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工程木结构系统的制作方法

2023-03-03 09:39:17 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种工程木结构系统,用于建造由工程木材形成的部件主要地或完全地组成的结构,这些部件优选通过使用耐用的防潮结构粘合剂(如聚氨酯或其他树脂)而彼此连接。


背景技术:

2.由工程木材形成的结构系统在现有技术中是已知的。
3.例如,文献wo2016191510a1描述了一种工程木结构系统,包括墙板和梁或板材状的水平结构元件。每个梁包括上水平板、下水平板和位于上水平板与下水平板之间并附接到上水平板和下水平板的第二间隔件。板材由结构板层(structural floor levels)构成,每个板材被支撑在所述梁上,并且包括通过第二间隔件被隔开和连接的上水平板和下水平板,所述第二间隔件由第一肋和垂直于第一肋的第二肋限定。墙板具有类似于板材的结构,但是包括位于其上端的第一支座,由梁的第二间隔件限定的第二支座被接合和支撑,限定了将竖直载荷(loads)从梁传递到墙板的结构节点。
4.本解决方案允许结构系统的不同构造元件的预制和随后组装。
5.通过本解决方案中提出的结构节点,不同结构元件之间的连接允许竖直载荷的传递,例如从梁到墙板的传递,但是阻止了板墙通过结构节点的结构连续性和通过其的弯曲载荷的传递。
6.此外,汇聚在同一结构节点上的不同水平结构元件不彼此连接,可以在它们之间传递载荷或在汇聚的水平结构元件之间补偿所述载荷。
7.此外,水平结构元件与墙板之间所提出的连接不是刚性连接,因此,不同于竖直载荷的其他载荷(如剪切载荷、弯曲载荷或扭转载荷)不能横跨不同的结构元件而被恰当地传递,根据该解决方案,竖直载荷通过墙板传递,但梁堆叠在所述墙板的顶部,其竖直连续性中断,当三个或更多的结构板层被重叠、支撑在所述墙板上时,阻止了载荷通过所述墙板的竖直传递。如果竖直载荷不能通过旨在传递竖直载荷的结构元件(在这种情况下为墙板)连续传递,则由所述结构元件支撑的竖直载荷减少,并且结构系统的尺寸、抗载荷性(resistance)和价格将受到负面影响。
8.文献us3866371a也描述了一种工程木结构系统,其包括由连续立柱限定的竖直结构元件,以及连接到所述竖直结构元件侧面的梁形式的水平结构元件,用于在汇聚梁之间传递载荷,从而允许所述载荷的补偿,竖直结构元件穿过梁的空心。
9.每个梁由彼此面对的左板和右板构成,在左板与右板之间限定出竖直结构元件所穿过的空间。
10.该方案中所限定的竖直结构元件在弯曲力前的抗载荷性降低。
11.此外,在沿第一方向和第二方向(例如,第一和第二正交方向)的梁汇聚在同一竖直结构元件上时的情况下,沿第一方向的梁的竖直连接件干扰并部分中断沿第二方向的梁的竖直连接件,并且每个竖直连接件的总竖直高度只有一半连续跨过与相对梁连接的结构
节点,对所述竖直连接件的抗载荷性产生负面影响并降低连接的梁之间的载荷传递。这种解决方案仅允许对齐的梁之间的连接,但不允许汇聚在同一竖直结构元件上的不对齐的梁之间的载荷的适当传递。
12.文献us20100275551描述了一种梁的两个对齐部分之间的连接,该连接通过面对端上的指状接头并通过粘附到所述梁的下表面的下连接件实现。在这种情况下,下连接件是安装在互补凹槽中的三角形板。在这种情况下,梁是实心方形梁,与其他类型的梁相比,这种梁在结构上是低效的,因此是昂贵的。这种解决方案也仅涉及获得由粘合在一起的多个局部梁形成的长的纵向梁,但是没有涉及所述梁与竖直结构元件的连接,没有涉及支撑在竖直结构元件上的汇聚梁之间的载荷传递,或者从所述汇聚梁到竖直结构元件的载荷传递。
13.文献ep0550803a1描述了与文献us20100275551中描述的相似的对齐梁之间的连接系统。在这种情况下,梁也是实心方形梁,并且连接件集成在梁的凹进交错台阶部中。但是在该文献中,当将该解决方案应用于汇聚梁与竖直结构元件之间的连接时,仅提出了由粘附到梁和竖直结构元件的侧向竖直表面的竖直板形成的竖直连接件,通过所述竖直连接件传递弯曲载荷,并且仅允许在对齐梁之间的连接,而不允许与从其他不同方向汇聚的梁的连接。如上所述,工程木材在传递牵引载荷的压缩时比传递弯曲载荷时更有效,因此,本文献中所提出的竖直连接件不是工程木材的最有效利用方式,对结构系统的效率有负面影响。该文献未提出当多个重叠的结构板层被支撑在竖直结构元件上时,竖直结构元件具有竖直载荷传递的连续性。
14.文献ep0079761a1描述了一种包括梁的结构系统,该梁包括通过第二间隔件连接的上水平板和下水平板,该第二间隔件的端部连接到包括支撑第二间隔件的第一支座的竖直结构元件,但是该文献没有描述汇聚在同一竖直结构元件上的不同梁之间的连接。
15.文献fr2613403a1描述了一种工程木结构系统,其包括由四个l形竖直支柱形成的竖直结构元件。竖直扁平板条可以插入所述竖直支柱之间并通过螺栓连接,从而提供铰接的联合。这种解决方案不允许汇聚在同一结构节点上的若干水平结构段彼此连接以相互传递牵引力和压缩力。
16.文献fr2133487a1、wo2015011300a1和wo2015121886a1也描述了其他工程木结构系统。
17.本发明解决了上述和其他问题。


技术实现要素:

18.本发明涉及一种由工程木构件形成的工程木结构系统。
19.可以理解的是,工程木材是衍生的木材产品,其通过将木材、木屑、木粉或其他植物产品(如竹子)的木片、颗粒、纤维、单板或木板与粘合剂结合或固定在一起的复合材料而形成。这种木材也被称为重型木材(mass timber,质量木材)、合成木材、人造木材或人造板。
20.最常见的工程木材是胶合板,其由调换方向的多个层积单板形成,在高温高压下利用耐用的防潮粘合剂粘合;单板层积材(lvl),其除了所有单板都沿同一方向堆叠以外类似于胶合板;定向刨花板(osb),由沿多个方向压缩并粘合在一起的木片形成;刨片层积材
(lsl),其除了木片都以相同的方向堆叠以外类似于osb;以及中密度纤维板,由被压制并胶合在一起的木质纤维或锯屑形成。其他类型的工程木制品通常被称为胶合层积材(glulam)、重型木材(ewp)和交错层积木材(clt)。
21.本发明的目的是描述一种使用工程木材作为主要结构部件的结构系统,该主要结构部件不仅包括结构元件,还包括这些结构元件之间的连接。
22.优选地,用于本发明的主要工程木材部件中,或至少用于支撑较高载荷的工程木材部件的工程木材具有20n/mm2至40n/mm2之间的最大抗压强度和/或高达8n/mm2的最大剪切强度,并且所使用的粘合剂优选地在硬化后具有等于或高于所附接的工程木材部件的抗压强度的最大抗压强度以及等于或高于所附接的工程木材部件的剪切强度的最大剪切强度。
23.该结构系统包括以下部件,这些部件在现有技术中是已知的:
24.至少一个竖直结构元件,在不同竖直位置上具有若干个结构节点,对应于不同板层,每个结构节点包括至少一个第一支座;
25.至少一个水平结构元件,用于每个结构节点,每个水平结构元件由上水平板和下水平板组成,该彼上水平板和该下水平板此面对、在竖直方向上彼此隔开、并通过被包括在所述上水平板与下水平板之间的第二间隔件彼此刚性连接,至少一个水平结构元件包括至少一个第二支座,该第二支座被支撑并竖直重叠在竖直结构元件的至少一个第一支座上。
26.若干个平行的竖直结构元件(即若干平行的支柱)可以通过所述水平结构元件彼此连接,从而限定具有若干重叠的结构板层的结构。
27.每个水平结构元件包括上水平板和下水平板,该上水平板和该下水平板彼此面对并隔开一距离。每个水平结构元件的上水平板和下水平板通过至少一个第二间隔件彼此刚性附接,在所述上水平板与所述下水平板之间传递剪切力,增加水平结构元件的抗载荷性,产生耐久、轻型和廉价的水平结构元件。
28.应当理解,词“板”是指一种平的材料薄板,其确定了板的两个主表面和四个周边表面,主表面具有最大表面积,周边表面将所述两个主表面连接在一起。
29.板的长度将是主表面的最长尺寸,板的宽度将是垂直于长度的主表面的尺寸,厚度将是垂直于长度和宽度的尺寸。
30.还应当理解,板或板条的水平或竖直位置是指其主表面的位置,因此水平板是指其主表面处于大部分水平位置的板。当元件是复杂的结构元件(例如竖直结构元件或水平结构元件)时,对其水平或竖直方向是指其主长度的方向。
31.优选地,第一支座和第二支座大部分是彼此面对的平坦和水平的表面,在第一支座与第二支座之间提供宽的接触面积,以分散从水平结构元件传递到竖直结构元件的竖直载荷,优选地,竖直结构元件之间的距离至少为3m时,所述接触面积至少为几平方厘米,例如大于10cm2或大于15cm2。优选地,第一支座和第二支座都由工程木材制成。
32.优选地,第二支座不是由水平结构元件上的通孔限定的,而是由向下暴露的表面限定的,不面向同一水平结构元件的其他表面,因为通孔降低了水平结构元件在最受力区域上的抗载荷性,并且使得安装过程更加困难。
33.例如,第二支座可以是下水平板的一区域或加强区域、或者未被下水平板覆盖的第二间隔件的一部分或加强区域、和/或从水平结构元件的其余部分以悬臂形式延伸的上
板的一部分或加强部分。
34.第二支座可以直接或者通过介入元件(例如工程木材、金属或塑料介入元件)被支撑在第一支座上。
35.加强区域是包括比水平结构元件的其余部分更耐久的第二间隔件或更密集填充的第二间隔件的区域,并且优选地是第二间隔件完全填充水平下板和上板之间的空间的区域,优选地用工程木材填充。
36.水平结构元件还可以包括在其他区域中的加强件,在这些区域中载荷被累积或者载荷比其他区域中的载荷大。在这些区域上,可以通过使用更厚或更坚固的材料或者在上连接件或下水平板中和/或在构成第二间隔件的肋中包括附加的材料加强层来获得加强。这在弯曲力最大的区域(例如在两个或四个结构节点之间支撑的水平结构元件的中心区域或者在所述结构节点附近)尤其有利。
37.所述第二个支座被直接支撑在第一个支座上,传递竖直载荷。加强区域可以是例如下水平板或第二间隔件的区域,与相同元件的其他区域相比其厚度增加,或者由更耐久的材料或更耐久的工程木材形成。
38.优选地,上水平板、下水平板以及可选的第二间隔件由工程木材形成,并且还提出用粘合剂连接这些元件。
39.优选地,构成所提出的结构系统的不同元件之间的连接通过粘合剂或通过粘合剂与钉子或螺钉的结合来实现。粘合剂将传递的载荷分散到宽的附接区域,避免了会在工程木质构件中(通常是在仅通过少量螺钉或钉子进行连接时)产生局部损坏的载荷集中。
40.优选地,所使用的粘合剂是耐用的防潮结构粘合剂,例如聚氨酯或其他树脂(例如环氧树脂)。
41.由于木材的正交性质,工程木板条、支柱和板通常在平行于所述元件的主表面或主长度的方向上比在垂直于所述主表面或主长度的方向上更具抗载荷性。
42.在胶合板的面板沿竖直方向粘贴的情况下,平衡x与y之间的抗载荷性的差异。
43.当从水平结构元件传递到第一支座的载荷低于特定阈值时,水平结构元件可以通过限定在下水平板中的第二支座被支撑在第一支座上,在垂直于其主表面的方向上压缩所述下水平板。当从水平结构元件传递到第一支座的载荷高于所述特定阈值时,第二支座优选地限定在所述第二间隔件上,该第二间隔件例如可以包括穿过下水平板的厚度的向下突出的突起,或者可以穿过未被下水平板覆盖的区域接近的第二间隔件的一部分。
44.构成竖直结构元件的竖直支柱通过介入的第一间隔件彼此刚性连接,该第一间隔件保持竖直支柱彼此隔开并彼此传递剪切力,从而增加了竖直结构元件的整体抗载荷性。
45.竖直支柱优选由工程木材形成,并且可以具有正方形或矩形横截面。
46.优选地,竖直支柱以及可选的第一间隔件和/或第一支座由工程木材形成,并且还提出用粘合剂连接这些元件。
47.第一支座可以被包括在彼此面对的两个竖直支柱的竖直表面之间并附接到该竖直表面,所述第一支座包括朝上的表面,第二支座通过其朝下的表面被支撑。
48.这种构造将竖直结构元件的实心部集中在其周边,其中在弯曲力前提供了更大的抗载荷性,产生了具有低质量和低成本的刚性竖直结构元件,并且产生了竖直结构元件的中空内部。
49.包括第二支座的水平结构元件的区域插入竖直结构元件的中空内部,在彼此面对的两个竖直支柱之间,而不中断所述竖直支柱的竖直连续性。
50.所述第二支座被支撑在第一支座上,该第一支座至少部分地被包括在竖直支柱之间的竖直结构元件的中空内部中,将竖直载荷从水平结构元件传递到竖直结构元件。
51.每个竖直结构元件将从所有与其附接的水平结构元件接收竖直载荷,累积来自多个结构板层的竖直载荷。
52.通常,每个竖直结构元件在其下端与地基连接,该地基将竖直结构元件的所有竖直载荷分散和传递到该结构所处地形的更广阔区域。
53.根据一实施例,结构系统包括彼此平行的多个竖直结构元件,每个竖直结构元件包括第一支座。多个水平结构元件通过第一支座连接到所述竖直结构元件,每个连接限定一个结构节点。优选地,板材元件被支撑在所述水平结构元件上,所述水平结构元件在不同的板层上限定了若干个重叠的结构板层。
54.所述多个水平结构元件中的每一个具有被包括在至少两个面对的竖直支柱之间的部分,并且被竖直支撑在被包括在所述两个面对的竖直支柱之间的所述第一支座上。优选地,每个竖直支柱由多个连续的竖直支柱段组成,该多个连续的竖直支柱段(由工程木材的竖直薄板形成)通过竖直连接件(由工程木材的竖直薄板形成)彼此对齐和刚性连接,该多个连续的竖直支柱段粘附到相邻连续的竖直支柱段的竖直柱表面、或者通过限定在彼此重叠和粘附的两个连续的竖直支柱段的相邻端部上的互补的凹进交错台阶部对齐并刚性地彼此连接。
55.根据本发明的一实施例,至少一个竖直结构元件包括位于其中间部分的至少一个中间结构节点,中间结构节点被竖直支柱跨过而不中断竖直支柱,竖直结构元件在中间结构节点的上方和下方延伸。
56.据此,结构节点可以被放置于竖直结构元件的中间位置,而不仅仅是极端位置,保持结构节点上方和下方的竖直支柱的结构连续性,不仅传递竖直载荷,而且通过竖直结构元件的所述结构节点传递弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷。
57.还提出了至少一个结构节点被至少一个水平结构元件跨过,但不中断所述水平结构元件且不中断所述竖直支柱,水平结构元件包括在竖直结构元件的至少两个不同侧上从竖直结构元件突出的部分,至少两个不同侧可以是竖直结构元件的相对两侧(例如左侧和右侧),或者两个连续侧(例如前侧和左侧),并且优选地是竖直结构元件的三个侧面或四个侧面。
58.据此,至少一个水平结构元件不中断地跨过结构节点,通过所述结构节点将载荷从一个突起传递到另一个突起,从而提高水平结构元件的结构性能。
59.上述连续的竖直支柱段例如通过以下部件彼此刚性连接:
60.连续的竖直支柱段的端面,通过粘合剂彼此附接;
61.竖直连接件;或者
62.竖直连接件,部分地重叠到两个连续的竖直支柱段上并附接到其上;或者
63.竖直连接件,通过互补的凹进交错台阶部与两个连续的竖直支柱段部分重叠并附接到其上;或者
64.竖直连接件,被包括在两个连续的竖直支柱段之间,并且连接到与连续的竖直支
柱段刚性地附接的第一间隔件;或者
65.互补的凹进交错台阶部,限定在彼此重叠并附接两个连续的竖直支柱段的端部上。
66.据此,竖直支柱段之间的连接可以通过竖直连接件实现,该竖直连接件同时粘附到同一竖直支柱的两个连续的竖直支柱段的端部和/或连接到同时与两个连续的竖直支柱段的端部连接的第一间隔件。在一些情况下,第一间隔件也可以起到竖直连接件的作用。在任何情况下,连续的竖直支柱段之间的连接应为刚性连接。所述竖直连接件可以由工程木材、金属和/或碳纤维的竖直薄板形成。
67.或者,竖直支柱段之间的连接可以通过彼此连接的连续的竖直支柱段的两个重叠部分的直接粘合来实现,所述重叠部分包括互补的凹进交错台阶部,限定了附接部分。每个凹进交错台阶部被限定在平行于竖直支柱的主表面的竖直平面中,增加了两个连接元件被粘合剂附接在一起的附接面积。
68.优选地,每个竖直支柱段被包括在两个结构节点之间,在限定结构节点的竖直结构元件的部分中产生连续的竖直支柱段之间的所述附接。
69.还提出了竖直连接件中的至少一部分可以包括一个或若干个凹进交错台阶部,这些台阶部与包括在通过所述竖直连接件彼此连接的连续的竖直支柱段中的凹进交错台阶部互补并附接。这种连接提供了更均匀的载荷分布,增加了连接表面,不仅在每个台阶部上提供了竖直连接表面,还提供了水平连接表面,并且增加了连接的强度。虽然竖直表面确保元件之间的隔开,但是水平表面可以传递压缩载荷。
70.当两个连续的竖直支柱段具有相同的横截面积时,这种连接还允许两个连续的竖直支柱段和竖直连接件齐平。
71.连续的支柱段可以具有相同的横截面积,或者优选具有不同的横截面积,以适应由每个支柱段支撑的竖直载荷。与更靠近最上层结构板层的支柱段相比,更靠近地基的支柱段支撑更大的竖直载荷。因此,提出始终使用横截面积等于或小于被放置于下方的同一竖直结构元件的支柱段的支柱段。
72.多个水平结构元件可以被支撑在同一结构节点上,每个水平结构元件包括被支撑在结构节点的至少一个第一支座上的至少一个第二支座。
73.在这种情况下,被支撑在同一结构节点上的水平结构元件将通过上连接件和/或下连接件而彼此刚性连接。
74.上连接件至少部分地被包括在竖直结构元件的中空内部,至少部分地重叠并附接到支撑在所述结构节点中的所有水平结构元件,以在已连接的水平结构元件的上水平板之间传递水平牵引载荷。优选地,上连接件重叠到所有汇聚水平结构元件的端部,并粘附到汇聚水平结构元件的上水平板上。
75.下连接件至少部分地被包含在竖直结构元件的中空内部,被放置于汇聚的水平结构元件之间并与其直接接触或通过介入的硬化粘合剂与其接触,和/或与至少部分地重叠并附接到所述结构节点中支撑的所有水平结构元件,和/或与至少部分地重叠并附接到在所述结构节点中支撑的所有水平结构元件的第二支座,以在已连接的水平结构元件的下水平板之间传递水平压缩载荷。
76.下连接件可以由工程木材、金属形成、或者可以是硬化粘合剂的实心块。
77.例如,下连接件可以被放置于汇聚水平结构元件之间,并与其紧密接触,以在其之间传递水平压缩载荷,例如作为块状或倒置的截头圆锥形,安装在汇聚水平结构元件的相对两端之间,这样,所述下连接件可以在所述相对两端之间被压缩。可以考虑通过介入的硬化粘合剂来产生紧密接触。
78.与上连接件类似,下连接件也可以至少部分地与在所述结构节点中支撑的所有水平结构元件重叠,位于这些水平结构元件下方并与之附接,以在这些水平结构元件之间传递水平压缩载荷。
79.当所述第一支座同时附接到支撑在同一结构节点上的所有水平结构元件的所有第二支座时,下连接件也可以是竖直结构元件的第一支座,在所述汇聚的水平结构元件之间传递水平压缩载荷。
80.例如,上连接件和/或下连接件可以包括多个径向水平连接臂,其围绕被包含在竖直结构元件的所述中空内部的中心部分,每个径向水平连接臂连接到一个水平结构元件,或者每个径向水平连接臂通过互补的凹进交错台阶部附接到一个水平结构元件。
81.上连接件和/或下连接件可以由工程木材、金属和/或碳纤维形成。
82.当上连接件或下连接件包括若干个径向水平连接臂并且由工程木材形成时,所述连接件优选包括若干个重叠的、具有粘合在一起的不同面板取向的工程木材层。
83.例如,水平结构元件可以是梁或工字梁,在支撑所述梁或工字梁的每个结构节点上,具有包括至少一个第二支座的区域,至少一个第二支座被插入在竖直结构元件的中空内部中。
84.梁或工字梁可以是穿过结构节点的梁,在梁的中间区域形成的第二支座插入竖直结构元件的中空内部。所述梁可以穿过不同竖直结构元件的多个对齐的结构节点,该梁具有若干个第二支座,这些第二支座限定在插入不同竖直结构元件的中空内部的若干中间区域中。特别是如果连续的对齐的竖直结构元件之间的空间用竖直墙板被封闭时,支撑在连续的彼此靠近的对齐的竖直结构元件上的梁(例如小于1m或小于0.5m)可以被视为结构墙。
85.工字梁提供了对材料的最佳利用,因为工字梁更坚固、更耐用,与其他类型的梁相比,使用更少的材料因此更轻、更便宜。
86.优选地,梁或工字梁的第二间隔件是一个或若干个中央竖直板,也就是说,板条的主表面位于竖直位置,将上水平板和下水平板连接在一起,上水平板和下水平板的主表面大部分位于水平位置。
87.或者,梁或工字梁的第二间隔件可以例如由以下部件形成:重叠的水平板条(例如若干个堆叠的水平板)、和/或具有彼此平行的定向纤维的若干个堆叠的水平板、和/或具有在连续板材中竖直方向分布的定向纤维的若干个堆叠的水平板;或者,可以由工程木材或金属的三角形条形成。
88.梁或工字梁可以是后应力梁,在其相对两端之间包括至少一个后应力缆绳(post-stressed cable)。可选地,多个对齐的连续梁可以是后应力梁,包括至少一个沿所有所述连续梁穿过的连续后应力缆绳。
89.所述至少一个梁的相对两端将至少一个后应力缆绳保持在与上水平板相邻的上部位置,并且所述至少一个梁的位于所述相对两端之间的中心区域将至少一个后应力缆绳保持在与下水平板相邻的下部位置中。
90.根据该解决方案,所述后应力缆绳覆盖从一端到相对端的梁的整个纵向,所述后应力缆绳被保持在限定多边形或拱形形状的张力下,后应力缆绳的中心区域与梁的下水平板的中心区域相邻,后应力缆绳的相对两端与梁的上水平板的端部相邻,增加了梁的整体抗载荷性。
91.可选地,多个连续梁为后应力梁,包括至少一个沿所有所述连续梁穿过的连续后应力缆绳,每个梁的相对两端将至少一个后应力缆绳保持在与上水平板相邻的上部位置,并且每个梁的中心区域位于所述相对两端之间,将至少一个后应力缆绳保持在与下水平板相邻的下部位置,允许使用相同的后应力缆绳对多个连续梁进行后张紧(post-tensioning)。
92.或者,所述多个连续梁是后应力梁,每个梁包括至少一个缆绳套筒,每个梁的相对两端将至少一个缆绳套筒保持在与上水平板相邻的上部位置,并且每个梁的中心区域位于所述相对两端之间,将至少一个缆绳套筒保持在与下水平板相邻的下部位置,其中每个梁的每个缆绳套筒通过套筒连接件与所述多个连续梁的连续的梁的缆绳套筒连接,并且其中所述多个连续梁包括至少一个连续的后应力缆绳,该缆绳沿着所有所述连续梁穿过相应缆绳套筒,该缆绳套筒通过所述套筒连接件彼此连接。
93.通过这种方式,缆绳套筒可以预先安装在每个梁上,一旦梁安装完毕,所述缆绳套筒可以通过套筒连接件而彼此连接,然后,后应力缆绳可以通过所述缆绳套筒被插入并且被后张紧。
94.或者,水平结构元件可以是板材,其具有包括插入竖直结构元件的中空内部的至少一个第二支座的区域,在支撑所述板材的每个结构节点上,板材包括与所述第二支座相邻的至少一个竖直通孔,竖直结构元件的一个竖直支柱穿过该竖直通孔。
95.板材可以同时被支撑在不同竖直结构元件的若干个结构节点上,板材包括插入每个竖直结构元件的中空内部的具有至少一个第二支座的部分。该板材将包括至少一个与每个第二支座相邻的竖直通孔,竖直结构元件的一个竖直支柱穿过该竖直通孔。
96.在这种情况下,第二间隔件可以包括一个或若干个中央竖直板或多个沿正交方向布置的中央竖直板和/或刚性连接上下水平板的硬质泡沫。中央竖直板是其主表面在竖直方向上的板。或者,这些第二间隔件也可以是在一个方向或两个正交方向上的堆叠水平板。
97.根据一实施例,板材可以是后应力板材,包括彼此平行或沿两个交叉方向设置的多个板材后应力缆绳。
98.或者,多个对齐的连续板材可以是后应力板材,包括彼此平行或沿两个交叉方向设置的多个连续板材后应力缆绳,多个所述板材后应力缆绳中的至少一部分板材后应力缆绳沿所有所述连续板材穿过。
99.优选地,在至少一个结构节点中,连接到所述结构节点的至少一个水平结构元件的上水平板和下水平板与竖直结构元件的竖直支柱隔开一间隙距离,并且第一支座和第二支座被配置为减少或避免弯曲力的传递,从而在水平结构元件与竖直结构元件之间形成铰接接头。在这种情况下,竖直载荷通过重叠并支撑在竖直结构元件的第一支座上的第二支座从水平结构元件传递到竖直结构元件,但不提供刚性附接,从而避免了弯曲力的传递。
100.当水平结构元件附接到上连接件和下连接件时,所述上连接件和下连接件也通过所述间隙距离与竖直支柱隔开,从而避免弯曲力通过其传递。
101.本领域技术人员将完全了解多种不同的连接,这些连接将避免弯曲力的传递。例如,为了避免弯曲力的传递,第一支座和第二支座提供竖直下降方向上的力的传递,但是完全或大部分阻止或防止竖直上升方向或水平方向上的力的传递。
102.或者,在至少一个结构节点中,连接到所述结构节点的至少一个水平结构元件的上水平板和下水平板分别连接到竖直支柱的相对的竖直侧,将弯曲力传递到竖直支柱,在水平结构元件与竖直结构元件之间形成刚性连接。可以直接产生,或者通过上连接件和/或下连接件和/或通过填充所述间隙距离的硬化粘合剂产生所述连接。
103.当水平结构元件连接到上连接件和下连接件时,所述上连接件和下连接件也可以附接到竖直支柱的相对的竖直侧,传递一对相对的水平力,将弯曲力传递到竖直结构元件。
104.在这种情况下,下水平板或附接到所述下水平板的下连接件将被压靠在竖直结构元件的一个或若干个竖直支柱的竖直侧,向其传递水平压力,上水平板或连接到所述上水平板的上连接件将被压靠在一个或若干个竖直支柱的另一个竖直侧,所述竖直侧与附接到之前提到的下水平板的竖直侧相对(opposed to),向其传递与之前提到的水平压缩力相对且高于之前提到的水平压缩力的水平压缩力。所述一对相对的水平力将弯曲力传递给竖直支柱,在水平结构元件与竖直结构元件之间产生刚性附接。
105.在这种情况下,第一支座和第二支座可以配置为避免传递弯曲力或者配置为传递弯曲力。
106.根据本实施例的一些示例,所述接收水平压缩力的相对的竖直侧是在竖直结构元件的中空内部彼此面对的竖直侧、是两个不同竖直支柱的竖直侧、或者是同一竖直支柱的相对的竖直侧、或者是不同竖直支柱的竖直侧,所述竖直侧位于竖直结构元件的外周。
107.根据一个实施例,至少一个水平结构元件可以同时被支撑在不同竖直结构元件的多个结构节点上。
108.同一板层的水平结构元件可以是横向相邻的板材。这些相邻的板材可以例如通过以下部件的附接而彼此连接:
109.一个板材的上水平板的周边区域,通过互补的交错台阶部或通过介入的接头连接件,叠放地直接附接到另一个横向相邻的板材的上水平板的周边区域,以传递水平载荷;和/或
110.一个板材的上水平板的周边区域,通过互补的交错台阶部或通过介入的接头连接件,叠放地直接附接到另一个横向相邻的板材的上水平板的周边区域,以传递水平牵引载荷,以及一个板材的下水平板的周边区域,附接到另一个横向相邻的板材的下水平板的周边区域,以传递水平载荷。
111.据此,同一板层的不同水平结构元件(通常是不同的板材)可以彼此横向地附接,以形成连续的板层。相邻水平结构元件之间的附接提供了结构连续性,由于它们之间的载荷传递,增加了水平结构元件的性能。当水平结构元件是板材时,可以直接通过所述相邻板材的周边区域或者通过将所述相邻板材连接在一起的接头连接件来产生连接。
112.该板材可以仅通过其相对两端的周边区域连接到相邻板材,从而获得与相邻板材具有单向结构连续性的板材。或者,板材可以通过板材的四个侧面的周边区域连接到相邻的板材,获得与相邻板材的双向结构连续性。
113.无论水平结构元件是板材还是梁,均提出了一个附加实施例,该实施例可以独立
于上述实施例实施(即,竖直结构元件不同于上述实施例,或水平结构元件与竖直结构元件之间的连接不同于上述连接),或可以与任何提出的实施例自由组合,提供不同的解决方案,可以作为分案应用的基础。本实施例针对由工程木构件形成的工程木结构系统,包括:
114.若干水平结构元件,由间隙距离隔开,每个水平结构元件包括至少一个第二支座,该第二支座被支撑并竖直重叠在一个竖直结构元件的至少一个第一支座上,每个水平结构元件由上水平板和下水平板组成,该上水平板和该下水平板彼此面对、在竖直方向上彼此隔开,并通过被包括在所述上水平板与下水平板之间的第二间隔件彼此刚性连接;
115.至少一个板材段,被放置于水平结构元件之间并被支撑在水平结构元件上,该板材段覆盖水平结构元件之间的间隙距离并限定板层,该板材段由上水平板和下水平板组成,该上水平板和该下水平板彼此面对、在竖直方向上彼此隔开,并通过被包括在所述上水平板与下水平板之间的第三间隔件彼此刚性地连接。
116.第三间隔件可以具有与上述第二间隔件相同的可能实施例。
117.至少一个板材段可以通过包括在所述板材段中的第三支座而支撑在水平结构元件上。所述第三支座可以是:
118.板材段的上水平板的周边区域,通过互补的交错台阶部或通过接头连接件,直接附接到周围水平结构元件的上水平板,以传递水平牵引载荷;和/或
119.板材段的上水平板的周边区域,通过互补的交错台阶部或通过接头连接件,直接附接到周围水平结构元件的上水平板,以传递水平牵引载荷,板材段的下水平板的周边区域,通过互补的交错台阶部或通过介入的连接件,直接附接到周围水平结构元件的下水平板的周边区域,以传递水平压缩载荷;和/或
120.板材段的上水平板的周边区域,通过互补的交错台阶部或通过接头连接件,直接附接到其它相邻的板材段的上水平板,以传递水平牵引载荷,板材段被支撑在至少一个水平结构元件上;
121.板材段的上水平板的周边区域,通过互补的交错台阶部或通过接头连接件而直接附接到其它相邻的板材段的上水平板,以传递水平牵引载荷,板材段被支撑在至少一个水平结构元件上,板材段的下水平板的周边区域,通过互补的交错台阶部或通过介入的连接件,直接附接到相邻的板材段的下水平板的周边区域,以传递水平压缩载荷。
122.每个板材段可以通过竖直重叠并连接到水平结构元件的第三支座而附接到水平结构元件。例如,第三支座可以是板材段的下水平板的一区域或加强区域、或者是板材段的向下暴露表面、重叠并附接到至少一个水平结构元件的上水平板或水平结构元件的向上暴露表面的第三间隔件的暴露部分。
123.当水平结构元件是板材时,介入的板材段的所述上水平板可以与所述平板的上水平板齐平。可以通过彼此连接的板材的部分重叠的周边区域(例如通过交错的台阶部)产生该连接。
124.板材段可以仅通过其相对两端的周边区域连接到相邻板材,从而获得与相邻板材具有单向结构连续性的板材段。可选地,板材段可以通过板材段的四个侧面的周边区域连接到相邻的板材,从而获得板材段与相邻板材的双向结构连续性。
125.当水平结构元件是梁时,介入的板材段的上水平板可以重叠并附接到梁的上水平板上,并且优选地,被放置于同一梁的相对两侧上的相邻的板材段的上水平板可以彼此连
接,在相邻的板材段之间传递牵引载荷。
126.在这种情况下,板材段可以仅通过其相对两端的周边区域连接到相邻的板材段,从而获得与相邻的板材段具有单向结构连续性的板材段。可选地,板材段可以通过板材段的四个侧面的周边区域而连接到相邻的板材段,从而获得板材段与相邻的板材段的双向结构连续性。
127.通过设置在上水平板的周边区域的互补重叠交错台阶部或通过连接件,将板材段的上水平板直接连接到相邻的板材段的上水平板,以在其间传递水平牵引载荷,并且/或者通过设置在下水平板周边区域的互补重叠交错台阶部或通过连接件,将板材段的下水平板直接连接到相邻的板材段的下水平板,以在其间传递水平压缩载荷。
128.板材段可以通过限定在板材段的上水平板的面向下的表面中的第三支座而被支撑在水平结构元件的上水平板上,并且/或者通过第三支座而被支撑在水平结构元件的下水平板上和/或被支撑在水平结构元件的第二间隔件上。
129.当板材段被支撑在梁上时,板材段可以被放置于梁上方,第三支座被限定在板材段的下水平板或第三间隔件中,所述第三支座被支撑在梁的上水平板上并附接到梁的上水平板上。
130.或者,可以将梁至少部分地嵌入结构板层中,从而减少整体厚度,并且可以通过设置上水平板的周边区域中的互补重叠交错台阶部或通过连接件,将位于梁的相对两侧的相邻板材段彼此直接连接,以在其间传递水平牵引载荷。板材段的下水平板也可以通过设置在下水平板的周边区域中的互补重叠交错台阶部或通过连接件直接附接到相邻板材段的下水平板,以在其间传递水平压缩载荷。所述连接件可以集成在梁中或者可以穿过所述梁。
131.梁、板材、板材段的构造及其通过周边区域的连接可以独立于水平结构元件与竖直结构元件的连接来实施,因此这些特征可以作为分案申请的基础。
132.优选地,竖直结构元件具有由两个竖直支柱限定的正方形或矩形横截面,每个支柱覆盖竖直结构元件的两个角,从而限定结构节点的中空内部的两个入口。两个不同的水平结构元件可以通过所述入口插入中空内部,或者一个单独的水平结构元件可以穿过中空内部,通过所述两个入口伸出。
133.或者,竖直结构元件由三个竖直支柱限定,一个竖直支柱覆盖竖直结构元件的两个角,其他两个竖直支柱被放置于竖直结构元件的剩余两个角上,限定结构节点的中空内部的三个入口。
134.可选地,竖直结构元件由被放置于竖直结构元件的四个角上的四个竖直支柱限定,该竖直支柱限定了结构节点的中空内部的四个入口。
135.一些彼此连接的工程木构件之间可能存在公差间隙,或者当没有剪切载荷通过所述硬化粘合剂传递时,填充有硬化粘合剂的其间具有高达25mm的公差间隙,或者当剪切载荷通过所述硬化粘合剂传递时,填充有硬化粘合剂的其间具有高达1mm的公差间隙。
136.应当理解,参考几何位置(例如平行、垂直、相切等)允许该术语定义的理论位置有
±5°
偏离。
137.本发明的其他特征从以下实施例的详细描述中的得以体现。
附图说明
138.参照附图从以下对实施例的详细描述中,将更全面地理解前述及其他优点和特征,这些描述是说明性的,而非限制性的,其中:
139.图1a示出了在建造中使用本发明的工程木结构系统的建筑物的立体图,该图示出了十六个竖直结构元件的方形矩阵,这些竖直结构元件连接在一起以支撑完全被板材段覆盖的第一结构板层,并支撑与第一结构板层重叠的第二结构板层的梁矩阵,竖直结构元件从所述第二结构板层向上突出,准备支撑第三结构板层的梁矩阵;
140.图1b示出了根据一实施例的在建造中使用该工程木结构系统的建筑物的立体图,其中建筑物的一半具有独立的竖直结构元件,建筑物的另一半具有由对齐的竖直结构元件形成的结构墙;
141.图1c示出了根据一实施例在建造中使用该工程木结构系统的建筑物的立体图,其中水平结构元件是板材,每个板材连接到一个或两个结构节点,并且包括被置于其间并被支撑到结构节点的板材段,所述板材限定出板层;
142.图2a示出了根据一个实施例的包括两个平行的中央竖直板材的梁;
143.图2b示出了图2a的梁的分解图;
144.图3a示出了图2a所示的梁的替代实施例,包括在两个平行的中央竖直板之间所包括的后应力缆绳;
145.图3b是图3a的分解图;
146.图4是竖直结构元件段的分解图和立体图,该竖直结构元件段包括四个竖直支柱段、竖直结构元件间隔件和用于接收和支撑四个汇聚梁的四个第一支座;
147.图5a示出了结构系统的节点的组装步骤的立体图,其中两个对齐的梁连接到竖直结构元件段,该竖直结构元件段包括两个竖直支柱段和两个第一支座,其中一个梁连接到所述第一支座中的一个,并且为了清楚起见,该一个梁被分开;
148.图5b示出了图5a所示的同一节点的另一组装步骤,其中两个汇聚梁都被支撑在第一支座上,并且其中上连接件、下连接件和随后的竖直结构元件段以分解图被示出;
149.图5c示出了完全组装的图5a和图5b所示的节点,其中两个连续的竖直结构元件段具有彼此粘附的各自的竖直支柱段,从而产生连续的竖直结构元件;
150.图6a示出了除了以下节点以外与图5b相当的视图,其中四个汇聚梁被支撑在同一竖直结构元件段的四个第一支座上,其中连续对齐的竖直支柱段通过围绕节点的四个竖直连接件而彼此连接;
151.图6b示出了图6a所示的完全组装的节点,其中两个连续的竖直结构元件段具有各自的竖直支柱段,这些竖直支柱段通过所述竖直连接件而彼此粘附,从而产生连续的竖直结构元件;
152.图6c示出了穿过图6b所示结构节点的两个竖直连接件的竖直横截面,其中穿过多个所述竖直连接件中的一个的竖直载荷传递被示为竖直箭头,并且其中竖直连接件与竖直结构元件段之间的公差间隙被示为填充有硬化的粘合剂;
153.图6d示出了穿过图6b所示的结构节点的下连接件的水平横截面,其中由四个汇聚的下水平板对下连接件的压缩被示为箭头,并且其中下连接件与水平结构元件之间的公差间隙被示为填充有硬化的粘合剂;
154.图6e示出了穿过图6b中所示的结构节点的上连接件的水平横截面,其中右侧的牵引载荷大于左侧的牵引载荷,产生净右侧牵引载荷,该净右侧牵引载荷由竖直连接件传递到竖直结构元件左侧的两个竖直支柱,并且其中上连接件与竖直支柱之间的公差间隙被示出为填充有硬化的粘合剂;
155.图6f示出了图6a的替代实施例,其中第一支座从竖直结构元件向外突出,并且汇聚的水平结构元件之间的空间略微更大,包括更大的下连接件;
156.图6g示出了根据替代实施例的图6a所示的节点,根据该实施例,竖直连接件不包括交错的台阶构造,并且根据该替代实施例,水平结构元件的第二间隔件是堆叠在上板与下板之间的重叠水平板;
157.图6h示出了根据替代实施例的图6a所示的节点,根据该实施例,竖直连接件以及上连接件和下连接件由金属或碳纤维形成,并且不包括交错的台阶构造,并且根据该替代实施例,水平结构元件的第二间隔件是堆叠在上板与下板之间的重叠的水平板;
158.图7a示出了结构系统的节点的组装步骤的立体图,其中一个板材包括下水平板、上水平板和由交叉肋限定的第二间隔件,该板材包括在其中心的四个竖直通孔,并且连接到一个竖直结构元件段,该竖直结构元件段包括四个竖直支柱段以及四个第一支座,每个竖直通孔上有一个支柱段;
159.图7b示出了完全组装的图7a所示的节点,其中两个连续的竖直结构元件段具有各自的竖直支柱段,这些竖直支柱段通过所述竖直连接件而彼此粘附,从而产生连续的竖直结构元件;
160.图8a示出了除了以下节点以外相当于图5b所示的实施例,其中三个梁汇聚在同一竖直结构元件段上,该竖直结构元件段包括三个第一支座、两个对齐的梁和垂直于另外两个梁的一个梁,并且其中上连接件包括三个水平连接臂;
161.图8b示出了图8a所示的节点,还包括以分解位置示出的竖直连接件,该竖直连接件被粘附到竖直结构元件的两个连续的竖直支柱段的竖直支柱表面;
162.图9a示出了安装在其中,由三个板材段形成,具有一个板材段的梁矩阵的立体图,中央板材段以分解图示出;
163.图9b示出除了安装在梁的矩阵上的三个板材段以外与图9a相同的情况,第二肋接头和上薄板接头以分解图示出;
164.图9c是一个梁和被支撑在所述梁上的两个相邻板材段的分解剖视图;
165.图9d是除了处于组装位置以外与图9c相同的视图,其中两个相邻板材段的上水平板和下水平薄板彼此连接;
166.图9e、图9f和图9g示出了被支撑在梁上的两个相邻板材段的三个替代实施例的横截面,不同于图9d所示的实施例;
167.图10示出了一个结构板层的梁矩阵的立体图,包括在结构板层内布置板材后张紧缆绳的示意图,为了清楚起见,示出了每个板材段的仅两个第一和第二肋;
168.图11示出了结构墙的立体图,该结构墙包括被支撑在多个对齐的竖直结构元件上的梁,每个竖直结构元件包括两个竖直支柱和两个竖直连接件,该梁包括带有用于门开口的附加下水平板的加强部分,并且该梁的一端通过上连接件和下连接件与另外两个梁连接。
169.在附图上,涂有粘合剂的表面添加了阴影。
具体实施方式
170.参照附图从以下对实施例的详细描述中,将更全面地理解前述及其他优点和特征,这些描述是说明性的,而非限制性的。
171.根据一个实施例,本发明的工程木结构系统可以用于建造具有多个堆叠的结构板层(例如在五个结构板层与二十个结构板层之间)的多层建筑,其中每个竖直结构元件10是与两个、三个或四个水平结构元件120、20连接的独立的竖直结构元件,所述水平结构元件120、20以梁20的形式汇聚在每个结构板层的所述竖直结构元件10的结构节点上。在这些建筑物中,结构节点优选是将梁和竖直结构元件连接在一起的刚性节点。类似地,水平结构元件可以是连接到竖直结构元件10的结构节点的一个或若干板材120。
172.或者,建筑物可以包括覆盖建筑物的整个高度的刚性元件,例如刚性核心(通常为楼梯或电梯外壳)或将不同层的一些结构节点连接在一起的对角元件(diagonal elements)。
173.所提出的工程木结构系统也可以用于建造具有结构墙的多层建筑(例如气球或平台框架建筑),在此所述结构墙由支撑一个连续的水平结构元件的一系列平行对齐的竖直结构元件形成,其形式为梁或板材。
174.如图1b所示,所提出的工程木结构系统还允许将结构墙(由支撑一个梁的对齐的竖直结构元件形成)和独立的竖直结构元件组合在一起的混合结构,在这种情况下,结构墙可以作为独立的竖直结构元件的刚性核心,在这种情况下,结构节点的刚性是可选的。
175.在图1a中,示出了部分建造的建筑物的示例,其中所有水平结构元件是彼此正交的水平梁20,为每个结构板层限定了梁20的正方形矩阵。
176.如图2a和图2b所示,每个梁20包括彼此平行的一个上水平板21和一个下水平板22,该上水平板和该下水平板间隔一定距离并通过第二间隔件23彼此连接,在本实施例中,第二间隔件是两个平行的中央竖直板,垂直于并粘附于所述上水平板21和下水平板22,从而提供了具有双中央竖直板的工字梁20。这种形状在抗载荷性、成本和重量之间具有最佳关系。
177.在本实施例中,上水平板21和下水平板22(主要抵抗平行于其主纵向的载荷)由刨片层积材形成。
178.两个平行的中央竖直板均具有两个端部23a。每个端部23a(在本示例中由诸如胶合板的耐久工程木材形成)与支撑梁20的一个竖直结构元件10相邻,所述两个平行的中央竖直板在两个端部23a之间的其余部分在本示例中由更便宜且更耐久的工程木材(诸如定向刨花板)形成,因为在该中央部分上的载荷远小于在端部23a中的载荷。
179.例如,如图4和图5a所示,每个竖直结构元件10包括用于被支撑在所述竖直结构元件10上的每个水平结构元件的第一支座11,水平结构元件包括被配置为支撑在所述第一支座11上的一个第二支座。
180.当减小的载荷从水平结构元件传递到竖直结构元件10时,例如当梁20被支撑在多个对齐的竖直结构元件10上时,例如,如图11所示,梁20可以通过限定在下水平板22中的第二支座被支撑在每个竖直结构元件10的第一支座11上,在竖直方向上压缩所述下水平板
22,这是次优的,但足以抵抗这种减小的载荷。
181.当从梁20传递到竖直结构元件10的载荷很大时,例如,当3m至8m长的梁仅其两端被支撑在竖直结构元件10上时,每个梁20的所述两个中央竖直板的端部23a被竖直地支撑在所述第一支座11上,将竖直载荷从梁20沿平行于中央竖直板的主表面的方向传递到竖直结构元件10,这对于载荷传递是最佳的。
182.由于这种载荷传递对中央竖直板的所述端部23a产生压缩载荷和剪切载荷,所述端部23a优选由包括不同方向的面板纤维(veneer fibers)的工程木材(例如胶合板)制成。
183.在图中所示的示例中,每个第一支座11可以包括垂直于待支撑的中央竖直板的两个竖直且平行的板,每个板在两个水平支撑区域之间包括一个中央凹口。每个支撑区域旨在与待支撑的梁20的两个中央竖直板中的一个接触,并且中央凹口旨在容纳被支撑在所述第一支座11上的梁20的下水平板22的端部22a,以防止所述端部22a与第一支座11之间的接触。可选地,第一支座11是附接到竖直支柱的工程木块。
184.根据图中所示的实施例,每个竖直结构元件10包括沿建筑物的整个纵向连续的多个竖直支柱12,所述竖直支柱12在水平方向上被放置于所述支柱12之间并粘附到所述支柱12的竖直结构元件间隔件14隔开,从而产生中空的竖直结构元件10。竖直结构元件10的支柱12之间的间隔允许汇聚在所述竖直结构元件10上的所有梁的端部(包括相应的中央竖直板的端部23a)插入竖直结构元件10的支柱12之间的所述空间中,从而允许围绕梁20的端部的支柱12的竖直连续性。
185.第一支座11还被包括在支柱12之间并粘附到该支柱上,所述第一支座11介于中空竖直结构元件内的支柱12之间并连接到该支柱,从而允许在靠近竖直结构元件10的几何中心的区域内将载荷从梁20传递到竖直结构元件10,从而减少了竖直结构元件10上产生的弯曲载荷。
186.通过所述第一支座11从梁20传递到竖直结构元件10的载荷被集中在所述支柱12上,从多个结构板层被积聚并传导到支撑所述竖直结构元件10的地基。
187.汇聚在同一竖直结构元件10上的同一结构板层的多个梁20至少通过上连接件40和下连接件50彼此连接,如图5b至图8b所示。
188.上连接件40是平坦的水平薄板,包括与汇聚在所述竖直结构元件10上的同一结构板层的梁20一样多的水平连接臂41,所述水平连接臂41的角度分布与汇聚在所述竖直结构元件10上的梁20的角度分布一致。
189.每个水平连接臂41被粘附到被支撑在所述竖直结构元件10上的一个梁20的上水平板21的端部21a。所述上连接件40在汇聚在所述竖直结构元件10上的所有梁20的上水平板21之间传递载荷。
190.根据图中所示的一优选实施例,每个上水平板21的端部21a和粘附于其上的水平连接臂41包括彼此耦合和粘附的互补的凹进交错台阶部,每个台阶部是与上水平板21的上侧主表面平行的平面。通过凹进交错台阶部的所述连接产生了载荷的分布式传递,并且还允许上连接件41与梁20的上水平板21的所述上侧主表面齐平。所述上连接件40优选由包括不同方向的面板纤维的工程木材(例如胶合板)形成。
191.下连接件50包括锥形块,例如倒置的截头棱锥形,沿下降方向紧密地插入汇聚在同一竖直结构元件20上的同一结构板层的梁20的下水平板22的端部22a之间。所述下连接
件50在同一结构板层的汇聚梁20的下水平板22之间传递载荷。
192.每个下水平板22可以包括加强件,该加强件粘附在梁20的在两个中央竖直板之间的端部22a上,增加了与下连接件50接触的下水平板22的所述端部22a的厚度和抗载荷性。
193.如图5b、图6a和图8a所示,在汇聚梁20的端部之间,所述下连接件50为锥形块,其被插入到在构成所述竖直结构元件10的竖直支柱12之间所限定的中空竖直结构元件10的中心,所述下连接件50被压缩在同一结构板层的汇聚梁20的下水平板22的端部22a之间。
194.可选地,每个梁20还可以通过至少一个由竖直的工程木薄板形成的竖直连接件60而连接到竖直结构元件10,如图7a至图8b所示。
195.在结构节点的下方和上方,每个竖直连接件60被粘附在竖直结构元件10的一个竖直支柱12的一个竖直支柱表面10a上。
196.所述竖直连接件60将剪切、弯曲和扭转载荷从梁20传递到竖直结构元件10的支柱12,并且优选由包括不同方向的面板纤维的工程木材(例如胶合板)制成。
197.单个连续竖直结构元件10的每个支柱12通常由多个彼此刚性连接的连续的竖直支柱段13组成,每个竖直支柱段13的高度与连续结构板层之间的距离相同。
198.根据图5b和图5c所示的实施例,构成同一支柱12的两个连续的竖直支柱段13在其两端包括互补的凹进交错台阶部,这些台阶部彼此耦合和粘附,从而提供了竖直连续性和负载的竖直传递。
199.根据图7a至图8b所示的替代实施例,构成同一支柱12的两个连续的竖直支柱段13通过竖直连接件60彼此连接,该竖直连接件60粘附到放置在梁20下方的竖直支柱段13的竖直支柱表面10a和放置在梁20上方的竖直支柱段13的竖直支柱表面10a上。
200.优选地,每个所述竖直支柱段13通过与包括在竖直支柱段13和竖直连接件60中的竖直支柱表面10a平行的互补的凹进交错台阶部而连接到竖直连接件60,以提供分布式载荷传递。所述互补的凹进交错台阶部提供了竖直连续性和载荷的竖直传递。
201.在一些情况下,优选将具有不同横截面积(通常较低的竖直支柱段13具有较大的横截面积以承受较大的累积载荷)的竖直支柱段13连接在一起,从而产生截面增大和抗载荷性增大的竖直结构元件10。
202.关于一个或若干个梁20与一个竖直结构元件10的一个结构节点之间的连接所描述的所有实施例也适用于一个或若干个板材120与竖直结构元件10的结构节点之间的连接,例如如图7a和图7b所示。
203.在这些示例中,板材120在其中心区域包括与竖直结构元件被支撑处的竖直支柱一样多(在本示例中为四个)的方形竖直通孔,在通孔之间限定了分支部分,该分支部分容纳在竖直结构元件的中空内部。显而易见的是,当若干个板材120被支撑在同一结构节点上时,每个板材120上的竖直通孔的数量仅仅是被支撑的竖直结构元件的竖直支柱总数的一部分,并且所述通孔将与板材120的边缘或拐角相邻。
204.在图7a和图7b所示的示例中,板材120的第二间隔件23是交叉肋的阵列,第二支座包括使所述第二间隔件更密集分布的区域。在本示例中,水平结构元件的上板还包括由上板的加厚部分限定的加强件,与在竖直通孔之间限定的分支部分一致,用于提高上板在所述区域的水平抗载荷性。
205.在同一结构板层的四个正交梁20之间限定的框架由被支撑在所述梁20上的板材
段30覆盖。
206.每个板材段30包括彼此平行的上水平板33和下水平板34,并通过彼此平行的第一肋31和与第一肋31垂直的第二肋32而彼此连接,第一肋31和第二肋32介于所述上水平板33与所述下水平板34之间。
207.上水平板33大于在支撑板材段30的所述梁20之间限定的中空空间的占地面积。上水平板33包括被支撑在所述梁20的上水平板21上并粘附于上该水平板的周边区域。
208.上水平板33例如通过设置在彼此连接的相邻板材段30的两个上水平板33的上水平板33的周边区域中的互补的凹进交错台阶部,或者通过粘附到彼此连接的相邻板材段30的两个上水平板33的上水平板33的周边区域的上薄板连接件36而连接到相邻板材段30的上水平板33。在这种情况下,上薄板连接件36是将两个上水平板33的周边区域连接在一起的细长板条(slat),优选地,所述细长板条插入所述周边区域的凹陷区域中并且与上水平板33齐平,如图1所示。
209.下水平板34等于或小于支撑板材段30的所述梁20之间限定的中空空间的占地面积。所述下水平板34包括周边区域,该周边区域通过下薄板连接件35粘附到周围的梁20,优选地粘附到所述梁20的周围的中央竖直板,在本示例中,该下薄板连接件是例如通过彼此粘附并粘附到中央竖直板的互补的凹进交错台阶部而粘附到下水平板34的周边区域的板条。
210.在本实施例中,梁20的至少一个中央竖直板是两个平行的中央竖直板,其间包括压缩构造,以从粘附在同一梁20的两侧的两个不同板材段的下薄板连接件35之间传递载荷。在该示例中,压缩构造是介于两个平行的中央竖直板之间的横向肋,垂直于所述两个中央竖直板,并且平行于两个相邻板材段30的下水平板34并且优选地与该两个相邻板材段的下水平板共面。
211.所提出的板材段30可以分为三个相邻且共面的板材段30a、30b和30b,每个板材段约占板材段30的总面积的三分之一,每个板材段30a、30b和30c包括上水平板33的一部分、下水平板34的一部分、多个第一肋31和所有第二肋32的一部分,所述三个板材段30a、30b和30c通过板材接头彼此连接。
212.对于每个单个第二肋32,每个板材接头包括上薄板接头、下薄板接头和第二肋接头。
213.在与两个彼此连接的相邻板材段30a、30b、30c之间的边缘相邻的连接区域中,上薄板接头包括上薄板接头连接件37,该上薄板接头连接件例如通过设置在上薄板接头连接件37和相邻上水平板的连接区域中的互补的凹进交错台阶部而粘附到上水平板33的两个相邻部分上,所述互补的凹进交错台阶部彼此耦合和粘附。
214.在与两个彼此连接的相邻板材段30a、30b、30c之间的边缘相邻的连接区域中,下薄板接头包括设置在下水平板34的两个相邻部分上的互补的凹进交错台阶部,所述互补的凹进交错台阶部彼此耦合并粘附。
215.或者,在与两个彼此连接的相邻板材段30a、30b、30c之间的边缘相邻的连接区域中,所述下薄板接头包括下薄板连接件,该下薄板连接件粘附到下水平板34的两个相邻部分。
216.在与两个彼此连接的相邻板材段30a、30b、30c之间的边缘相邻的连接区域中,每
个第二肋接头包括设置在第二肋32的两个相邻部分上的互补的凹进交错台阶部,所述互补的凹进交错台阶部彼此耦合并粘附。
217.可选地,在与两个彼此连接的相邻板材段30a、30b、30c之间的边缘相邻的连接区域中,每个第二肋接头包括第二肋连接件39,在这种情况下为粘附到第二肋32的两个相邻部分的由工程木材形成的小平片,从而在通过其连接的第二肋32的部分之间提供结构连续性。
218.通常,三个板材段30a、30b和30c彼此相邻安装,通过上水平板33的周边区域将所述板材段30a、30b和30c支撑在周围的梁20上,并且相应的下水平板部分通过下薄板接头而彼此连接。然后,不同板材段30a、30b和30c的第二肋32的部分通过第二肋接头彼此连接。最后,上水平板部分通过粘附于其上的上薄板接头连接件37而彼此连接。
219.根据另一个实施例,每个板材段30是后应力板材段,该后应力板材段包括平行于第一肋31的若干板材后应力缆绳73,每个板材后应力缆绳73在张力下延伸穿过板材段30,具有与上水平板33的周边区域相邻的相对两端,并具有与板材段30的下水平板34相邻的中心区域,从而增加板材段30的整体结构抗载荷性。
220.可选地,板材段还包括与第二肋32平行的若干板材后应力缆绳73,从而提供板材段30的双向后张紧。
221.当多个连续的板材段30是后应力板材段时,多个板材后应力缆绳73中的至少一部分板材后应力缆绳73可以沿着所有所述连续的板材段30连续。在这种情况下,板材后应力缆绳73从一个板材段30延伸到介于所述相邻板材段30之间的梁20上方的相邻的一个。
222.还尝试将所述板材后应力缆绳73插入到板材缆绳套筒中,每个板材段30包括一个板材缆绳套筒,用于每个板材后应力缆绳73重现其路径,相邻板材段30的板材缆绳套筒通过套筒连接件而彼此连接,所述套筒连接件被放置在介于相邻板材段30之间的梁20上方。以这种方式,在将所述板材段30安装在结构系统内之前,可以将板材缆绳套筒安装在板材段中,并且一旦就位,就通过套筒连接件而彼此连接。
223.以类似的方式,每个梁20可以是后应力梁,在其相对两端之间包括至少一个后应力缆绳70,所述至少一个梁20的相对两端将至少一个后应力缆绳70保持在与上水平板21相邻的上部位置,并且所述至少一个梁20的中心区域位于所述相对两端之间,将至少一个后应力缆绳70保持在与下水平板22相邻的下部位置。在图3a和图3b所示的示例中,后应力缆绳70被放置于两个平行的中央竖直板之间,并且梁20包括三个缆绳保持器,其介于所述两个平行的中央竖直板之间并垂直于所述两个平行的中央竖直板。一个缆绳保持器位于梁的中心,将后应力缆绳70保持在其下端,两个缆绳保持器位于梁的相抵两端,分别将后应力缆绳70保持在其各自的上端,限定出v形后应力缆绳70。
224.而且,多个连续梁20可以包括沿所有所述连续梁20穿过的至少一个连续后后应力缆绳70。可选地,所述连续后后应力缆绳70可以被插入预先安装在每个梁20上的一个缆绳套筒中,所有所述连续梁20的缆绳套筒通过套筒连接件而彼此连接。
225.可以理解的是,本发明一个实施例的各个部分可以与其他实施例中描述的部分自由组合,即使没有明确描述所述组合,只要这种组合无害。
226.可以理解的是,本发明一个实施例的各个部分可以与其他实施例中描述的部分自由组合,即使没有明确描述所述组合,只要这种组合在权利要求的范围内,并且这种组合无
害。
227.构成所提出的工程木结构系统的不同子元件可以在工厂被单独制造,运输至建筑工地,然后组装在一起,并使用粘合剂连接,以获得结构。
228.举例来说,构成所提出的系统的子元件可以包括例如水平结构元件、板材段和对应于部分竖直结构元件10的竖直结构元件段,每个竖直结构元件段包括至少一个结构节点、上连接件和下连接件。
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