輕型木結構樓蓋桁架及其施工方法

專利名稱：：輕型木結構樓蓋桁架及其施工方法
技術領域：
：本發明涉及一種建筑桁架及其施工方法，尤其涉及一種輕型木結構樓蓋桁架及其施工方法。
背景技術：
：在現代建筑中，通常以鋼管為桿件組成鋼桁架，因其承載力大、布置靈活、施工方便，己廣泛應用于大跨度和大懸臂結構、轉換梁結構中。目前，平面桁架的桿件節點分為鉸接和剛接兩種形式。當采用鉸接節點時，平面桁架為靜定結構，即指無多余約束的幾何不變體系，僅一道防線，只要有一根桿件破壞，瞬間結構倒塌，后果不堪設想；當采用剛接節點時，雖然桁架仍屬于超靜定結構，即指有多余約束的幾何不變體系，但如果要確保桁架結構在某一桿件或節點發生破壞時，仍能有一定的塑性變形能力，而不是瞬間倒塌，則桁架中各桿件的承載力和剛度需要大幅度提高，增加了制作成本，從而帶來極大的經濟負擔。特別在大跨度懸掛結構中，這個問題就更突出了。另外，平面桁架的桿件節點無論是鉸接還是剛接，桁架的變形都相當大，但剛接的整體性更有利于抗震及協調受力和變形；桁架構件中的各桿件的受力也很不均勻，大者很大，小者很小，甚至為零桿，也造成了用材方面的浪費。因此它的推廣使用受到了限制。綜上所述，目前普遍使用的鋼管桁架存在以下缺陷①采用鉸接節點時為靜定結構，無安全儲備；②采用剛接節點時，需要以極大的經濟投入為代價才能換來較小的安全儲備；③個別桿件受力很大，個別桿件又幾乎為零桿，造成局部桿件斷面大和用材多；④節點的剛接較難實現，常因節點的變形而使整體桁架的變形增大
發明內容，本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種輕型木結構樓蓋桁架及其施工方法，旨在有效提高桁架的承載能力和安全性，降低造價、縮短工期，便于施工。本發明的目的通過以下技術方案來實現輕型木結構樓蓋桁架，組成桁架的構件包括桿件和節點，所述的桿件包括上弦桿、下弦桿和腹桿，特點是所述上弦桿、下弦桿和腹桿的材質均為木質，相互連接的上弦桿構成上弦，相互連接的下弦桿構成下弦，上弦與下弦呈上下平行布置，上弦與下弦之間均勻設置豎立的腹桿，相鄰兩豎立的腹桿之間設有傾斜的腹桿，傾斜的腹桿和豎立的腹桿與上弦桿之間「i型節點連接，構成型節點連接或"ZI"型節點連接或傾斜的腹桿和豎立的腹桿與下弦桿之間構成"、型節點連接或"^^"型節點連接；在每個節點處固定有齒板，由齒板型節點連接或腹桿、豎立的腹桿與上下弦桿連接構成一體式木桁架。進一歩地，上述的輕型木結構樓蓋桁架，所述上弦桿、下弦桿、傾斜的腹桿和豎立的腹桿均為方形木質結構。更進一步地，上述的輕型木結構樓蓋桁架，所述齒板的材質為鍍鋅鋼板，鍍鋅鋼板上分布有鋒利的齒尖。再進一步地，輕型木結構樓蓋桁架的施工方法，包括以下步驟——①首先用木材制作上弦桿、下弦桿、傾斜的腹桿和豎立的腹桿；②將上弦桿、下弦桿、傾斜的腹桿和豎立的腹桿進行拼接，并確定節點，其中傾斜的腹桿和豎立的腹桿與上弦桿之間構成"ZI"型節點或叫型節點或"^"型節點，腹桿和豎立的腹桿與下弦桿之間構成型節點或"型節點或"-，，型節點；5③每一節點安裝一齒板，齒板與節點對準，一次性完成嵌齒，形成一體式木桁架；④在墻體或主梁結構上固定支座托架，將木桁架吊裝固定在支座托架上；第一榀木桁架吊裝就位后，采用攬風繩或臨時支撐固定；第二榀桁架吊裝就位后，采用臨時水平系桿固定，并在第一榀桁架與第二榀桁架之間設置垂直支撐；接著安裝第三榀木桁架、第四榀木桁架，直至安裝結束，在各區間均設置垂直支撐，使之形成整體，構成輕型木結構樓蓋桁架體系。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在(1)跨度大、承載力高，該輕型木結構樓蓋桁架體系，比傳統樓蓋體系的實木擱柵，其承載力更高、撓度更小，在相同的樓面載荷作用下，用等量的木材，可加大樓蓋擱柵的跨度，并可根據設計需要，改變桁架的節間距離和桁架的矢高；提高了樓蓋的承載能力，加大了樓蓋擱柵的跨度，拓展了房屋的空間；(2)工藝方法獨特、安全可靠，輕型木結構樓蓋桁架一改傳統木桁架榫槽連接的傳統工藝，以薄鋼板制成的齒板為連接件，實現桿件拼裝連接，克服了人工技藝對質量控制的難度，木桁架各種受力性能完全滿足設計要求，安全可靠，大大提高了勞動效率；(3)工廠化制作、產品質量精度高，方便運輸、便于施工，輕型木結構樓蓋桁架可根據實際需要在工廠內拼裝成形，再運至現場進行組裝，也可直接運往工地進行組裝；由于構件具有拼裝性能，運輸、裝卸、施工操作均十分簡便；(4)降低造價、縮短工期，構件的工廠化、規模化生產及節點連接方式的改變，較大幅度地降低了手工操作比例，提高了生產效率；因采取工廠預制，半成品到工地拼裝，增加了工作的有序性和連續性，大大縮短了工期；同時，材料損耗大大降低，成本有效節約，效益明顯提高；(5)綠色環保、無污染，輕型木結構桁架用天然木材加工而成，制作安裝，整個過程不發生對人體及環境的危害和污染；充分利用短小木材，做到物盡其用，有效利用木材資源，非常經濟合理；適用于新建木結構建筑物的樓面擱柵，尤其適用于每層樓面面積不超過600nf的別墅、會所等中小型的高檔建筑。下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明圖1:本發明輕型木結構樓蓋桁架體系的結構示意圖2:桁架節間與矢高及節點位置的示意圖3:節點示意圖4:齒板的安裝示意圖5:支座托架的安裝示意圖6:支座托架上固定桁架的示意圖7:另外一種型式的木結構樓蓋桁架體系的結構示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具體實施例方式本發明采用木材制作上下弦桿和i!復桿，薄鋼板制作齒板，通過齒板將上下弦桿和腹桿連接構成平行弦桿桁架。具體應用時，該輕型木樓蓋桁架通過支座托架將樓面載荷以及裝飾吊頂載荷有效地傳遞給建筑物的墻體或主承重大梁。平行弦桿桁架各桿件之間通過齒板連接件連接，改變了傳統木結構榫槽工藝的做法，大大簡化了施工工藝。如圖1所示，輕型木結構樓蓋桁架，組成桁架的構件包括桿件和節點，桿件包括上弦桿l、下弦桿2、傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4，上弦桿l、下弦桿2、傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4均為方形木質結構，相互連接的上弦桿l構成上弦，相互連接的下弦桿2構成下弦，上弦與下弦呈上下平行布置，上弦與下弦之間均勻設置豎立的腹桿4，左右相鄰兩豎立的腹桿之間設有傾斜的腹桿3;在左半部分，傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4與上，腹桿3和豎立的腹桿4與下腹桿3和豎立."型節點連接，弦桿1之間構成I"型節點連接，弦桿2之間構成"^"型節點連接；在右半部分，的腹桿4與上弦桿1之間構成"「度桿3和豎:的腹桿4與下弦桿2之間構成型節點連接；在每個節點處安裝固定齒板5，由齒板5將傾斜的腹桿3、豎立的腹桿4與上弦桿1、下弦桿2連接構成一體式桁架。上述輕型木結構樓蓋桁架的施工方法，包括以下步驟首先用木材制作上弦桿l、下弦桿2、傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4;將上弦桿l、下弦桿2、傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4進行拼接，并確定節點，其中左半部分，傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4與上弦桿1之間構成"^"型節點，'型節點；在右腹桿3和豎立的腹桿4與下弦桿2之間構成半部分，傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4與上弦桿1之間構成"f^"型節點，傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4與下弦桿2之間構成"」"型節點；再在每一節點上安裝一齒板5，齒板5的中心與節點對準，一次性完成嵌齒，形成一體式桁架；最后，在墻體6和主梁結構7上固定支座托架8，將上述桁架吊裝固定在支座托架8上，第一榀木桁架吊裝就位后，采用攬風繩或臨時支撐固定；第二榀桁架吊裝就位后，采用臨時水平系桿固定，8并在第一榀桁架與第二榀桁架之間設置垂直支撐；接著安裝第三榀木桁架、第四榀木桁架，直至安裝結束，在各區間均設置垂直支撐，使之形成整體，構成輕型木結構樓蓋桁架體系。該施工方法主要包括輕型木結構樓蓋桁架的制作和安裝兩大部分，輕型木樓蓋桁架的制作工藝是翻樣—斷料—桿件制作—拼裝—齒板定位—齒板緊固—檢驗與標識—運輸、堆放。安裝輕型木樓蓋桁架的工藝是安裝支座托架—第一榀桁架吊裝就位一安裝臨時穩定支撐—第二榀桁架吊裝就位—垂直支撐安裝—第三榀桁架吊裝就位—第四榀桁架吊裝就位—垂直支撐安裝—樓層板鋪設。充分利用短小木材，做到物盡其用，提高樓蓋的承載能力，加大樓蓋擱柵的跨度，拓展房屋的空間。有效利用木材資源，非常經濟合理。木質構件相對較輕，既具有構件體積小的靈活，也具有幾何成形的方便。施工便捷、速度快，既沒有混凝土強度增長而等待，也沒有鋼結構的吊裝焊接的繁瑣，木結構的施工周期可縮短1/4。木結構施工主要是木工作業，木工的工作量占總工程量的70%以上，其次是油漆工、瓦工、水電工；工種的交接少，中間環節少，利于保證工程質量。采用木結構輕型桁架樓蓋系統，不僅可適用于老房、舊房，對新建、再建和翻建的工程項目也非常適用。具體制造和安裝操作時，要注意以下方面翻樣由電腦翻樣、工廠化制作木桁架，制作精度較高，運用軟件將有關數據核準后輸入電腦便可得出相關需要的尺寸、數據，便于操作；在翻樣時，桁架的節間位置控制準確。節間距離為兩節點間距離，確定節點位置和尺寸時，要先確認支座端的節點位置，正確后，量取節間長。斷料在用料時，選材加工禁用髓心材，下料必須破心，對劈裂材、鈍棱材或通縫材嚴禁用于桁架構件；對有少量死節、腐節的不能在接頭和端點部位出現，以確保齒板安裝連接牢固；因規格材的定尺原因，接頭位置的調整可以在節間長的10%范圍內取定，對桿件接頭的數量避免在弦桿9上出現過多，下弦桿接頭的數量不得超過兩個，在下料的時候應注意，不得在端部節間范圍內出現接頭。拼裝確定節點的位置，桁架拼裝時需注意腹桿接頭接觸面的尺寸控制，接觸面的大小與節點的位置密切相關，腹桿節點處有兩到三根桿件相交，畫好大樣，先由桿件材料的規格定出桿件的中軸線，然后再將各軸線的相交點作為腹桿接觸面的中心點，即可確定節點的位置；然后斷料、切斜角拼裝，有效避免節點的偏移。詳見圖2桁架節間與矢高及節點位置示意圖，A為節間，B為矢高；圖3桁架節點示意圖，C為腹桿接觸面，D為弦桿中心線，E為腹桿中心線；桁架拼裝時，弦桿對弦桿延長的對接接頭應避開腹桿的接頭。事先畫好桿件接頭的大樣草圖，在圖上標出接頭位置、接頭方式，圖示未注明的一般采用對接接頭，接頭位置設在內接間的4分點上；齒板定位查找節點、確定接觸面后定出齒板需要的大小，如圖4，齒板5對準節點，成對放置，以節點為中心，擺放的角度要滿足嵌齒面積在各桿件的端部均勻分配。對弦桿同規格材的對接接頭擺放齒板時，視兩端相等便可。齒板緊固先檢査齒尖，齒尖必須鋒利無彎曲，嵌齒安裝要一次性完成。桁架檢驗與標識齒板安裝完成后，桁架的制作即完成，對桁架進行質量檢驗，并對桁架的桿件軸線、編號等作出必要的標識。在支座端標出節點軸力線，以便現場安裝時核對跨距；標出每榀桁架的軸線編號。重點檢査每榀桁架在其平面位置上不得有變形和扭曲，避免桁架變形和扭曲對桁架的受力和側向穩定的影響。木桁架的運輸和堆放木桁架根據其跨度采用不同長度的平板車輛進行運輸，運輸過程中宜采用豎直擱置，并采取多榀木桁架重疊平行捆綁。木桁架在施工現場應堆放在堅實、平坦的地坪上，嚴禁積水，并按照豎向垂直擱置堆放。堆放時在桁架兩端端木下加墊墊木，采用防水遮陽布進行木桁架安裝安裝前先采用水準儀找平，并在墻面上彈好通長水平墨線，然后根據墻體軸線按照木桁架的間距確定支座托架的位置。將支座托架按照確定的位置固定在墻體或主梁結構上，支座托架固定在砌墻體或混凝土墻體上時，釆用膨脹螺栓固定；支座托架固定在純木結構或木質大梁上時，采用圓釘固定；見圖5，支座托架8固定在主梁結構7上，圓釘穿過固定孔ll。繼而，將運到工地的桁架按其軸線編號核實無誤后吊裝、就位；吊裝、就位與經緯儀配合，使位置正確，如圖6，木桁架通過支座托架與主梁連接為一體。第一榀桁架吊裝就位后，即采用攬風繩或其他臨時支撐固定，防止桁架側向變形。第二榀桁架吊裝就位后，采用臨時水平系桿固定，以使之形成穩定整體。對于跨度較大的高大桁架體系應在第一榀桁架與第二榀桁架之間增設垂直支撐。然后接著安裝第三榀桁架、第四榀桁架，直至安裝結束。并按設計要求在其他各區間設置垂直支撐。輕型木樓蓋桁架結構體系安裝在支座托架的基礎上，可采用組合吊裝法，在輕型木結構樓蓋桁架安裝過程中，根據樓面大小和軸間數量組織分區段流水作業，即桁架吊裝就位、垂直支撐安裝以及樓層板鋪設可從一個方向開始，分區段組織流水作業，并隨時插入樓層板的鋪設和安裝，即安裝樓面板9和吊頂面板10。輕型木樓蓋桁架結構體系之最大桁架間距，根據樓面活載荷、木基結構板的最小厚度而確定，滿足表1所示桁架間距與木基結構板最小厚度、樓面活載荷之間的關系。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>樓面板與支承桁架之間的釘連接滿足表2的要求。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>齒板5由鍍鋅薄鋼板制作，鍍鋅應在齒板制造前進行，鍍鋅層重量不低于275g/nf。鋼板采用Q235碳素結構鋼和Q345低合金高強度結構鋼，其質量符合國家標準《碳素結構鋼》GB/T700-2006和《低合金高強度結構鋼》GB/T1591-94的規定。當有可靠度依據時，可采用其他型號的鋼材。齒板連接的構造應對稱設置于構件連接節點的兩側，采用齒板連接的構件厚度應不小于齒嵌入構件深度的兩倍。輕型木結構樓蓋桁架用釘主要有平滑釘、螺紋釘和環形釘等不同形式。施工中根據不同的連接部位使用不同形式的釘子。其中環形釘咬合力最大，應使用在主要受力部位，用于支座托架與主梁之間的連接；螺紋釘次之，用在垂直支撐與木桁架之間的連接；平滑釘用于樓面板的鋪設。圖7示意了另外一種型式的木結構樓蓋桁架體系的結構，相鄰兩豎立的腹桿4之間設有傾斜的腹桿3，兩傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4與上弦桿1之間構成"^^"型節點連接，兩傾斜的腹桿3和豎立的腹桿4與下弦桿2之間構成型節點連接；在每個節點處固定有齒板5，由齒板5將傾斜的腹桿3、豎立的腹桿4與上下弦桿連接構成一體式木桁架。還有更多的組合結構型式，其設計構思和原理相同，故不作詳細描述。經實際應用，本發明技術方案凸顯出以下特點(1)跨度大，承載力高。輕型木結構樓蓋桁架體系，比傳統樓蓋體系的實木擱柵，其承載力更高、撓度更小；在相同的樓面載荷作用下，用等量的木材，可加大樓蓋擱柵的跨度，并可根據設計需要，改變桁架的節間距離和桁架的矢高。(2)工藝方法獨特，安全可靠。輕型木結構樓蓋桁架一改傳統木桁架榫槽連接的傳統工藝，以薄鋼板制成的齒板為連接件，實現桿件拼裝連接，克服了人工技藝對質量控制的難度，木桁架各種受力性能完全滿足設計要求，安全可靠，且大大提高了勞動效率。(3)工廠化制作，產品質量精度高。輕型木結構樓蓋桁架實行工廠化生產，桁架的翻樣由軟件支持，構件生產過程由計算機程序控制，下料精確，構件制作質量好，生產效率高。(4)方便運輸，方便施工。輕型木結構樓蓋桁架可根據實際需要在工廠內拼裝成形，再運至現場進行組裝，也可直接運往工地進行組裝；由于構件具有拼裝性能，運輸、裝卸、施工操作均十分簡便。(5)降低造價，縮短工期。構件的工廠化、規模化生產以及節點連接方式的改變，較大幅度地降低了手工操作比例，提高了生產效率；因采取工廠預制，半成品到工地拼裝，增加了工作的有序性和連續性，大大縮短工期；同時，材料得到精確的計算和使用，材料損耗大大降低，成本有效節約，效益明顯提高。(6)綠色環保，無污染。輕型木結構桁架用天然木材加工而成，制作安裝，整個過程不發生對人體及環境的危害和污染；從而，廣泛適用于新建木結構建筑物的樓面擱柵，尤其適用于每層樓面面積不超過600nf的別墅、會所等中小型的高檔建筑。以上僅是本發明的具體應用范例，對本發明的保護范圍不構成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本發明權利保護范圍之內。權利要求1.輕型木結構樓蓋桁架，組成桁架的構件包括桿件和節點，所述的桿件包括上弦桿、下弦桿和腹桿，其特征在于所述上弦桿、下弦桿和腹桿的材質均為木質，相互連接的上弦桿構成上弦，相互連接的下弦桿構成下弦，上弦與下弦呈上下平行布置，上弦與下弦之間均勻設置豎立的腹桿，相鄰兩豎立的腹桿之間設有傾斜的腹桿，傾斜的腹桿和豎立的腹桿與上弦桿之間構成id="icf0001"file="A2008100208620002C1.tif"wi="13"he="5"top="75"left="47"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>型節點連接或id="icf0002"file="A2008100208620002C2.tif"wi="13"he="6"top="74"left="95"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>型節點連接或id="icf0003"file="A2008100208620002C3.tif"wi="17"he="5"top="75"left="143"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>型節點連接，傾斜的腹桿和豎立的腹桿與下弦桿之間構成id="icf0004"file="A2008100208620002C4.tif"wi="14"he="6"top="83"left="132"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>型節點連接或id="icf0005"file="A2008100208620002C5.tif"wi="14"he="6"top="92"left="22"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>型節點連接或id="icf0006"file="A2008100208620002C6.tif"wi="18"he="5"top="92"left="70"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>型節點連接；在每個節點處固定有齒板，由齒板將傾斜的腹桿、豎立的腹桿與上下弦桿連接構成一體式木桁架。2.根據權利要求1所述的輕型木結構樓蓋桁架，其特征在于所述上弦桿、下弦桿、傾斜的腹桿和豎立的腹桿均為方形木質結構。3.根據權利要求1所述的輕型木結構樓蓋桁架，其特征在于所述齒板的材質為鍍鋅鋼板，鍍鋅鋼板上分布有鋒利的齒尖。4.權利要求1所述的輕型木結構樓蓋桁架的施工方法，其特征在于包括以下步驟——①首先用木材制作上弦桿、下弦桿、傾斜的腹桿和豎立的腹桿；②將上弦桿、下弦桿、傾斜的腹桿和豎立的腹桿進行拼接，并確定節點，其中傾斜的腹桿和豎立的腹桿與上弦桿之間構成"l^型節點或"^^"型節點，l"型節點或"l\"l復桿和豎立的腹桿與下弦桿之間構成"型節點或"型節點或"-"型節點；③每一節點安裝一齒板，齒板與節點對準，一次性完成嵌齒，形成一體式木桁架；④在墻體或主梁結構上固定支座托架，將木桁架吊裝固定在支座托架上；第一榀木桁架吊裝就位后，采用攬風繩或臨時支撐固定；第二榀桁架吊裝就位后，采用臨時水平系桿固定，并在第一榀桁架與第二榀桁架之間設置垂直支撐；接著安裝第三榀木桁架、第四榀木桁架，直至安裝結束，在各區間均設置垂直支撐，使之形成整體，構成輕型木結構樓蓋桁架體系。全文摘要本發明提供一種輕型木結構樓蓋桁架及其施工方法，由木質結構的上弦桿、下弦桿和腹桿相互拼接并通過齒板組成桁架，上弦桿構成的上弦與下弦桿構成的下弦呈上下平行布置，上弦與下弦之間均勻設置豎立的腹桿，兩豎立的腹桿之間設有傾斜的腹桿，傾斜的腹桿和豎立的腹桿與上弦桿之間構成“”型節點連接或“”型節點連接或“”型節點連接，傾斜的腹桿和豎立的腹桿與下弦桿之間構成“”型節點連接或“”型節點連接或“”型節點連接；在每個節點處固定有齒板，由齒板將傾斜的腹桿、豎立的腹桿與上下弦桿連接構成一體式木桁架。大大提高了桁架的承載能力和安全性，降低了造價，便于施工。文檔編號E04B7/04GK101644085SQ20081002086公開日2010年2月10日申請日期2008年8月5日優先權日2008年8月5日發明者駿倪申請人:蘇州皇家整體住宅系統有限公司