一种适用于村镇住宅的装配式木竹框架—网格墙结构体系

摘要

本发明公开了一种适用于村镇住宅的低多层装配式木竹框架—网格墙结构，包括外部木框架和规格木材或原竹制作的内部网格剪力墙，其中外部木框架的木梁和木柱通过钢填板连接。木框架—木网格剪力墙结构的内部木网格构件与外部木框架通过鱼尾板连接，鱼尾板作为中间构件与木网格构件螺栓连接、与外部木框架角钢连接；木框架—竹网格剪力墙结构的内部竹网格构件与外部木框架通过两者端部耳板铰接连接，钢填板贯穿木梁或木柱，并和木梁或木柱通过对拉螺栓固定。本发明具有良好的抗震性能和较高的环保效益，并且施工方便、造价较低。

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种新型框架—剪力墙结构，更具体地说涉及一种适用于村镇住宅的装配式木竹框架—网格墙结构。

背景技术

近年来，我国村镇人口逐渐向城市偏移，但由于我国本身人口基数大，村镇人口数量依然庞大，村镇居民对良好居住环境的向往也随着经济的发展越来越迫切。根据中华人民共和国住房和城乡建设部发布的城乡建设统计年鉴，上世纪90年代以来，村镇住宅建设的投入呈逐年上升的趋势，2008年开始，村镇住宅建设的投入涨幅加快，村镇住宅建筑面积也相应呈现稳步上升的趋势，截止2018年年末，实有村镇住宅建筑面积已达252.2亿平方米，但目前常用的村镇住宅存在一系列问题：首先是村民自建住宅大多未经充分的抗震设计，没有设置有效的抗震构造，强震作用下破损严重，可能发生局部乃至整体坍塌而无法保证人民生命财产安全，根据以往的震害调查来看，村镇地区村民自建住宅的损坏率远远高于城市建筑；此外村镇建筑中常用的混凝土、砖等建筑材料也存在施工过程中粉尘大、施工污染严重，建筑材料难以回收再利用，造成资源能源浪费的问题。

从常用的村镇结构形式来看，上世纪80年代以前，村镇住宅大多采用土坯砖房，这种结构大多构件强度不足，结构稳定性弱，难以抵抗暴雨、洪水等自然灾害的侵袭；上世纪80年代到90年代，随着我国砖材的大量生产，村镇住宅的建筑材料得到了改善，主要以砖、木为主，砖木结构比土坯砖房有了更好的隔热、防火性能，但黏土砖的原料是粘性土，大量制作损毁了耕地，且制作过程产生大量含硫、氮的有毒气体，造成环境污染，后来国家也出台了“限黏禁实”的相关政策；上世纪90年代至2010年前后，农村经济情况普遍好转，村民自建住宅逐渐由砖木结构逐渐过渡为砖混结构，这种结构便于施工，具有良好的耐火性能和较好的耐久性，但其缺点在于抗震性能相对较弱，且砖墙承重，空间布置不够灵活，不能满足人们对室内装修和设计的多样化需求；2010年之后，部分村镇地区建筑开始采用框架结构，这种结构形式由梁、柱刚接而成，传力明确，具有较好的抗震性能，且框架结构的墙体不承重，空间布置灵活。但是，目前村镇地区采用框架结构承重时常用混凝土作为建筑材料，混凝土框架结构的梁柱节点处多通过现浇混凝土实现整体的刚性连接，容易造成粉尘污染且施工周期较长，不符合我国当前大力发展装配式建筑、解决建筑行业资源能源浪费、减少施工污染的理念。

木材是一种可再生的天然装配式材料，作为建筑材料使用在我国有十分悠久的历史，木材成材周期较长，但通过合理的种植和采伐，提高木材利用率，可以达到生长量和使用量的平衡，加强木材在建筑中的使用，强调以应用促保护，也是鼓励木材种植的重要途径之一；同时，由于木材内部有空腔，热传导速度慢，具有良好的保温性能，对比其他建筑材料，同样厚度下木材的隔热值为混凝土材料的16倍，钢材的400倍、铝材的1600倍；此外，由于木材自重轻，因此采用木材作为主要承重构件的木结构在地震作用下产生的惯性力较小，合理抗震设计后的木结构可以具有良好的抗震性能；在林木资源较为丰富的地区，木材可以就地取材，易于加工、运输和施工，具有高度装配化的可能性。近年来竹材也开始作为一种建筑材料受到工程师们的关注，竹材和木材类似，是一种可再生资源，可循环利用，其废弃物作为一种有机物也可以迅速降解，但竹子生长周期短，更易获得，因此有工程师提出“以竹代木”的思想，可以一定程度上缓解我国木材的供需矛盾。然而，随着科技的发展，力学性能更稳定的工程木材和工程竹材的出现逐步代替了原木和原竹成为现代竹木结构的主要建筑材料，但工程木和工程竹需要由原木和原竹经过一系列的加工制作而成，这一定程度上提高了造价，限制了两者在村镇自建住宅结构中的使用。因此，依然采用原木和原竹作为建筑材料，采用更合理的结构形式和连接构造使原竹、原木结构具有良好的抗震性能，在村镇建筑中焕发新的活力，是实现装配式建筑在村镇地区广泛使用的重要课题。

综上所述，亟需提出一种以原木、原竹等装配式环保型材料为建筑材料的具有较强抗侧能力的环境友好型村镇住宅结构。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可适用于低多层村镇住宅的装配式原木、原竹框架—网格墙结构，该结构具有良好的抗震性能和较高的环保效益，并且施工方便、造价较低。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种适用于村镇住宅的低多层装配式木竹框架—网格墙结构，包括外部木框架和规格木材或原竹制作的网格剪力墙，根据网格墙选用材料的不同，可以分为木框架—木网格剪力墙结构和木框架—竹网格剪力墙结构两种。所述木框架—木网格剪力墙结构包括外部木框架和内部木网格剪力墙，所述外部木框架的木梁和木柱通过钢填板螺栓节点连接，所述外部木框架和组成所述内部木网格剪力墙的木网格构件通过鱼尾板连接，所述鱼尾板和所述木梁或木柱通过角钢连接，其中所述角钢的一肢与所述外部木框架通过自攻螺钉连接，所述角钢的另一肢与所述鱼尾板通过高强螺栓连接，所述木网格构件和所述鱼尾板通过螺栓连接；所述木框架—竹网格剪力墙结构包括外部木框架和内部竹网格剪力墙，所述外部木框架的梁柱连接节点与所述木框架—木网格剪力墙结构的梁柱节点构造一致，构成所述内部竹网格剪力墙的竹网格构件和外部木框架通过钢填板连接，所述钢填板和所述木框架通过对拉螺栓连接，所述钢填板一端制成耳板，贯通所述木梁或所述木柱并将所述耳板伸出，所述竹网格构件端部也制成耳板，所述钢填板端部的耳板和所述竹网格构件端部的耳板通过螺栓连接。

该结构内部的网格剪力墙构件的布置形式在实际工程中可以依具体情况而定，对于高宽比较小的长方形墙体，所述网格墙构件沿45°方向斜向布置；高宽比接近于1，即高度长度相差较小，类似正方向的墙体，所述网格墙构件可以沿对角线方向布置；对于有门窗开洞的墙体，若开洞较大，则在开洞侧设置竖向构件，墙体部分将网格墙简化为斜撑；若开洞较小同时墙体宽度也较小，也可将网格剪力墙简化为交叉支撑，沿墙体对角线布置。

所述外部框架包括木梁和木柱，均采用方木或规格材制成。

所述鱼尾板采用条形钢板。

所述木网格构件采用条形木板，可使用由原木直接切割而成的规格木材。

所述竹网格构件使用原竹进行制作。

本发明具有的优点和积极效果是：

1）一种适用于村镇住宅的装配式木竹框架—网格墙结构体系采用木、竹等环保的天然装配式材料作为建筑材料，有利于实现建造过程的装配化、标准化，同时在施工过程减少粉尘污染的产生，有利于环境的保护；

2）一种适用于村镇住宅的装配式木竹框架—网格墙结构体系由外部木框架和内嵌其中的木或竹网格墙共同组成两道抗震防线，确保地震作用下具有足够的承载力和耗能能力；

3）一种适用于村镇住宅的装配式木竹框架—网格墙结构体系，梁柱连接尽量采用螺栓连接，避免钢构件的现场焊接带来焊接质量不稳定的问题；

4）一种适用于村镇住宅的装配式木竹框架—网格墙结构体系中构成网格墙的规格木材和竹材可视为预先选定的抗侧拉力带，提高了框架的抗侧性能，同时避免了普通板状剪力墙形成拉力带过程中产生噪声的问题，提高住宅的舒适度；

5）一种适用于村镇住宅的装配式木竹框架—网格墙结构体系中构成网格墙的规格木材和竹材相比整块的钢板剪力墙构件、工程木剪力墙构件等体量更小，便于运输和现场安装。

附图说明

图1为本发明的木框架—木网格墙结构轴侧图；

图2为本发明的木框架—木网格墙结构平面图；

图3为本发明的木框架—木网格墙结构梁柱节点局部放大图；

图4为本发明的A-A剖面图；

图5为本发明的木框架—木网格墙结构钢鱼尾板与木框架连接节点局部放大图；

图6为本发明的钢鱼尾板与木框架连接节点剖面图；

图7为本发明的木框架—竹网格墙结构轴侧图；

图8为本发明的木框架—竹网格墙结构平面图；

图9为本发明的竹网格墙构件与木框架连接节点；

图10为本发明的D-D剖面图；

图11为本发明的网格墙布置形式示意图。

图中：1为木梁，2为木柱，3为木框架梁柱连接节点，4为构成木网格墙的规格木材，5为钢鱼尾板，6为木框架和钢鱼尾板的连接节点，7为木网格构件与钢鱼尾板连接节点，8为木框架梁柱连接钢填板，9为对拉螺栓，10为高强螺栓，11为自攻螺钉，12为角钢，13为构成竹网格剪力墙的原竹构件，14为竹网格构件与木框架连接节点，15为竹网格构件和木框架连接钢填板，16为钢套筒，17为竹构件端部耳板。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图11，一种适用于村镇住宅的低多层装配式木竹框架—网格墙结构，包括由木梁1和木柱2构成的外部木框架，以及由木网格构件4构成的内部木网格剪力墙或由竹网格构件13构成的内部竹网格剪力墙，即木竹框架—网格墙结构具体可以分为木框架—木网格墙结构和木框架—竹网格墙结构2种形式。

所述木框架—木网格剪力墙结构外部木框架和内部木网格剪力墙组成。所述外部木框架由木梁1和木柱2通过钢填板螺栓节点3连接形成，所述木网格构件4和所述外部木框架通过所述钢鱼尾板5连接，所述钢鱼尾板5采用条形钢板保证连接的可靠性。所述钢鱼尾板5和所述木梁1或木柱2通过角钢12连接、和所述木网格构件4通过螺栓连接。

所述木框架—竹网格剪力墙结构外部木框架和内部竹网格剪力墙组成。所述外部框架的构成与所述木框架—木网格剪力墙结构一致。所述竹网格构件13和外部木框架通过耳板连接，具体来说是将贯穿所述木梁1或所述木柱2的钢填板15的端部耳板18与竹网格构件端部耳板17通过螺栓相连。

所述竹网格构件的布置形式可以依据墙体的实际尺寸灵活调整，没有门窗洞口的整片墙体可以依据高宽比沿网格墙对角线方向布置或沿45°角方向布置，有门窗洞口的墙体依据门窗两侧可布置竹网格构件的空间大小将所述竹、木网格墙简化为竹、木交叉支撑或斜撑。

所述构成外部木框架的木梁1和木柱2采用方木，所述连接外部木框架和内部木网格墙的钢鱼尾板5采用条形钢板，所述构成内部木网格墙的木网格构件采用条形木板，可使用由原木直接切割而成的规格木材，所述构成内部竹网格墙的竹网格构件采用直径合适的原竹制成。

下面对上述装配式木竹框架—网格墙结构进行详细说明：

上述适用于村镇住宅的低多层装配式木竹框架—网格墙结构是由外部木框架和内嵌原木网格墙或原竹网格剪力墙共同构成的，该结构体系在承受水平地震作用时，内部网格墙作为预先设定的耗能区耗散地震输入能量，形成第一道抗震防线，外部框架作为第二道防线和内部网格墙共同构成两道抗震防线体系。所述网格构件和所述外部框架全螺栓连接，地震后可拆卸并替换，易于结构修复。

所述木框架—木网格剪力墙结构的外部木框架是由木梁1和木柱2通过梁柱节点3连接形成，连接节点3为钢填板螺栓节点连接，具体连接方式为螺栓9穿过所述钢填板8和木梁1或所述木柱2固定所述钢填板8和所述外部木框架。所述木网格构件4和所述外部木框架通过所述钢鱼尾板5连接，所述钢鱼尾板5采用条形钢板以保证连接的可靠性。所述钢鱼尾板5和所述木梁1或木柱2通过角钢12连接，所述角钢12中与所述钢鱼尾板5相连的肢和所述钢鱼尾板5通过高强螺栓10连接，所述角钢12中与所述木框架相连的肢和所述木梁1或所述木柱2通过自攻螺钉11连接。所述木网格构件4采用条形木板，可使用由原木直接切割而成的规格木材，所述木网格构件4与所述钢鱼尾板5通过螺栓连接。

所述木框架—竹网格剪力墙结构中外部木框架的构成、梁柱连接构造与所述木框架—木网格剪力墙结构中相应构成或构造相同。所述竹网格构件13和外部木框架通过节点14相连，节点14的具体构造为在所述木梁1或木梁2上开洞为钢填板15预留空间，所述钢填板15一端制成耳板，所述钢填板端部耳板17与竹网格构件13端部钢套筒16上焊接的耳板螺栓连接，所述钢填板15中部预留螺栓孔，将所述钢填板15插入所述木梁1或所述木柱2并通过对拉螺栓9固定，所述钢套筒16上焊接的耳板可以是单耳板也可以是双耳板，实际使用时可依据所述竹网格构件的受力大小灵活选用，所述外部木框架在所述木梁1或木竹2内插入端部为耳板的钢填板15，并与竹网格构件13的端部耳板螺栓连接。

所述竹网格墙的布置形式在实际工程中可以依具体情况而定，高宽比较小的长方形墙的钢构件沿45°方向或网格墙对角线方向斜向布置，如图11中Wall1所示；高宽比接近于1，即高度长度相差较小，类似正方向的墙体，钢网格构件可以沿对角线方向布置，如图11中Wall2所示；对于有门窗开洞的墙体，若开洞较大，则在开洞侧设置竖向构件，墙体部分将网格墙简化为斜撑，如图11中Wall3所示，若开洞较小同时墙体宽度也较小，也可将网格剪力墙简化为交叉支撑，沿墙体对角线布置，如图11中Wall4所示。

适用于村镇住宅的低多层装配式木竹框架—网格墙结构解决了村镇常用的传统砖混结构抗震性能不足、空间布置不灵活以及建筑材料污染环境的问题，避免了混凝土框架结构施工时存在的粉尘污染和建设周期长的弊端，同时避免了工程木材、工程竹材需要一系列复杂加工而造价加高的问题，有效提高了装配式结构在村镇住宅中使用的可能性。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。