CN103726671A - 一种古建木作加固构件及方法 - Google Patents
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Abstract
一种古建木作加固构件及方法，属于传统建筑的木作结构加固技术领域。其包括平行设置的钢箍（1）和纵向连接钢箍（1）的金属竖肋（2）组成金属结构框架，在金属结构框架外侧为无机材料构成的填充层（3），所述构件外表面设有密封层（5）。本发明用水平及竖向金属构件垂直交叉连接形成加固的框架结构，并与原木作结构紧密连接，同时填充无机胶凝材料，最终与原木作体形成整体结构，大大提高了木作的整体受力性能，起到结构加固并增强的功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于传统建筑的木作结构加固技术领域的构件及方法
背景技术
目前在传统建筑保护与修缮领域，大木结构为古建筑的主要结构材料，其损坏程度往往决定了维修工程的性质。大木维修中对柱子通常做法是小修小补及零星的补配等，损坏较严重的采用剔补墩接或附加支撑等，也有采用碳纤维加固或金属箍加固的。
采用上述做法虽然具有一定的实用性，但对损毁较严重的大木结构，尤其是柱子，上述方法均存在不足。采用墩接的方式，施工过程较复杂，这种方式不能提高原有柱子的受力性能，也减弱了原结构的整体性能，同时外表面由于存在断缝连接，表面新旧结构材质性能不同，不利于外表面的再装饰和耐久性。采用附加支撑的方式显然影响到了建筑形式及美观。其他采用碳纤维加固或金属箍加固的方式都只能满足单向受力，不能增加木作的水平及竖向的整体受力性能。
发明内容
针对现有技术存在的一些缺点，本发明主要在加固构件的构造、填充材料、提高整体结构强度及加固方式等方面提出改进，目的是提供一种古建木作加固构件及方法。
本发明的技术方案是：
一种古建木作加固构件，其包括平行设置的钢箍1和纵向连接钢箍1的金属竖肋2组成金属结构框架，在金属结构框架外侧为无机材料构成的填充层3，所述构件外表面设有密封层5。
所述钢箍1和金属竖肋2材料为金属板材料，钢箍1和金属竖肋2表面打有孔，金属锚栓或螺丝穿过所述的孔将钢箍1和金属竖肋2与木作结构6连接。钢箍1和金属竖肋2在水平与竖向相互垂直连接，间隔布置，数量至少各2个。
所述填充层3的无机材料是由菱苦土和卤块水溶液为主要胶结料，添加粉煤灰及植物秸秆碎屑、木屑、麻刀的混合浆液。
所述密封层5为涂胶层，即在填充层表面涂刷界面密封层，以利于密封防水防腐。
钢箍1和金属竖肋2表面涂刷阻锈剂构成的隔离层。
所述一种古建木作加固构件的作法，包括以下步骤：
S1：首先按照设计要求对原木作结构构件局部残损进行剔除，并进行防腐处理。剔除厚度可深浅不同，但最薄处不应小于30mm。对于糟朽中空的,用高分子材料灌注。放置金属竖肋处要剔除木作形成凹槽；
S2：根据剔除后的情况，按照加固设计要求，加工制作金属竖肋和钢箍。钢箍和金属竖肋材料为金属材料，选用钢板裁切加工，或选用镀锌干板或型材，铝合金板或型材钢箍；钢箍和金属竖肋材料也可分别选用不同的金属材料；金属竖肋也可选用标准的钢型材或镀锌钢材；金属竖肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm，打孔后，用金属螺丝连接并深入木作固定；
S3：金属竖肋和钢箍的安装：首先安装金属竖肋，在金属竖肋上间隔钻孔，以金属螺丝与木作连接固定；然后安装钢箍；钢箍与金属竖肋垂直交叉布置，相交处钻孔，用锚栓或金属螺丝深入木作体内，与金属竖肋及木作连接，钢箍必须封闭交圈，两端头对齐并需固定在同一根金属竖肋上；钢箍的数量至少为2个，金属竖肋的两端都布置有钢箍；
S4：钢箍和金属竖肋相互连接安装固定后，在其表面涂刷阻锈剂，使其表面形成隔离层，阻抑填充材料当中氯离子、氧气和水分对金属产生电化学腐蚀。
S5:施工填充层。首先加入菱苦土(占总重量20%-30%，主要成分为MgO，)和卤块水溶液（占总重量30%-40%，主要成分为MgCl2）为主要胶结料，然后以粉煤灰为辅助胶结料，添加粉煤灰（占总重量10%-30%）及其他活性添加料（占总重量5%-20%，包括植物秸秆碎屑、木屑及麻刀），加入适量水搅拌形成混合浆液，进行填充和涂抹，同时缠绕至少1层中碱玻璃纤维布；此外，为提高构件的抗变形能力和抗水性，在混合浆液中可掺入适量有机乳液（掺入量小于总重量3%）；所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：用水平及竖向金属构件垂直交叉连接形成加固的框架结构，并与原木作结构紧密连接，同时填充无机胶凝材料，最终与原木作体形成整体结构，大大提高了木作的整体受力性能，起到结构加固并增强的功效。
本发明具有构件制作简便、施工过程简单易于操作、造价低等优点。同时根据木作结构的损毁程度，具备一定灵活性，可满足不同的加固要求。本发明具有很好的经济性和适用性。
附图说明
图1是本发明横断面构造图；
图2是本发明构造示意图。
图中：1.钢箍、2.金属竖肋、3.填充层、4.隔离层、5.密封层、6.木作结构。
具体实施方式
本发明是按照以下方式实现：
如图1和图2所示，一种古建木作加固构件，其包括钢箍1和纵向连接钢箍1的金属竖肋2组成金属结构框架，在金属结构框架外侧为无机材料构成的填充层3，所述构件外表面设有密封层5。
所述钢箍1和金属竖肋2材料为金属板材料，钢箍1和金属竖肋2表面打有孔，金属锚栓或螺丝穿过所述的孔将钢箍1和金属竖肋2与木作结构6连接。钢箍1和金属竖肋2在水平与竖向相互垂直连接，间隔布置，数量至少各2个。
所述填充层3的无机材料是由菱苦土和卤块水溶液为主要胶结料，添加粉煤灰及植物秸秆碎屑、木屑、麻刀等的混合浆液。
所述密封层5为涂胶层，即在填充层表面涂刷界面密封层，以利于密封防水防腐。
钢箍1和金属竖肋2表面涂刷阻锈剂构成的隔离层。
本发明的施工步骤如下：
1.首先按照设计要求对原木作结构构件局部残损进行剔除，并进行防腐处理。剔除厚度可深浅不同，但最薄处一般不应小于30mm。对于糟朽中空的,可用不饱和聚酯树脂等高分子材料灌注。放置金属竖肋处要剔除木作形成凹槽。
2.根据剔除后的情况，按照加固设计要求，加工制作金属竖肋和钢箍。钢箍和金属竖肋材料为金属材料，通常可选用钢板裁切加工，也可选用镀锌干板或型材，铝合金板或型材钢箍。钢箍和金属竖肋材料也可分别选用不同的金属材料。金属竖肋如设计较大尺寸时，可选用标准的钢型材（方钢、角钢等）或镀锌。板材厚度根据设计加固要求确定，通常情况下，金属竖肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm，打孔后，用金属螺丝连接并深入木作固定。
3.金属竖肋和钢箍的安装：首先安装金属竖肋，在金属竖肋上间隔钻孔，以金属螺丝与木作连接固定。然后安装钢箍。钢箍与金属竖肋垂直交叉布置，相交处钻孔，用锚栓或金属螺丝深入木作体内，与金属竖肋及木作连接，钢箍必须封闭交圈，两端头对齐并需固定在同一根金属竖肋上。钢箍的数量至少为2个，金属竖肋的两端都布置有钢箍。
4.钢箍和金属竖肋相互连接安装固定后，在其表面涂刷阻锈剂，使其表面形成隔离层，阻抑填充材料当中氯离子、氧气和水分对金属产生电化学腐蚀。
5.施工填充层。首先加入菱苦土(占总重量20%-30%，主要成分为MgO，)和卤块水溶液（占总重量30%-40%，主要成分为MgCl2）为主要胶结料，然后以粉煤灰为辅助胶结料，添加粉煤灰（占总重量10%-30%）及其他活性添加料（占总重量5%-20%，包括植物秸秆碎屑、木屑及麻刀等），加入适量水搅拌形成混合浆液，进行填充和涂抹，同时缠绕至少1层中碱玻璃纤维布；此外，为提高构件的抗变形能力和抗水性，在混合浆液中可掺入适量有机乳液（掺入量小于总重量3%）；所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
对选用的菱苦土的质量要求是：MgO>75%，CaO≤2%，烧失量<l5%，细度170目筛余物≤25%，初凝时间≥40rnin，终凝时间≤7h。对卤块(主要成分为MgCl2)的质量要求是：MgCl2≥45%，SO4 2-2.0%，NaCl≤2.0%，KCl≤0.5%。氧化镁与氯化镁的摩尔比，须控制在4～6之间。
6.完成填充层后，在干燥空气中养护3-7天，在表面涂刷密封层，材料为防水涂料，也可选用环氧树脂防腐涂料（如环氧树脂E-44）。干燥后形成硬质密封层。
7.密封层完成后，在干燥空气中养护25～30天，达到加固强度。
Claims (6)
1.一种古建木作加固构件，其特征在于：其包括平行设置的钢箍（1）和纵向连接钢箍（1）的金属竖肋（2）组成金属结构框架，在金属结构框架外侧为无机材料构成的填充层（3），所述构件外表面设有密封层（5）。
2.根据权利要求1所述的一种古建木作加固构件，其特征在于：所述钢箍（1）和金属竖肋（2）材料为金属板材料，钢箍（1）和金属竖肋（2）表面打有孔，金属锚栓或螺丝穿过所述的孔将钢箍（1）和金属竖肋（2）与木作结构（6）连接；钢箍（1）和金属竖肋（2）在水平与竖向相互垂直连接，间隔布置，数量至少各2个。
3.根据权利要求1所述的一种古建木作加固构件，其特征在于：所述填充层（3）的无机材料是由菱苦土和卤块水溶液为主要胶结料，添加粉煤灰及植物秸秆碎屑、木屑、麻刀等的混合浆液。
4.根据权利要求1所述的一种古建木作加固构件，其特征在于：所述密封层（5）为涂胶层，即在填充层表面涂刷界面密封层，以利于密封防水防腐。
5.根据权利要求1所述的一种古建木作加固构件，其特征在于：钢箍（1）和金属竖肋（2）表面涂刷阻锈剂构成的隔离层。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的古建木作加固构件的作法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：首先按照设计要求对原木作结构构件局部残损进行剔除，并进行防腐处理；剔除厚度可深浅不同，但最薄处不应小于30mm；对于糟朽中空的,用高分子材料灌注；放置金属竖肋处要剔除木作形成凹槽；
S2：根据剔除后的情况，按照加固设计要求，加工制作金属竖肋和钢箍；钢箍和金属竖肋材料为金属材料，选用钢板裁切加工，或选用镀锌干板或型材，铝合金板或型材钢箍；钢箍和金属竖肋材料也可选用不同材料；金属竖肋也可选用标准的钢型材或镀锌；金属竖肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm，打孔后，用金属螺丝连接并深入木作固定；
S3：金属竖肋和钢箍的安装：首先安装金属竖肋，在金属竖肋上间隔钻孔，以金属螺丝与木作连接固定；然后安装钢箍；钢箍与金属竖肋垂直交叉布置，相交处钻孔，用锚栓或金属螺丝深入木作体内，与金属竖肋及木作连接，钢箍必须封闭交圈，两端头对齐并需固定在同一根金属竖肋上；钢箍的数量至少为2个，金属竖肋的两端都布置有钢箍；
S4：钢箍和金属竖肋相互连接安装固定后，在其表面涂刷阻锈剂，使其表面形成隔离层，阻抑填充材料当中氯离子、氧气和水分对金属产生电化学腐蚀；
S5:施工填充层；填充层材料为无机复合材料，其由主要成分为MgO的菱苦土和主要成分为MgCl2的卤块水溶液作为主要胶结料，以粉煤灰为辅助胶结料，质量百分比10%-20%；添加适量植物秸秆碎屑或木屑，质量百分比10%-20%，加水搅拌而成的混合浆液；混合浆液搅拌后，进行填充和涂抹，同时缠绕至少1层中碱玻璃纤维布；此外，混合浆液中可掺入有机乳液；所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
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