1.本发明涉及房屋建筑技术领域，尤其涉及一种预应力木结构房屋及其装配方法。


背景技术：

2.2019年中国约有76万个自然村、约500万套农房新建或者重建，按照目前市场上装配式乡村高端住宅50万元左右的造价，乡村高端住宅未来市场规模可期。2019年9月22-23日，住房和城乡建设部在上海召开全国建筑节能、绿色建筑、装配式建筑和绿色建材发展座谈会，并实地调研了上海城建建设实业集团“高舒适超低能耗装配式2号实验楼”、“全预制装配式cj墙结构3号试验楼”项目和华能上海大厦。要加快新型建筑工业化发展，推动解决建筑业“两高两低”问题，实现工程建设的高效益、高质量、低消耗、低排放。推动装配式建筑技术创新和完善，降低施工难度、提高施工效率。
3.装配式建筑近年来经历了快速发展。住建部住宅产业化促进中心5月发布的《2019装配式建筑发展概况》显示，2019年全国新开工装配式建筑4.2亿平方米，占新建建筑面积的比例约为13.4％，近4年年均增长率为55％。
4.然而，现有的装配式建筑多为需要梁柱的房屋体系，无法实现房屋空间的自由分割装配，无法满足现有的使用需求。其次，现有的木结构房屋在抗震方面效果不佳。再者，在现有建筑体系中，房屋预应力会随着时间增长而逐渐降低，因此需要重新施加预应力，但是现实中一般采用整根的预应力钢筋，很难实现重新加锚。


技术实现要素：

5.本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种预应力木结构房屋及其装配方法，目的是使房屋实现分割装配，且提高装配后的牢固度。
6.基于上述目的，本发明提供了一种预应力木结构房屋，包括屋盖、预应力墙板和楼板，所述屋盖为预制木桁架屋盖，所述房屋还包括用于竖向方向将屋盖、预应力墙板与楼板连接成整体结构的竖向连接筋单元和用于横向方向连接预应力墙板以使四面预应力墙板围合形成框筒结构的水平连接筋单元。
7.所述竖向连接筋单元包括竖向预应力钢筋和第一预应力锚具，所述竖向预应力钢筋将预制木桁架屋盖、预应力墙板及楼板锚固成一个整体结构，所述预制木桁架屋盖与预应力墙板通过第一预应力锚具相连接，所述楼板与竖向预应力钢筋锚固连接。
8.所述预制木桁架屋盖由木桁架交错搭接而成，桁架之间用螺栓连接。
9.所述预应力墙板与楼板之间设有用于通过受力下压以向上运动支撑预应力墙板的受压顶升支撑装置。
10.所述受压顶升支撑装置包括设于楼板上的套筒和套设于套筒内部上端的凸起，所述预应力墙板通过下压凸起以使套筒向上运动支撑预应力墙板。受压顶升支撑装置由内部凸起和外层反向运动圆形套筒组成，当竖向预应力钢筋随着时间变化，当竖向预应力钢筋在长时间力作用下“预应力损失”时，预应力逐渐变小，在上层房屋重力下，上层建筑预应力
墙板压下凸起，随着凸起和型套筒之间的摩擦力，外部反向圆形套筒向上运动，将支撑起上层建筑预应力墙板，能够一定程度上避免竖向预应力的丢失。
11.所述房屋还包括设于预应力墙板外侧壁的第二预应力锚具、用于与第二预应力锚具的外端部连接形成合力向外且与预应力墙板形成k型结构的连接组件，所述k型结构形成的向外合力与第二预应力锚具内侧相应的反向力相互作用以达到平衡。
12.所述第二预应力锚具包括内锚具、外锚具和连接内锚具与外锚具的螺纹套筒，通过拧紧螺纹套筒以将内外锚具向内拧紧。
13.所述螺纹套优选为可拆卸结构。内锚具与外锚具通过可拆卸的螺纹套筒连接，在预应力失锚情况下，能实现拆卸，便于重新进行锚固。
14.所述连接组件包括第一预应力钢丝连接件和第二预应力钢丝连接件，所述第二预应力锚具的外端部通过第一预应力钢丝连接件与预制木桁架屋盖连接，且第二预应力锚具的外端部通过第二预应力钢丝连接件与下一层楼板或地坪连接。
15.若房屋为一层结构，所述第二预应力锚具的外端部通过第二预应力钢丝连接件与地坪连接。第一预应力钢丝连接件与第二预应力钢丝连接件的结构不相同。
16.若房屋为两层或两层以上的结构，所述第二预应力锚具的外端部通过第二预应力钢丝连接件与下一层楼板连接，底层楼板通过第四预应力钢丝连接件与地坪连接。所述第一预应力钢丝连接件、第二预应力钢丝连接件为结构相同的可拆卸式预应力钢丝连接件。
17.所述第三预应力钢丝连接件为可拆卸预应力钢筋连接件。
18.所述房屋至少为两层，上下相邻预应力墙板之间通过楼板连接，所述第一预应力钢丝连接件连接预制木桁架屋盖的一端通过第三预应力钢丝连接件与第二预应力钢丝连接件连接楼板的一端连接。
19.所述第一预应力钢丝连接件包括两个相环扣连接的金属圆环，所述第三预应力钢丝连接件包括开孔金属圆形板及设于金属圆形板四周且与金属圆形板相拉结的预应力钢丝。第一预应力钢丝连接件由两个金属圆环连接而成，该金属环有一定的延展性能。圆环类似于“钥匙环”，能相互环扣，在预应力“失锚”情况下，能实现拆卸，重新对预应力筋进行锚固。第三预应力钢丝连接件由开孔金属圆形板以及在圆周的预应力钢丝拉结组成，连接件连接木桁架楼盖和下一层的楼板，在受到地震、风等外力作用时，能最大限度的保证重心的位置变化，保证房屋的整体稳定性。
20.所述预应力墙板的表面覆有钢板，所述水平连接筋单元与钢板锚固连接，所述预应力墙板内设有对横向钢筋进行固定的固定装置。所述水平连接筋单元包括水平预应力连接筋。
21.所述钢板和水平预应力钢筋通过第一预应力锚具锚固于预应力墙板上。
22.所述第一预应力锚具内锚有若干根钢绞线，水平预应力筋穿过预应力墙板上预留的孔与预应力墙板表面的钢板锚固于预应力墙板上。
23.本发明还提供所述预应力木结构房屋的装配方法，所述方法包括先将三面预应力墙板固定，在一面预应力墙板上覆盖钢板并施加水平预应力钢筋，之后在其他三面预应力墙板上覆盖钢板并锚固水平预应力钢筋，四面预应力墙板固定后在预应力墙板顶端铺设楼板，楼板铺设完成后，在预应力墙板上锚固竖向预应力钢筋，然后在预应力墙板与上层楼板之间装配受压顶升支撑装置，在楼板上表面以上述固定方法锚固四面预应力墙板作为上层
结构，之后在预应力墙板外加设第二预应力锚具及连接组件以组成k型结构，最后将预制木桁架屋盖、楼板和草坪拉结形成整体无梁柱预应力木结构房屋。
24.本发明的有益效果：
25.1、本发明在水平、竖向预应力保证了结构的整体性和受力性能，同时竖向预应力可以减少水平地震下的结构侧向变形，起到类似于“摇摆结构”的作用。
26.2、本发明采用三向预应力形成装配整体式木结构体系，具有自重轻，整体性好及良好的抗震性能。
27.3、本发明的装配式预应力无梁柱的结构体系工业化程度高，绝大部分构件采用预制，现场组装，施工速度快，板材的加工性能良好，不需要大型吊装机械，施工现场的排放少，相对施工更文明。
28.4、本发明采用无梁柱结构，节省梁柱的浇筑时间，缩短了施工工期，减少了建筑垃圾的产生，同时便于建筑木材的回收利用。
29.5、本发明的无梁柱木结构体系，采用ctl木材保温隔热性能良好，采用预应力也能一定程度上保证抗冲击能力。
30.6、本发明可用于类似洪灾、震后的临时建筑，可提供较大的容纳空间，同时本发明采用可拆卸的预应力钢筋连接件以及可拆卸的锚具，可以解决锚固问题，装配方便，并且在预应力“失锚”情况下，能实现拆卸，重新对预应力筋进行锚固，实现可拆卸重新安装。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明的结构示意图；
33.图2为本发明的侧视图；
34.图3为本发明受压顶升支撑装置的结构示意图；
35.图4为本发明预应力墙板的结构示意图；
36.图5为本发明预应力墙板的俯视图；
37.图6为本发明墙角预应力钢筋俯视分布图；
38.图7为本发明墙角预应力钢筋正视分布图；
39.图8为第一预应力锚具的结构示意图；
40.图9为第一预应力钢丝连接件的结构示意图；
41.图10为第二预应力钢丝连接件的结构示意图；
42.图11为第二预应力锚具的结构示意图；
43.图12为预应力墙板内固定装置的结构示意图；
44.图13为金属圆环的结构示意图。
45.图中标记为：
46.1、屋盖；2、预应力墙板；3、第一预应力锚具；4、竖向预应力钢筋； 5、第一预应力钢丝连接件；6、固定装置；7、第二预应力钢丝连接件；8、第二预应力锚具；9、钢板；10、螺钉；
11、受压顶升支撑装置；12、螺栓套筒；111、凸起；112、圆形套筒。
具体实施方式
47.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
48.需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
49.如图1至图13所示，一种预应力木结构房屋，包括屋盖1、预应力墙板2 和楼板，屋盖1为预制木桁架屋盖1，该预应力木结构房屋还包括用于竖向方向将屋盖1、预应力墙板2与楼板连接成整体结构的竖向连接筋单元和用于横向方向连接预应力墙板2以使四面预应力墙板2围合形成框筒结构的水平连接筋单元。竖向连接筋单元在竖向将屋盖(楼盖)、预应力墙板和楼板连接成整体，水平方向上采用水平连接筋单元连接横墙，可以实现无柱形式，使四面墙板形成“框筒”结构，牢固形成筒状，能实现空间可自由分割，满足多功能使用的要求。预应力墙能在地震发生时形成类似“框筒”结构，有良好的整体性能，不易受到外力的影响，能有效的实现抗震性能。
50.如图1、图2和图8所示，竖向连接筋单元包括竖向预应力钢筋4和第一预应力锚具3，竖向预应力钢筋4将预制木桁架屋盖1、预应力墙板2及楼板锚固成一个整体结构，预制木桁架屋盖1与预应力墙板2通过第一预应力锚具3相连接，楼板与竖向预应力钢筋4锚固连接。竖向预应力钢筋4将预制的预应力墙板2、预制木桁架屋盖1、楼板锚固成一个整体，形成无梁结构。上、下层竖向预应力钢筋锚固在楼板上，使竖向预应力墙板和屋盖拉结形成一个整体。
51.如图1和图2所示，预制木桁架屋盖1由木桁架交错搭接而成，桁架之间用螺栓连接。
52.如图2所示，预应力墙板2与楼板之间设有用于通过受力下压以向上运动支撑预应力墙板2的受压顶升支撑装置11。受压顶升支撑装置11包括设于楼板上的套筒和套设于套筒内部上端的凸起111，预应力墙板2通过下压凸起111以使套筒向上运动支撑预应力墙板2。具体而言，当竖向预应力钢筋在长时间力作用下“预应力损失”时，竖向预应力钢筋回弹，上层预应力墙板随着重力回落压下木材凸起111，圆形套筒112向上运动支撑起上层预应力墙板，重力回落越多，将会压的更加紧实，牢固的将墙板和楼板紧密结合。
53.为了进一步增加房屋的稳固性，此预应力木结构房屋还包括设于预应力墙板2外侧壁的第二预应力锚具8、用于与第二预应力锚具8的外端部连接形成合力向外且与预应力墙板2形成k型结构的连接组件，k型结构形成的向外合力与第二预应力锚具8内侧相应的反向力相互作用以达到平衡。
54.第二预应力锚具8包括内锚具、外锚具和连接内锚具与外锚具的螺纹套筒，通过拧紧螺纹套筒以将内外锚具向内拧紧。通过螺纹套筒将内外锚具连接，外侧的锚具上的预应力筋连接着木桁架屋盖和下一层楼板，形成k型结构。具体而言，在预应力墙板中间水平方向设有第二预应力锚具，第二预应力锚具连接水平预应力钢筋和“k”型预应力锚具，形成平衡。第二预应力锚具内侧连接水平钢筋预应力锚具，外侧连接竖向“k”型预应力锚具(如图11所示)。内外侧锚具之间通过螺栓套筒12连接，螺栓套筒能灵活拧紧，当左右侧预应力减少时螺栓套筒内部螺纹可以向内拧紧，进一步加固预应力。
55.连接组件包括第一预应力钢丝连接件5和第二预应力钢丝连接件7，所述第二预应力锚具8的外端部通过第一预应力钢丝连接件5与预制木桁架屋盖1连接，且第二预应力锚具8的外端部通过第二预应力钢丝连接件7与下一层楼板或地坪连接。
56.若房屋为一层结构，第二预应力锚具8的外端部通过第二预应力钢丝连接件7与地坪连接。第一预应力钢丝连接件5与第二预应力钢丝连接件7的结构不相同。
57.若房屋为两层或两层以上的结构，第二预应力锚具8的外端部通过第二预应力钢丝连接件7与下一层楼板连接，底层楼板通过第四预应力钢丝连接件与地坪连接。此种结构设置，能在房屋受到外力时候，一定程度上保证整体建筑的重心。底层体外预应力钢筋一端锚固在上层楼板上，另外一端锚固在地坪上。优选的，第一预应力钢丝连接件5、第二预应力钢丝连接件7为结构相同的可拆卸式预应力钢丝连接件。优选的，第三预应力钢丝连接件为可拆卸预应力钢筋连接件。在预应力消失时，可以实现预应力筋的拆卸重新加锚。
58.当房屋至少为两层时，上下相邻预应力墙板2之间通过楼板连接，所述第一预应力钢丝连接件5连接预制木桁架屋盖1的一端通过第三预应力钢丝连接件与第二预应力钢丝连接件7连接楼板的一端连接。此种结构设置，形成类似三角形稳定结构，进一步保证房屋的稳定性。
59.如图9和图10所示，第一预应力钢丝连接件5包括两个相环扣连接的金属圆环，所述第三预应力钢丝连接件包括开孔金属圆形板及设于金属圆形板四周且与金属圆形板相拉结的预应力钢丝。第一预应力钢丝连接件5由两个金属圆环连接而成，该金属环有一定的延展性能。圆环类似于“钥匙环”，能相互环扣，在预应力“失锚”情况下，能实现拆卸，重新对预应力筋进锚固。第三预应力钢丝连接件由开孔金属圆形板以及在圆周的预应力钢丝拉结组成，连接件连接木桁架楼盖和下一层的楼板，在受到地震、风等外力作用时，能最大限度的保证重心的位置变化，保证房屋的整体稳定性。
60.为了进一步保证房屋的强度，预应力墙板2的表面覆有钢板9，水平连接筋单元与钢板9锚固连接，预应力墙板2内设有对横向钢筋进行固定的固定装置 6。水平连接筋单元包括水平预应力连接筋。钢板9和水平预应力钢筋通过第一预应力锚具3锚固于预应力墙板2上。第一预应力锚具3内锚有若干根钢绞线，水平预应力筋穿过预应力墙板2上预留的孔与预应力墙板2表面的钢板9锚固于预应力墙板2上。
61.水平预应力钢筋采用体内预应力。木材预应力墙板表面覆盖有一层钢板 9，竖向预应力钢筋4通过锚具锚固在钢板上，钢板9与预应力墙板2用螺栓锚固。(见图4)，钢筋在墙板内部的传筋过程，为了避免产生同一平面内的交叉，墙角处挖孔时孔位置交错开设，(见图5和图6)同时在墙板内部有预应力钢筋的固定装置6，进一步固定住钢筋的位置。横墙之间通过预应力钢筋，墙板和墙板之间连接(拐角处和平面连接)都能够避免柱子，形成无柱
结构，此结构能灵活运用整个内部空间，满足多功能的需要。如图12所示，固定装置类似“槽钢”，中间还附加一层钢板，中间钢板上设有预应力钢筋通过的圆孔，槽钢两翼缘上也开有预应力钢筋通过的圆孔。一方面能保证预应力钢筋的固定，另外一方面也能保证预应力钢筋在墙板内部分层。
62.本发明还提供所述预应力木结构房屋的装配方法，所述方法包括先将三面预应力墙板2固定，在一面预应力墙板2上覆盖钢板9并施加水平预应力钢筋，之后在其他三面预应力墙板2上覆盖钢板9并锚固水平预应力钢筋，四面预应力墙板2固定后在预应力墙板2顶端铺设楼板，楼板铺设完成后，在预应力墙板2上锚固竖向预应力钢筋4，然后在预应力墙板2与上层楼板之间装配受压顶升支撑装置11，在楼板上表面以上述固定方法锚固四面预应力墙板2作为上层结构，之后在预应力墙板2外加设第二预应力锚具8及连接组件以组成k 型结构，最后将预制木桁架屋盖1、楼板和草坪拉结形成整体无梁柱预应力木结构房屋。
63.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
64.本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。