面、第一水平面、第一垂直面、第一凹槽面、第二斜面对应配合；第三斜面、第二水平面所在第二端部上还设置有纵筋孔，用以穿设纵筋，同时，L型榫头上也设置有纵筋孔，其与榫槽上的纵筋孔对应，用以穿设纵筋；

第二木梁的第二连接部、第二加固部分别和第一木梁的第一连接部、第一加固部结构相同。

进一步地，所述预制钢套筒四周相邻两面预开洞，并在洞的上下焊接有套筒角钢，而其余两面为实心钢板。

进一步地，所述中木板为工字型，其左右两侧的中间位置分别对应设置有矩形凹槽，矩形凹槽内侧还对应开设有一T型槽；所述中木板左、右两侧还分别设置有木板榫槽以及与之对应的木板榫头，其分别位于所述矩形凹槽的上、下侧；

所述边木板为相对设置的凹字型结构，均包括中间位置设置的矩形凹槽以及与之贯通的T型槽，用于与中木板上的矩形凹槽以及T型槽对应，便于***所述带T板的矩形钢管；所述边木板矩形凹槽的上下两侧设置的是木板榫头或木板榫槽，其分别与中木板上的木板榫槽或木板榫头对应榫卯连接；

所述带T板的矩形钢管包括中间的矩形钢管以及两侧焊接的T型钢板，矩形钢管、T型钢板分别对应插接在矩形凹槽以及T型槽内。

进一步地，所述边木板、中木板的前后两端还设置有不贯通的木板榫槽，用于和木挡板上的木板榫头对应榫接，起到支撑作用。

进一步地，所述边木板、中木板上均对应设置有上、下两排开孔，上、下两排开孔采用预应力锚杆锚固。

进一步地，所述边木板上设置有阴角，用于避开所述梁柱节点。

进一步地，所述梁板预留卡槽的深度为梁板连接件高度的一半。

上述装配式钢木组合结构的装配方法，包括如下步骤：

步骤一、梁柱节点的装配

1.1将预制钢套筒沿放置于下柱的预留卡槽；

1.2将第一钢板放置于第一木梁和第二木梁的第一连接部两侧预留槽位，随后将第一木梁先***预制钢套筒，再将第二木梁***预制钢套筒，第一木梁与第二木梁通过二者内部结构榫接；

1.3将第二钢板沿第一木梁和第二木梁两侧预留位置***预制钢套筒；

1.4将加固部角钢放置于第一木梁和第二木梁上四个角部预留凹槽位置，并通过螺钉与第二钢板和第一木梁、第二木梁连接，同时在预制钢套筒上的4处套筒角钢位置通过螺钉与第一木梁和第二木梁连接；

1.5将纵筋自上而下穿过预制钢套筒中第一木梁和第二木梁上的纵筋孔；

1.6将上柱从上向下沿纵筋孔与纵筋相连。

步骤二、木楼板装配过程：

2.1将数个中木板通过矩形凹槽与带T板的矩形钢管相连；

2.2将边木板通过矩形凹槽与带T板的矩形钢管相连；

2.3将两端木挡板通过木板榫槽、木板榫头与边木板和中木板连接，将预应力锚杆穿过边木板和中木板，施加预应力后用锚具固定；

步骤三、钢木组合结构的装配

3.1将4个组合好的梁柱节点固定后，通过梁梁连接件将梁柱节点相连，再将数个梁板连接件***梁板预留卡槽，预留深度恰好为梁板连接件的高度的一半；

3.2将木楼板沿预留位置向下安装，使木楼板底面梁板预留卡槽与梁板连接件相连；

3.3重复3.1、3.2过程，组成多层框架体系。

本发明的有益效果在于：

本发明采用钢木组合结构，将钢木进行有机组合，发挥了二者各自的长处和优点，克服了彼此的缺点，具有较好的发展前景。

附图说明

图1是本发明第一钢板示意图；

图2是本发明第二钢板示意图；

图3是本发明加固部角钢示意图；

图4是本发明第一木梁示意图；

图5是本发明第二木梁示意图；

图6是本发明预制钢套筒示意图；

图7是本发明上柱以及下柱对应示意图；

图8(a)-(f)是本发明梁柱节点装配流程图；

图9是本发明边木板示意图；

图10是本发明中木板示意图；

图11是本发明中木板、边木板组合示意图；

图12是本发明木挡板示意图；

图13是本发明木楼板组合示意图；

图14(a)-(c)是本发明的钢木组合结构的装配示意图。

具体实施方式

结合附图1-14对本发明实施例进行详细说明。

实施例1

如图1-14所示，本实施例的一种装配式钢木组合结构，包括木梁1、柱2以及木楼板3。如图7所示，柱2包括上柱21以及下柱22，上柱21、下柱22之间设置有预制钢套筒4。如图6所示，预制钢套筒4四周相邻两面预开洞，并在洞的上下焊接有套筒角钢41，而其余两面为实心钢板42。

如图4-5、图8所示，木梁1包括第一木梁11、第二木梁12，第一木梁11、第二木梁12伸入预制钢套筒4内垂直交叉榫接，并与预制钢套筒4连接。纵筋5穿过第一木梁11及第二木梁12的榫接部，并在上柱21、下柱22内通长设置，从而形成一梁柱节点。

如图4和图8所示，第一木梁11的端部包括依次连接的第一端部111、第一连接部112以及第一加固部113，第一端部111包括依次连接的第一斜面1111、第一水平面1112、第一垂直面1113、第一凹槽面1114、第二斜面1115以及第二垂直面1116。第一端部111的第一垂直面1113、第一凹槽面1114、第二斜面1115中部还设置有内凹的榫槽1117。第一端部111上还设置有纵筋孔，用以穿设纵筋5。第一木梁11的第一连接部112两侧面设置有第一钢板1121，顶面设置有凹槽，用于和预制钢套筒4上的套筒角钢41连接。第一木梁11的第一加固部113两侧面设置有第二钢板1131，第一加固部113的四个角部设置有凹槽，用以通过加固部角钢1132将第一加固部113和第二钢板1131连接在一起，且第二钢板1131覆盖在第一钢板1121外表面，并与之锚固。第一钢板1121上设置有竖向锚孔，第二钢板1131上设置有水平锚孔以及竖向锚孔。水平锚孔与加固部角钢1132上锚孔对应，竖向锚孔与第一钢板1121上的竖向锚孔对应。

如图5和图8所示，第二木梁12的端部包括依次连接的第二端部121、第二连接部122以及第二加固部123，第二端部121包括依次连接的第三斜面1211、第二水平面1212、第三垂直面1213、第一凸起面1214、第四斜面1215。第二端部121的第二水平面1212、第三垂直面1213、第一凸起面1214、第四斜面1215的中部还伸出有水平设置的L型榫头1217，用以配合***榫槽1117内。此外，第三斜面1211、第二水平面1212、第三垂直面1213、第一凸起面1214、第四斜面1215分别与第一端部111上的第一斜面1111、第一水平面1112、第一垂直面1113、第一凹槽面1114、第二斜面1115对应配合。第三斜面1211、第二水平面1212所在第二端部121上还设置有纵筋孔，用以穿设纵筋5，同时，L型榫头1217上也设置有纵筋孔，其与榫槽1117上的纵筋孔对应，用以穿设纵筋5。第二木梁12的第二连接部122、第二加固部123分别和第一木梁11的第一连接部112、第一加固部113结构相同。

如图14所示，多根第一木梁11之间以及多根第二木梁12之间均通过梁梁连接件10连接。第一木梁11、第二木梁12以及梁梁连接件10上均设置有梁板预留卡槽6。梁板预留卡槽6的深度为梁板连接件7高度的一半。

如图9-13所示，木楼板3包括边木板31、中木板32、带T板的矩形钢管33、木挡板34以及预应力锚杆35。中木板32及其两侧的边木板31通过榫卯结构以及带T板的矩形钢管33组合在一起，同时，组合后的木楼板3还整体穿设有预应力锚杆35，且木楼板3前后两侧还榫卯连接有木挡板34。

木楼板3的边木板31、中木板32上也设置有梁板预留卡槽6，用与和木梁1上的梁板预留卡槽6对应，且二者之间设置有梁板连接件7，从而将木楼板3以及木梁1连接在一起。

如图10所示，中木板32为工字型，其左右两侧的中间位置分别对应设置有矩形凹槽321，矩形凹槽321内侧还对应开设有一T型槽322。中木板32左、右两侧还分别设置有木板榫槽323以及与之对应的木板榫头324，其分别位于矩形凹槽321的上、下侧。

如图9所示，边木板31为相对设置的凹字型结构，均包括中间位置设置的矩形凹槽321以及与之贯通的T型槽322，用于与中木板32上的矩形凹槽321以及T型槽322对应，便于***带T板的矩形钢管33。边木板31矩形凹槽511的上下两侧设置的是木板榫头324或木板榫槽323，其分别与中木板32上的木板榫槽323或木板榫头324对应榫卯连接。带T板的矩形钢管33包括中间的矩形钢管331以及两侧焊接的T型钢板332，矩形钢管331、T型钢板332分别对应插接在矩形凹槽321以及T型槽322内。

如图12-13所示，边木板31、中木板32的前后两端还设置有不贯通的木板榫槽323，用于和木挡板34上的木板榫头324对应榫接，起到支撑作用。边木板31、中木板32上均对应设置有上、下两排开孔，上、下两排开孔采用预应力锚杆35锚固。边木板31上设置有阴角310，用于避开梁柱节点。

上述装配式钢木组合结构的装配方法，包括如下步骤：

步骤一、梁柱节点的装配，如图8所示

1.1将预制钢套筒4沿放置于下柱22的预留卡槽。

1.2将第一钢板1121放置于第一木梁11和第二木梁12的第一连接部112两侧预留槽位，随后将第一木梁11先***预制钢套筒4，再将第二木梁12***预制钢套筒4，第一木梁11与第二木梁12通过二者内部结构榫接。

1.3将第二钢板1131沿第一木梁11和第二木梁12两侧预留位置***预制钢套筒4。

1.4将加固部角钢1132放置于第一木梁11和第二木梁12上四个角部预留凹槽位置，并通过螺钉与第二钢板1131和第一木梁11、第二木梁12连接，同时在预制钢套筒4上的4处套筒角钢41位置通过螺钉与第一木梁11和第二木梁12连接。

1.5将纵筋5自上而下穿过预制钢套筒4中第一木梁11和第二木梁12上的纵筋孔。

1.6将上柱21从上向下沿纵筋孔与纵筋5相连。

步骤二、木楼板3装配过程：

2.1将数个中木板32通过矩形凹槽321与带T板的矩形钢管33相连。

2.2将边木板31通过矩形凹槽321与带T板的矩形钢管33相连。

2.3将两端木挡板34通过木板榫槽323、木板榫头324与边木板31和中木板32连接，将预应力锚杆35穿过边木板31和中木板32，施加预应力后用锚具固定。

步骤三、钢木组合结构的装配，如图14所示

3.1将4个组合好的梁柱节点固定后，通过梁梁连接件10将梁柱节点相连，再将数个梁板连接件7***梁板预留卡槽6，预留深度恰好为梁板连接件7的高度的一半。

3.2将木楼板3沿预留位置向下安装，使木楼板3底面梁板预留卡槽6与梁板连接件7相连。

3.3重复3.1、3.2过程，组成多层框架体系。

综上，尽管已经对本发明的实施例进行描述，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种装配式钢木组合结构，包括木梁(1)、柱(2)以及木楼板(3)，其特征在于：

所述柱(2)包括上柱(21)以及下柱(22)，上柱(21)、下柱(22)之间设置有预制钢套筒(4)；

所述木梁(1)包括第一木梁(11)、第二木梁(12)，第一木梁(11)、第二木梁(12)伸入预制钢套筒(4)内垂直交叉榫接，并与预制钢套筒(4)连接；纵筋(5)穿过第一木梁(11)及第二木梁(12)的榫接部，并在上柱(21)、下柱(22)内通长设置，从而形成一梁柱节点；

多根第一木梁(11)之间以及多根第二木梁(12)之间均通过梁梁连接件(10)连接；

所述第一木梁(11)、第二木梁(12)以及梁梁连接件(10)上均设置有梁板预留卡槽(6)；

所述木楼板(3)包括边木板(31)、中木板(32)、带T板的矩形钢管(33)、木挡板(34)以及预应力锚杆(35)；中木板(32)及其两侧的边木板(31)通过榫卯结构以及带T板的矩形钢管(33)组合在一起，同时，组合后的木楼板(3)还整体穿设有预应力锚杆(35)，且木楼板(3)前后两侧还榫卯连接有木挡板(34)；

所述木楼板(3)的边木板(31)、中木板(32)上也设置有梁板预留卡槽(6)，用与和木梁(1)上的梁板预留卡槽(6)对应，且二者之间设置有梁板连接件(7)，从而将木楼板(3)以及木梁(1)连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种装配式钢木组合结构，其特征在于：第一木梁(11)的端部包括依次连接的第一端部(111)、第一连接部(112)以及第一加固部(113)，所述第一端部(111)包括依次连接的第一斜面(1111)、第一水平面(1112)、第一垂直面(1113)、第一凹槽面(1114)、第二斜面(1115)以及第二垂直面(1116)；所述第一端部(111)的第一垂直面(1113)、第一凹槽面(1114)、第二斜面(1115)中部还设置有内凹的榫槽(1117)；第一端部(111)上还设置有纵筋孔，用以穿设纵筋(5)；

第一木梁(11)的第一连接部(112)两侧面设置有第一钢板(1121)，顶面设置有凹槽，用于和预制钢套筒(4)上的套筒角钢(41)连接；

第一木梁(11)的第一加固部(113)两侧面设置有第二钢板(1131)，第一加固部(113)的四个角部设置有凹槽，用以通过加固部角钢(1132)将第一加固部(113)和第二钢板(1131)连接在一起，且第二钢板(1131)覆盖在第一钢板(1121)外表面，并与之锚固；

所述第一钢板(1121)上设置有竖向锚孔，所述第二钢板(1131)上设置有水平锚孔以及竖向锚孔；水平锚孔与加固部角钢(1132)上锚孔对应，竖向锚孔与第一钢板(1121)上的竖向锚孔对应。

3.根据权利要求2所述的一种装配式钢木组合结构，其特征在于：第二木梁(12)的端部包括依次连接的第二端部(121)、第二连接部(122)以及第二加固部(123)，所述第二端部(121)包括依次连接的第三斜面(1211)、第二水平面(1212)、第三垂直面(1213)、第一凸起面(1214)、第四斜面(1215)；所述第二端部(121)的第二水平面(1212)、第三垂直面(1213)、第一凸起面(1214)、第四斜面(1215)的中部还伸出有水平设置的L型榫头(1217)，用以配合***所述榫槽(1117)内；此外，第三斜面(1211)、第二水平面(1212)、第三垂直面(1213)、第一凸起面(1214)、第四斜面(1215)分别与第一端部(111)上的第一斜面(1111)、第一水平面(1112)、第一垂直面(1113)、第一凹槽面(1114)、第二斜面(1115)对应配合；第三斜面(1211)、第二水平面(1212)所在第二端部(121)上还设置有纵筋孔，用以穿设纵筋(5)，同时，L型榫头(1217)上也设置有纵筋孔，其与榫槽(1117)上的纵筋孔对应，用以穿设纵筋(5)；

第二木梁(12)的第二连接部(122)、第二加固部(123)分别和第一木梁(11)的第一连接部(112)、第一加固部(113)结构相同。

4.根据权利要求3所述的一种装配式钢木组合结构，其特征在于：所述预制钢套筒(4)四周相邻两面预开洞，并在洞的上下焊接有套筒角钢(41)，而其余两面为实心钢板(42)。

5.根据权利要求4所述的一种装配式钢木组合结构，其特征在于：所述中木板(32)为工字型，其左右两侧的中间位置分别对应设置有矩形凹槽(321)，矩形凹槽(321)内侧还对应开设有一T型槽(322)；所述中木板(32)左、右两侧还分别设置有木板榫槽(323)以及与之对应的木板榫头(324)，其分别位于所述矩形凹槽(321)的上、下侧；

所述边木板(31)为相对设置的凹字型结构，均包括中间位置设置的矩形凹槽(321)以及与之贯通的T型槽(322)，用于与中木板(32)上的矩形凹槽(321)以及T型槽(322)对应，便于***所述带T板的矩形钢管(33)；所述边木板(31)矩形凹槽(511)的上下两侧设置的是木板榫头(324)或木板榫槽(323)，其分别与中木板(32)上的木板榫槽(323)或木板榫头(324)对应榫卯连接；

所述带T板的矩形钢管(33)包括中间的矩形钢管(331)以及两侧焊接的T型钢板(332)，矩形钢管(331)、T型钢板(332)分别对应插接在矩形凹槽(321)以及T型槽(322)内。

6.根据权利要求5所述的一种装配式钢木组合结构，其特征在于：所述边木板(31)、中木板(32)的前后两端还设置有不贯通的木板榫槽(323)，用于和木挡板(34)上的木板榫头(324)对应榫接，起到支撑作用。

7.根据权利要求6所述的一种装配式钢木组合结构，其特征在于：所述边木板(31)、中木板(32)上均对应设置有上、下两排开孔，上、下两排开孔采用预应力锚杆(35)锚固。

8.根据权利要求7所述的一种装配式钢木组合结构，其特征在于：所述边木板(31)上设置有阴角(310)，用于避开所述梁柱节点。

9.根据权利要求8所述的一种装配式钢木组合结构，其特征在于：所述梁板预留卡槽(6)的深度为梁板连接件(7)高度的一半。

10.一种根据权利要求9所述的一种装配式钢木组合结构的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、梁柱节点的装配

1.1将预制钢套筒(4)沿放置于下柱(22)的预留卡槽；

1.2将第一钢板(1121)放置于第一木梁(11)和第二木梁(12)的第一连接部(112)两侧预留槽位，随后将第一木梁(11)先***预制钢套筒(4)，再将第二木梁(12)***预制钢套筒(4)，第一木梁(11)与第二木梁(12)通过二者内部结构榫接；

1.3将第二钢板(1131)沿第一木梁(11)和第二木梁(12)两侧预留位置***预制钢套筒(4)；

1.4将加固部角钢(1132)放置于第一木梁(11)和第二木梁(12)上四个角部预留凹槽位置，并通过螺钉与第二钢板(1131)和第一木梁(11)、第二木梁(12)连接，同时在预制钢套筒(4)上的4处套筒角钢(41)位置通过螺钉与第一木梁(11)和第二木梁(12)连接；

1.5将纵筋(5)自上而下穿过预制钢套筒(4)中第一木梁(11)和第二木梁(12)上的纵筋孔；

1.6将上柱(21)从上向下沿纵筋孔与纵筋(5)相连。

步骤二、木楼板(3)装配过程：

2.1将数个中木板(32)通过矩形凹槽(321)与带T板的矩形钢管(33)相连；

2.2将边木板(31)通过矩形凹槽(321)与带T板的矩形钢管(33)相连；

2.3将两端木挡板(34)通过木板榫槽(323)、木板榫头(324)与边木板(31)和中木板(32)连接，将预应力锚杆(35)穿过边木板(31)和中木板(32)，施加预应力后用锚具固定；

步骤三、钢木组合结构的装配

3.1将4个组合好的梁柱节点固定后，通过梁梁连接件(10)将梁柱节点相连，再将数个梁板连接件(7)***梁板预留卡槽(6)，预留深度恰好为梁板连接件(7)的高度的一半；

3.2将木楼板(3)沿预留位置向下安装，使木楼板(3)底面梁板预留卡槽(6)与梁板连接件(7)相连；

3.3重复3.1、3.2过程，组成多层框架体系。

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