[發明專利]一種自復位榫卯節點

無效

• 申請號: 201310345463.7
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103422682A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 楊會峰;陸偉東;劉偉慶;鞠冬冬;岳孔
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: E04G23/02
• 分類號: E04G23/02;E04B1/58;E04B1/48;E04C5/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

技術領域

本發明屬于土木工程領域，涉及一種榫卯節點，特別涉及一種古建筑木結構的梁柱榫卯節點，主要（但非排他地）用于既有木結構梁柱榫卯節點的加固及震損后的修復，也可用于新建木結構梁柱榫卯節點的增強。

背景技術

我國木結構建筑歷史悠久，從古代皇宮建筑、廟宇殿堂，到居民住宅，大量采用古建筑木結構形式；同時古建筑木結構分布區域廣泛，幾乎遍及全國，留傳至今的著名古建筑木結構有：北京故宮、山西應縣木塔、薊縣獨樂寺、承德避暑山莊等。我國古建筑木結構蘊含著寶貴的中國傳統營造技藝和建筑文化，為世界性遺產，具有極高的歷史、文物、藝術和科學價值。因此，必須采取措施對這些古建筑木結構進行修繕加固及保護。

古建筑木結構的主要由榫卯連接，典型的即為梁端做成榫頭形式，柱身做成卯口形式，這種連接節點具有剛柔并濟的作用，結合我國古建筑木結構體系自身，具有良好的抗彎能力和耗能能力。然而由于外界因素作用（地震、臺風、環境溫濕度等）和木材自身缺陷等原因，在榫卯節點部位發生擠壓變形后，榫和卯均出現不同程度的殘余變形，這就使得榫卯節點逐漸變得松動、榫和卯之間空隙加大，更甚者出現局部拔榫、節點松脫等現象。上述破壞癥狀使得榫卯節點由半剛性狀態轉變為鉸接狀態，不僅使其彎剪扭等基本承載能力降低，而且嚴重影響整體結構的承載能力、抗側力能力和結構穩定性，加劇了建筑物的破壞甚至倒塌；同時，由于地震后較大的殘余變形，古建筑木結構在震后很難修復。因此，為了對現有古建筑木結構進行加固、震損后修復，甚至包括對新建仿古木結構建筑的增強，急需針對榫卯節點提出適宜、有效的加固修復方法。

既有的木結構榫卯節點的加固方式主要有：馬口釘加固（直接固定）、U型扁鋼加固（用扁鋼在節點部位沿梁柱截面握裹，采用釘來固定）、節點處附加支撐加固和FRP（纖維增強復合材料，如碳纖維布等）加固等，這些加固方法有效防止了拔榫、落梁等災害性破壞形式。但這些方法還存在如下問題：

1）不易更換和檢修。對于鐵質加固構件，由于銹蝕問題導致更換困難，同時帶來安全隱患；對于FRP加固方式，由于FRP采用結構膠粘貼于木構件表面，使其很難進行更換，也不容易對加固部位進行檢修。

2）震后難復位問題依舊存在。傳統加固方法一般均可提高榫卯節點的剛度，同時具有一定的耗能能力，但在地震后，其依然存在殘余變形，恢復就位仍較困難，修復成本也很高。

發明內容

本發明的目的在于為克服現有技術的不足而提供一種具有自復位能力的古建筑木結構大木構架的榫卯節點，該節點具有較高的抗彎能力、耗能能力，該節點既能保證小震下結構穩定，又能實現大震下結構出現大變形并控制結構損傷，震后結構自復位的理想效果。

本發明采用的技術方案為：一種自復位榫卯節點，包括木梁、木柱、梁柱間的榫卯節點和預應力筋，所述木梁與木柱之間通過榫卯節點連接，所述預應力筋沿木梁縱向貫穿木梁和木柱，預應力筋的端部通過錨板、錨墊板和錨具，在木柱上背對木梁的一側固定。

作為優選，所述木梁和木柱的橫截面為方形、矩形或圓形。

作為優選，所述木梁材質為原木、鋸材、膠合木(glulam)、單板層積材(LVL)、平行木片膠合木(PSL)、層疊木片膠合木(LSL)、其他工程木材中的一種。

作為優選，所述榫卯節點為燕尾榫、半榫或透榫中的一種。

作為優選，所述預應力筋為預應力鋼絞線、預應力鋼絲束、精軋螺紋鋼或FRP中的一種。

作為優選，所述預應力筋設置在套管內，套管設置在位于木梁上下兩側開設的槽道中，用量和預應力均勻配置，套管材質為塑料、金屬或FRP，待張拉施工完畢后采用小木條和專用結構膠將槽道封閉。

作為優選，所述錨板材質為鋼材或硬木，錨板直接接觸固定于木柱表面，或者嵌入木柱并保持錨板和木柱外表面平齊。

作為優選，所述的錨墊板采用鋼材或鋼材和硬木的組合。

作為優選，所述的錨具選用夾片式錨具、粘結式錨具、支承式錨具、錐塞式錨具或螺母錨具。

有益效果：采用本發明提供的自復位榫卯節點，小震下，梁柱節點與固接節點相同；中震或大震下，利用榫卯節點的摩擦滑移特性實現耗能，同時，榫卯節點和預應力筋作用共同提供轉動剛度，結構出現大變形但不會破壞，預應力筋始終處于彈性狀態；地震作用過后，木柱和木梁基本沒有明顯破壞和殘余變形，在預應力筋的作用下，梁端基本回到初始狀態。因此，本發明可以實現小震下結構穩定，大震下結構出現大變形但不致破壞，震后結構自復位的效果。