一种古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置

1.本实用新型涉及一种古建筑木结构窗框的金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，属于传统木结构建筑加固修缮领域。适合传统古建筑木结构建筑结构修复加固需求。


背景技术：

2.在传统古建筑木结构建筑中窗框的连接形式主要是传统榫卯连接。窗框作为房屋主要受力构件之一，会承受各种各样的随机荷载，有时会承受较严重的地震荷载，并且传统木结构窗框连接处承受反复摩擦力的能力较差，面对地震荷载时表现的抗震性能较差，且传统的榫卯连接形式在反复的摩擦作用力情况下易受损，影响其使用寿命。传统的榫卯连接，在连接处摩擦性能较差，时间久易发生破坏，在长期荷载作用和反复的摩擦下经常会出现窗框连接处断裂、受力能力减小，导致其传统木结构窗框的整体性很差。从而导致窗框发生平面外的变形，因此为了解决传统木窗框连接耗能较差，提升其连接处的摩擦能力，提出了一种古建筑木结构窗框的金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种古建筑木结构窗框的金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，在不改变其结构和外貌的情况下将金属榫头与木框进行连接，提高传统木结构窗框的稳定性，使结构耗能能力强，隐蔽性好，摩擦能力强，提高木窗框的使用寿命，从而减少对古建筑木窗结构的加固与修缮，降低维护成本。
4.本实用新型是通过下述技术方案来实现的。
5.根据本实用新型实施例提供的一种古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，包括窗户左右边框、窗户上下木框和窗户中间木框，窗户左右边框连接有金属榫头，窗户上下木框连接有固定式摩擦片，固定式摩擦片通过半嵌入式垫片插入金属榫头中，通过螺栓将金属榫头、半嵌入式垫片和固定式摩擦片连接固定；窗户中间木框与窗户上下木框通过木制榫头连接。
6.优选的，金属榫头包括一个框型连接部和一个板型连接部，框型连接部插入半嵌入式垫片，板型连接部连接窗户左右边框。
7.优选的，框型连接部一端带有倒圆角。
8.优选的，半嵌入式垫片为框型片，固定式摩擦片插入框型连接部中，与金属榫头的板型连接部呈垂直分布。
9.优选的，固定式摩擦片为带有限位台的连接板，上部连接板插入半嵌入式垫片的插孔中，下部连接板连接窗户左右边框，限位台将金属榫头和插入其中的半嵌入式垫片进行定位。
10.优选的，半嵌入式垫片与固定式摩擦片紧密接触。
11.优选的，固定式摩擦片和半嵌入式垫片采用铜质材料。
12.优选的，连接金属榫头、半嵌入式垫片和固定式摩擦片的螺栓上套有碟形弹簧；在
螺栓上垫碟形弹簧垫片，通过碟形弹簧螺母连接固定。
13.优选的，金属榫头涂覆有防腐漆层。
14.优选的，中间木框通过木制榫头嵌入到窗户上下木框中，榫卯处涂抹有防腐漆层。
15.本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
16.1.本实用新型耗能能力强，摩擦力可控。将金属榫头与木结构窗框进行连接，然后固定在木框上，其中的金属榫头在结构振动时，固定式黄铜摩擦片与半嵌入式黄铜摩擦片产生相应的摩擦，金属榫头与其对应螺栓孔的通过固定螺栓进行加固，不会影响古建筑木结构的外观，此项操作耗能能力较强，隐蔽性好，不改变外观。
17.2.木制槽口也涂有相应的防腐漆，可避免过早的腐蚀，而其简单的构造和固定方式可使工人施工时快捷方便。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
19.图1为本实用新型古建筑木结构窗框的金属榫头的整体结构的示意图；
20.图2为本实用新型古建筑木结构窗框的金属榫头的侧视图；
21.图3是本实用新型古建筑木结构窗框的金属榫头的主视图；
22.图4是本实用新型古建筑木结构窗框的金属榫头的分解图；
23.图中的附图标记分别表示：1—窗户上下木框；2—窗户左右边框；3—窗户中间木框；4—左右柱；5—砖墙；6—碟形弹簧；7—固定式摩擦片；8—金属榫头；9—半嵌入式垫片；10—插孔；11—蝶性弹簧螺栓孔；12—摩擦耗能连接装置本体；13—木制榫头；14—碟形弹簧螺母；15—碟形弹簧垫片。
具体实施方式
24.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
25.图2-4给出了一种木结构窗框的金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置示意图，包括窗户上下木框1、窗户左右边框2和窗户中间木框3，窗户左右边框2连接有金属榫头8，窗户上下木框1连接有固定式摩擦片7，固定式摩擦片7通过半嵌入式垫片9插入金属榫头8中，金属榫头8、半嵌入式垫片9和固定式摩擦片7中设有螺栓孔11，通过螺栓穿过螺栓孔11连接固定。还包括连接窗户中间木框3与窗户上下木框1的木制榫头13。
26.其中，固定式摩擦片7和半嵌入式垫片9采用铜质材料。固定式摩擦片宜选用高摩擦材料，半嵌入式垫片嵌入放置在金属榫头内测两面的嵌孔中紧密接触。
27.如图2-4所示，金属榫头8包括一个框型连接部和一个板型连接部，其中框型连接部中部为插孔10，插孔10中用于插入半嵌入式垫片9。框型连接部一端带有倒圆角，板型连接部上设有若干个连接窗户左右边框螺栓孔，板型连接部用于连接窗户左右边框2。
28.半嵌入式垫片9为框型片，框型片端面上设有螺栓孔，半嵌入式垫片9的面积小于属榫头8框型连接部的面积，半嵌入式垫片9的中部设有插孔，其中，半嵌入式垫片9的插孔的宽度略大于固定式摩擦片7的厚度。半嵌入式垫片与固定式摩擦片紧密接触。
29.固定式摩擦片7为带有限位台的连接板，上部连接部带有螺栓孔，下部连接板带有连接窗户左右边框的螺栓孔，固定式摩擦片7上部连接板插入半嵌入式垫片9的插孔10中，固定式摩擦片7与金属榫头的板型连接部呈垂直分布，下部连接板连接窗户左右边框，并通过限位台限位，将金属榫头8和插入其中的半嵌入式垫片9进行定位。
30.连接金属榫头8、半嵌入式垫片9和固定式摩擦片7的螺栓上套有碟形弹簧6；在螺栓上垫碟形弹簧垫片15，通过碟形弹簧螺母14连接固定。
31.如图2-4所示，将金属榫头8的一端嵌入窗户上下木框1，并通过固定螺栓进行连接，并涂有防腐漆，避免木窗框的过早腐蚀老化；然后将半嵌入式垫片9嵌入到插孔10中，另一端与固定式摩擦片7接触进行摩擦，通过套有碟形弹簧6的螺栓穿过中间的蝶性弹簧螺栓孔11，由碟形弹簧螺母14以及碟形弹簧垫片15进行加固；下侧通过固定式摩擦片7与窗户左右边框2进行加固连接，并涂有防腐漆层；窗户中间木框3则通过木制榫头13嵌入到窗户上下木框1中，榫卯处涂抹防腐漆层。
32.在一个具体实施例中，窗户上下木框、窗户左右边框和窗户中间木框的厚度范围采用300～500mm，连接固定式摩擦片、金属榫头和半嵌入式垫片的螺栓孔洞直径取20～22mm，连接窗户左右边框的金属榫头和连接窗户上下木框的固定式摩擦片端槽口螺栓孔洞直径取10～12mm。黄铜垫片的摩擦系数范围应为0.3～0.4。
33.本古建筑木结构窗框的金属榫头嵌入式自复位摩擦耗能连接装置整体结构如图1所示，窗户上下木框1与窗户左右边框2通过摩擦耗能连接装置本体12连接，整体固定在砖墙5上的左右柱4中，该结构稳定性较好，摩擦性能好。
34.本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，包括窗户左右边框、窗户上下木框和窗户中间木框，其特征在于，所述窗户左右边框连接有金属榫头，窗户上下木框连接有固定式摩擦片，固定式摩擦片通过半嵌入式垫片插入金属榫头中，通过螺栓将金属榫头、半嵌入式垫片和固定式摩擦片连接固定；所述窗户中间木框与窗户上下木框通过木制榫头连接。2.根据权利要求1所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，金属榫头包括一个框型连接部和一个板型连接部，框型连接部插入半嵌入式垫片，板型连接部连接窗户左右边框。3.根据权利要求2所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，框型连接部一端带有倒圆角。4.根据权利要求2所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，半嵌入式垫片为框型片，固定式摩擦片插入框型连接部中，与金属榫头的板型连接部呈垂直分布。5.根据权利要求1所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，固定式摩擦片为带有限位台的连接板，上部连接板插入半嵌入式垫片的插孔中，下部连接板连接窗户左右边框，限位台将金属榫头和插入其中的半嵌入式垫片进行定位。6.根据权利要求1所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，半嵌入式垫片与固定式摩擦片紧密接触。7.根据权利要求1-6任一项所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，固定式摩擦片和半嵌入式垫片采用铜质材料。8.根据权利要求1所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，连接金属榫头、半嵌入式垫片和固定式摩擦片的螺栓上套有碟形弹簧；在螺栓上垫碟形弹簧垫片，通过碟形弹簧螺母连接固定。9.根据权利要求1所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，金属榫头涂覆有防腐漆层。10.根据权利要求1所述的古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，其特征在于，中间木框通过木制榫头嵌入到窗户上下木框中，榫卯处涂抹有防腐漆层。

技术总结
本实用新型公开了一种古建筑木结构窗框金属榫头嵌入式摩擦耗能连接装置，包括连接窗户左右边框的金属榫头和连接窗户上下木框的固定式摩擦片，固定式摩擦片通过半嵌入式垫片插入金属榫头中，通过螺栓将金属榫头、半嵌入式垫片和固定式摩擦片连接固定；窗户中间木框与窗户上下木框通过木制榫头连接。该结构提高了传统木结构窗框的稳定性，使结构耗能能力强，隐蔽性好，摩擦能力强，提高木窗框的使用寿命，从而减少对古建筑木窗结构的加固与修缮，降低维护成本。降低维护成本。降低维护成本。


技术研发人员：聂卯哲 张锡成 邱智豪 刘磊磊 李婉尔
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/8/5