[發明專利]一種木柱與CLT木樓板連接結構

在審

• 申請號: 201711102395.6
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107654009A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 王立彬;王玉群
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: E04B5/43
• 分類號: E04B5/43
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及竹木裝配式無梁板柱結構，是在相鄰樓層柱及樓板之間的連接結構，屬于竹木建筑領域。

背景技術

近年來，在歐美發達國家，正交膠合木(cross laminated timber，簡稱CLT)為代表的新一代重型木結構建筑材料，正在部分取代鋼筋混凝土，廣泛應用于民用住宅和公共建筑。由于其優越的性能，CLT重木結構正在并突破傳統木結構建筑的層高限制，在高層建筑中開始使用。

CLT及其重型木結構建筑體系與傳統建筑體系相比，其優點在于：(1)尺寸穩定，CLT通過縱橫正交鋪裝和控制單元的含水率可顯著提高板材結構的尺寸穩定性；(2)承載性能強，CLT的力學性能在縱橫兩個方向上較均勻，同時通過在制造過程中去除層積單元的缺陷，可顯著提高設計強度值。同時該板輕質高強，可充分發揮木材強重比高的特點；(3)防火性能好；(4)隔音、保溫性能強；(5)施工快和噪音低；(6)應用范圍廣，可用于低、中層甚至高層的民用住宅和非民用建筑；(7)低碳、固碳、環保，計算結果表明，CLT的溫室氣體排放僅為鋼材的1/20。顯然上述這些優勢將有力推動CLT建筑產業化快速的發展。

國內外在多高層木結構和木混合結構方面的研究正在開展。2007年，意大利進行了7層的CLT結構的振動臺試驗，證明CLT多層結構體系具有良好的適用性及優異的抗震性能。2012年，一幢名為Forte的10層CLT結構建筑由澳大利亞建成。2017年，世界上最高的18層木結構在哥倫比亞大學建成，該建筑為無梁樓板結構，即直接將CLT樓板支撐在木柱上，這種構造在柱與柱，柱與板的連接部位局部受力復雜，需要通過連接構件在柱板之間傳遞荷載。現有的做法是在上柱的底部以及下柱的頂部中心各安裝一個過盈配合的圓形鋼套筒，通過上柱鋼套筒插于下柱鋼套筒傳遞荷載。四塊CLT樓板四個角部搭于下柱頂部并用螺釘錨于下柱，CLT上板面與上柱底部預留一定高度的縫隙，作為CLT錨固螺母的作業空間，隨后在樓板上澆筑混凝土并鋪設地磚來填充預留的縫隙。這種裝配方式需要將下部套筒通過螺釘緊固于上柱，將上部套筒通過螺釘緊固與下柱，并且將四塊CLT樓板通過四個螺釘緊固于下柱，可見，這種連接方法并沒有能夠將CLT板和上下柱連接成一個有機整體，上柱與下柱之間結點為半剛性結點，CLT板與柱之間屬于鉸接節點，結點形式有待改善，結點性能有待提高。同時僅靠鋼套筒連接器傳遞載荷，結構荷載傳遞形式單一，套筒處應力集中，在荷載作用下裝配式柱結點處的鋼套筒連接器首先發生破壞，在結構構件如(柱)的承載能力還未得到充分的發揮時，裝配式竹木結構或裝配式木混結構便喪失承載能力，結構安全性得不到較好的保障。

發明的內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的問題是：改進柱板的連接方式、提高結點處的承載力、保證安全、施工方便快捷，同時降低造價。具體如下所述：其一是將底部套筒頂板與上柱連接的4個螺桿、上部套筒底板與下柱連接的4個螺桿，以及4塊CLT板與下柱頂面的4個螺釘合并為4個上下貫通于下柱、CLT樓板以及上柱的通長高強帶螺紋鋼棒，節點連接更加方便。其二是將CLT頂面與上柱套筒頂板緊密貼接，不在預留樓板混凝土層及地磚的高度，下柱頂面、CLT樓板及上柱底面緊密貼合，部分上柱壓力直接作用在CLT板端部，承壓傳遞荷載，對CLT樓板起到了較好的約束作用，限制了CLT端部翹起的可能性，樓柱與樓板之間結合更加牢固。其三是，四根外圍螺桿和中部的套筒協同工作，一起形成了荷載傳遞了兩條途徑，通過通過套筒與螺桿鋼筋合理的抗壓剛度分配，合理的分配荷載傳遞比例，有效的減少了套筒的荷載集中問題，形成了安全的兩層保障體系。本發明，通過4根高強帶螺紋鋼棒將柱與鋼套筒連接器進行連接，且固定了柱上的4塊CLT樓板，將上柱、下柱以及CLT樓板連接成一個整體，形式簡潔、傳力路徑明確，施工便捷進而降低造價。同時4根高強帶螺紋鋼棒可以抵抗部分剪力、彎矩及扭矩，與鋼套筒連接器協同工作，并且高強帶螺紋鋼棒為局部失穩破壞提供了安全保障。

本發明的技術方案是：一種木柱與CLT木樓板連接結構，它包括底部(上柱底部)鋼結構連接器1(由正方形鋼板與鋼管套筒組成)，上部(下柱的頂部)鋼結構連接器2(由正方形鋼板與鋼管套筒組成)和四根高強帶螺紋鋼棒3組成。所述上部鋼結構連接器先和下柱進行粘接，再將四塊CLT板放在上部鋼結構連接器的鋼板上，再將四根高強帶螺紋鋼棒穿過預留孔洞的鋼板并插入下部柱的預留孔洞中并緊固。所述的CLT樓板上預制的孔洞將其扣入高強帶螺紋鋼棒并搭放在下部鋼結構連接器上，在將底部鋼結構連接器及上柱以同樣的方式進行連接，依靠重力作用緊固連接。