一種自開孔自攻剪力連接件及其施工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種自開孔自攻剪力連接件及其施工方法，該自開孔自攻剪力連接件將膠合木梁和輕骨料混凝土翼板組合在一起；所述自開孔自攻剪力連接件包括鉆頭、儲(chǔ)屑槽、螺紋、限位節(jié)、釘桿和六角頭；所述釘桿分為光滑段和螺紋段，光滑段澆筑在輕骨料混凝土翼板底面內(nèi)，螺紋段釘入到膠合木梁頂面內(nèi)；光滑段和螺紋段之間設(shè)有可在任意嵌入角度下控制剪力連接件嵌入木材深度的限位節(jié)。本發(fā)明專利技術(shù)自開孔自攻剪力連接件可應(yīng)用于房屋建筑的樓面和屋面以及園林景區(qū)的景觀建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，具體涉及一種自開孔自攻剪力連接件及其施工方法，可應(yīng)用于木材與混凝土的層間剪力連接，屬于建筑結(jié)構(gòu)

技術(shù)介紹
木材相較于其他建筑材料，高度各向異性，承載力較低，抗火能力差，且存在較多天然缺陷，如其中分布的木節(jié)大大降低木材的強(qiáng)度，原木易發(fā)生腐朽、變色和蟲蛀。使用木材作為唯一承重材料的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑無(wú)法克服上述弊端，導(dǎo)致木結(jié)構(gòu)建筑強(qiáng)度剛度較低、抗火可靠性差。當(dāng)木結(jié)構(gòu)建筑開間進(jìn)深、荷載較大時(shí)往往需要使用密柱深梁的結(jié)構(gòu)布局，這都使得傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑的推廣受到極大限制。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是近現(xiàn)代最為常見(jiàn)的一種建筑結(jié)構(gòu)。然而，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料密度和截面尺寸較大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自重大，體態(tài)笨重，無(wú)法達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng)體態(tài)輕盈的建筑要求。并且，混凝土材料抗拉強(qiáng)度低，在結(jié)構(gòu)受拉區(qū)一般為帶裂縫工作，盡管裂縫的存在并不一定意味著結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，但是它影響結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀。當(dāng)裂縫數(shù)量較多和開展較寬時(shí)，還將給人造成一種不安全感。膠合木-輕骨料混凝土組合梁是一種將木材與鋼筋混凝土兩種材料使用可靠的剪力連接件進(jìn)行有效組合，提高力學(xué)性能的新型建筑結(jié)構(gòu)形式。它具有充分利用混凝土抗壓、木材抗拉性能、降低結(jié)構(gòu)自重而提高比強(qiáng)度、大大提高結(jié)構(gòu)抗火性能的顯著優(yōu)越性。膠合木-輕骨料混凝土組合梁在承受荷載時(shí)，梁板界面會(huì)產(chǎn)生縱向剪力，必須通過(guò)連接件傳遞，否則膠合木梁與輕骨料混凝土翼板無(wú)法共同工作。因此，采用可靠的剪力連接件將膠合木梁與輕骨料混凝土翼板相互有效連接，是膠合木-輕骨料混凝土組合梁實(shí)現(xiàn)組合作用的關(guān)鍵部件。然而，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外鐵釘類連接件抗剪強(qiáng)度、剛度普遍較低，無(wú)法保證可靠的組合作用；帶孔薄鋼板連接件雖然抗剪強(qiáng)度較高但延性較差；普通自攻螺釘作為連接件，在施工作業(yè)時(shí)要求預(yù)打孔引導(dǎo)，以防止木材擠壓開裂破壞。縱觀當(dāng)前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的各類木-混凝土組合梁連接件，兼顧抗剪強(qiáng)度、延性、施工便利性三方面的剪力連接件產(chǎn)品尚未出現(xiàn)。膠合木-輕骨料混凝土組合梁作為一種新型承重結(jié)構(gòu)具有重量輕、強(qiáng)重比高、彈性好、耐沖擊、膠合木梁紋理色調(diào)豐富美觀，加工容易等優(yōu)點(diǎn)，其在工程中的應(yīng)用前景廣泛。然而缺少合適的剪力連接件嚴(yán)重制約了木混凝土組合梁在我國(guó)的應(yīng)用及推廣。中國(guó)專利第“201020668589.X”號(hào)公開了一種鋼筋混凝土-木組合梁。其要點(diǎn)是在木梁上開有一系列橫向凹槽，凹槽中垂直固定鋼桿件，木梁及其凹槽上覆蓋一層混凝土澆筑層，混凝土澆筑層中還包埋有與梁的縱向一致的受拉鋼筋。該種組合梁是對(duì)傳統(tǒng)的木梁和鋼筋混凝土梁的一種改進(jìn)，但由于施工過(guò)程中需要在木梁上開有一系列橫向凹槽，會(huì)對(duì)木梁有效截面進(jìn)行大幅削弱，降低組合梁承載能力，且在開槽后仍需要布置鋼桿件，施工非常復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種自開孔自攻剪力連接件及其施工方法。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種自開孔自攻剪力連接件，該自開孔自攻剪力連接件將膠合木梁和輕骨料混凝土翼板組合在一起；所述自開孔自攻剪力連接件包括鉆頭、儲(chǔ)屑槽、螺紋、限位節(jié)、釘桿和六角頭；所述釘桿分為光滑段和螺紋段，光滑段澆筑在輕骨料混凝土翼板底面內(nèi)，螺紋段釘入到膠合木梁頂面內(nèi)；光滑段和螺紋段之間設(shè)有可在任意嵌入角度下控制剪力連接件嵌入膠合木梁深度的限位節(jié)；所述螺紋段上設(shè)有將輸入扭矩轉(zhuǎn)為螺釘給進(jìn)力的螺紋，螺紋段端部設(shè)有用端面金屬銳邊削切木纖維以開孔并引導(dǎo)釘桿攻入膠合木梁的鉆頭；所述螺紋段端部還設(shè)有用來(lái)堆積壓實(shí)木纖維碎屑的儲(chǔ)屑槽；所述光滑段端部設(shè)有用來(lái)連接電動(dòng)扳手的六角頭，六角頭澆筑在輕骨料混凝土翼板中起抗拔錨固作用。作為優(yōu)選，所述膠合木梁采用原木或膠合木制作而成，膠合木梁頂部無(wú)需預(yù)鉆孔，連接件釘入膠合木梁中。作為優(yōu)選，所述的輕骨料混凝土翼板可以是圓球型輕骨料混凝土、碎石型輕骨料混凝土，也可以是全輕混凝土。作為優(yōu)選，所述自開孔自攻剪力連接件嵌入方式可以為與膠合木-輕骨料混凝土界面垂直嵌入，也可以與上述界面斜交嵌入。作為優(yōu)選，所述自開孔自攻剪力連接件可以縱向多排布置或單排設(shè)置。作為優(yōu)選，所述輕骨料混凝土翼板中可根據(jù)實(shí)際需要配置橫向鋼筋、縱向鋼筋。作為優(yōu)選，所述輕骨料混凝土翼板底面與膠合木梁頂面之間可以選擇性布設(shè)木隔板。作為優(yōu)選，所述自開孔自攻剪力連接件為碳鋼、鋁合金等高強(qiáng)合金制螺釘類連接件。作為優(yōu)選，所述自開孔自攻剪力連接件鉆頭形式為直槽鉆、麻花鉆、扁鉆等形式。上述自開孔自攻剪力連接件的施工方法，包括以下步驟：(1)將原木或膠合木加工制作成膠合木梁，用切割、刨平設(shè)備將膠合木梁加工至規(guī)定尺寸；(2)膠合木梁頂面根據(jù)需要布設(shè)木隔板并做表面防潮處理，在膠合木梁與木隔板頂面標(biāo)記連接件位置；(3)利用夾具將夾持自開孔自攻剪力連接件桿部，套筒套入自開孔自攻剪力連接件六角頭，使自開孔自攻剪力連接件、夾具、套筒轉(zhuǎn)動(dòng)軸心重合；(4)將套筒與電動(dòng)扳手傳動(dòng)軸連接；(5)調(diào)準(zhǔn)自開孔自攻剪力連接件軸線與膠合木梁頂面夾角至設(shè)計(jì)角度；(6)打開電動(dòng)扳手開關(guān)，套筒將扭矩輸入自開孔自攻剪力連接件；(7)通過(guò)自開孔自攻剪力連接件端部鉆頭削切木材開孔；(8)自攻螺紋通過(guò)與螺紋孔壁擠壓將輸入扭力轉(zhuǎn)為向前推力，自行向前攻鉆；(9)待自開孔自攻剪力連接件攻入設(shè)計(jì)深度，限位節(jié)突出部分與開孔面發(fā)生擠壓，嵌入木材后阻力急劇增大，自開孔自攻剪力連接件自行停止攻鉆；(10)將膠合木梁吊裝到柱間，使用鋼填板螺栓連接錨固節(jié)點(diǎn)；(11)布設(shè)木隔板、模板、分布鋼筋，泵送輕骨料混凝土，完成輕骨料混凝土翼板澆筑；(12)養(yǎng)護(hù)輕骨料混凝土，待強(qiáng)度達(dá)到相應(yīng)要求，拆除模板并繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。本專利技術(shù)自開孔自攻剪力連接件以限位節(jié)為分界，兩側(cè)分別澆筑在輕骨料混凝土翼板板底和錨固在膠合木梁頂面中。采用的自開孔自攻剪力連接件是輕骨料混凝土翼板與膠合木梁能夠協(xié)同工作的關(guān)鍵材料。承重時(shí)，膠合木梁和輕骨料混凝土翼板在自開孔自攻剪力連接件的組合作用下共同受力。當(dāng)采用自開孔自攻剪力連接件的膠合木-輕骨料混凝土組合梁持荷到一定程度時(shí)，自開孔自攻剪力連接件發(fā)生彎曲、剪切變形，木-混凝土界面出現(xiàn)相對(duì)滑移現(xiàn)象。隨著荷載繼續(xù)增加，剪力連接件變形增大，界面滑移快速增大，組合梁剛度降低而撓度顯著增加，最終組合梁發(fā)生延性破壞。本專利技術(shù)通過(guò)對(duì)連接件輸入扭矩使螺桿末端直槽鉆削切并破壞木材纖維，木纖維碎屑隨鉆頭延伸方向?qū)雰?chǔ)屑槽堆積壓密，螺桿通過(guò)螺紋自行攻入木材并形成機(jī)械咬合力，直到限位節(jié)與膠合木梁頂面接觸擠壓，剪力連接件無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)。自開孔自攻剪力連接件可以根據(jù)實(shí)際情況選擇性設(shè)置限位節(jié)、儲(chǔ)屑槽位置和長(zhǎng)度。這種自開孔自攻剪力連接件具有可在輸入小扭矩作用下自攻自開孔，延性好、耐沖擊、耐候性佳和抗剪強(qiáng)度大的特點(diǎn)，能保證輕骨料混凝土翼板和膠合木梁界面形成可靠的組合作用，使兩種材料共同工作，充分發(fā)揮性能。這種自開孔自攻剪力連接件在較低的應(yīng)力水平下變形較小，隨著界面上應(yīng)力增大，剪力連接件發(fā)生拉剪、彎曲變形，輕骨料混凝土翼板與膠合木梁界面滑移開始增加，但是新型連接件在發(fā)生拉剪和彎曲變形時(shí)仍然可以有效傳遞界面剪力，提供了較大的滑移剛度、抗剪承載力。本專利技術(shù)自開孔自攻剪力連接件可應(yīng)用于房屋建筑的樓面和屋面以及園林景區(qū)的景觀建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)中。本專利技術(shù)的有益效果：(1)自開孔自攻剪力連接件具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，力學(xué)性能可靠的特點(diǎn)。(2)與傳統(tǒng)木螺釘本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種自開孔自攻剪力連接件，其特征在于：該自開孔自攻剪力連接件將膠合木梁和輕骨料混凝土翼板組合在一起；所述自開孔自攻剪力連接件包括鉆頭、儲(chǔ)屑槽、螺紋、限位節(jié)、釘桿和六角頭；所述釘桿分為光滑段和螺紋段，光滑段澆筑在輕骨料混凝土翼板底面內(nèi)，螺紋段釘入到膠合木梁頂面內(nèi)；光滑段和螺紋段之間設(shè)有可在任意嵌入角度下控制剪力連接件嵌入膠合木梁深度的限位節(jié)；所述螺紋段上設(shè)有將輸入扭矩轉(zhuǎn)為螺釘給進(jìn)力的螺紋，螺紋段端部設(shè)有用端面金屬銳邊削切木纖維以開孔并引導(dǎo)釘桿攻入膠合木梁的鉆頭；所述螺紋段端部還設(shè)有用來(lái)堆積壓實(shí)木纖維碎屑的儲(chǔ)屑槽；所述光滑段端部設(shè)有用來(lái)連接電動(dòng)扳手的六角頭，六角頭澆筑在輕骨料混凝土翼板中起抗拔錨固作用。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種自開孔自攻剪力連接件，其特征在于：該自開孔自攻剪力連接件將膠合木梁和輕骨料混凝土翼板組合在一起；所述自開孔自攻剪力連接件包括鉆頭、儲(chǔ)屑槽、螺紋、限位節(jié)、釘桿和六角頭；所述釘桿分為光滑段和螺紋段，光滑段澆筑在輕骨料混凝土翼板底面內(nèi)，螺紋段釘入到膠合木梁頂面內(nèi)；光滑段和螺紋段之間設(shè)有可在任意嵌入角度下控制剪力連接件嵌入膠合木梁深度的限位節(jié)；所述螺紋段上設(shè)有將輸入扭矩轉(zhuǎn)為螺釘給進(jìn)力的螺紋，螺紋段端部設(shè)有用端面金屬銳邊削切木纖維以開孔并引導(dǎo)釘桿攻入膠合木梁的鉆頭；所述螺紋段端部還設(shè)有用來(lái)堆積壓實(shí)木纖維碎屑的儲(chǔ)屑槽；所述光滑段端部設(shè)有用來(lái)連接電動(dòng)扳手的六角頭，六角頭澆筑在輕骨料混凝土翼板中起抗拔錨固作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自開孔自攻剪力連接件，其特征在于：所述膠合木梁采用原木或膠合木制作而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自開孔自攻剪力連接件，其特征在于：所述的輕骨料混凝土翼板是圓球型輕骨料混凝土、碎石型輕骨料混凝土或全輕混凝土。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自開孔自攻剪力連接件，其特征在于：所述自開孔自攻剪力連接件嵌入方式為與膠合木-輕骨料混凝土界面垂直嵌入，或與上述界面斜交嵌入。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自開孔自攻剪力連接件，其特征在于：所述自開孔自攻剪力連接件為縱向多排布置或單排設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自開孔自攻剪力連接件，其特征在于：所述輕骨料混凝土翼板中配置橫向鋼筋和縱向鋼筋。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自開孔自攻剪力連接件，其特征在于：所述輕骨料混凝土翼板...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡夏閩，胡雙雙，韋塵雨，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32