CN104674997B - 一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构及其施工方法，涉及建筑物构造技术领域。针对现有仿古木结构建筑，用混凝土材料代替木结构制作斗拱，木模板用量大，导致木材消耗量大，施工成本增高的问题。该发明由若干支撑单元组成；支撑单元由竖向支柱和悬挑梁组成，悬挑梁固接于竖向支柱的顶部并呈T形结构，钢筋混凝土制成的支撑单元固定于混凝土横梁上，且支撑单元的位置与装饰木斗拱的位置相对应，屋顶固定于支撑结构顶端。施工方法：一、在混凝土横梁上固定支撑单元，支撑单元的位置与装饰木斗拱的位置相对应；二、搭设支撑单元模板，柱钢筋的顶端固定在悬挑梁的预埋钢筋上，另一端与混凝土横梁内的主钢筋连接；三、浇筑混凝土制得支撑结构。

Description

一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑物构造技术领域，特别涉及一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构及其施工方法。

背景技术

我国古代木结构建筑屋顶的出挑大小是根据建筑设计的开间而定的(开间是相邻两个横向定位柱间的距离，建筑有三开间、五开间、七开间等，进深越深，建筑的体量越大，而牌楼有二柱三楼、四柱三楼等)，而屋顶的大小、比例、及出挑尺度等又与斗拱的结构构造息息相关。屋顶出挑尺度越大，屋顶的出挑部分重量就越大，屋顶的重量完全由斗拱来承担，再通过斗拱传递至其下部的枋梁，这也就意味着，屋顶的出挑尺寸越大，重量越重，斗拱规模数量就越多，木材的消耗量就会增大；更为严重的是，当屋顶出挑尺度增大，斗拱无法同时承担屋顶的垂直重量和风荷载作用下产生的水平推力，使得屋顶受力不平衡，进而影响建筑整体的稳定性；此外，传统木结构建筑在防火、木材的性能、节点的构造、建造的工艺，以及是否符合现行的施工规范和标准等方面都存在诸多不确定因素。

那么，如何既能够利用现代建筑材料和施工工艺的优势，又能够体现我国传统的建筑设计风格，成为设计师们不断探索的问题。目前，仿古建筑采用的较为广泛的方式是，用混凝土材料代替传统木结构承重受力体系来制作斗拱，建筑体量大的古建筑斗拱也采用混凝土材料。建造时，斗拱的各部件按其不同的体型事先预制，部件连接处预埋钢筋，也有整组斗拱预制，并于现场组装而成，这种钢筋混凝土斗拱增强了其承载能力，能够适应出挑尺度大、重量较重的屋顶，延长了建筑物的使用寿命，而且节约了大量木材。然而，随之带来的困扰是，由于斗拱的大小尺度与建筑物的体量有关，无法重复使用同一尺寸的模具，特别是浇筑混凝土斗拱，木模板用量非常大，而且拆模后的木模板无法再次利用，导致木材消耗量大，施工成本增高，这无疑成为制约仿古木结构建筑技术发展的一大阻碍。

发明内容

针对现有的仿古木结构建筑，用混凝土材料代替木结构制作斗拱，浇筑混凝土斗拱的木模板用量大，而且拆模后的木模板无法再次利用，导致木材消耗量大，施工成本增高的问题，本发明的目的是提供一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构及其施工方法，由钢筋混凝土的支撑结构承载屋顶的重量，木斗拱成为外装饰构件，并结合装配工施工方法，工程施工费用投入少且施工周期快，同时又符合现行的施工规范和标准。

本发明解决其技术问题所采用的仿古木结构建筑屋顶的支撑结构，包括：若干个支撑单元；每个所述支撑单元由竖向支柱和悬挑梁组成，所述悬挑梁固接于所述竖向支柱的顶端，并呈T形结构，所述竖向支柱和所述悬挑梁均由钢筋混凝土材料制成；所述支撑单元固定于所述仿古木结构建筑的混凝土横梁上，且所述支撑单元的固定位置与所述仿古木结构建筑的装饰木斗拱的位置相对应；所述仿古木结构建筑的屋顶固定于所述支撑结构的顶端。

优选的，所述悬挑梁的中部垂直固接于所述支撑单元的竖向支柱的顶端。

优选的，所述竖向支柱的柱钢筋的顶端与所述悬挑梁内的钢筋固接，所述柱钢筋的另一端与所述混凝土横梁内的横梁钢筋固接。

优选的，所述仿古木结构建筑的装饰木斗拱螺栓连接在所述悬挑梁上。

优选的，所述装饰木斗拱是通过竖向设置的Φ12mm长螺栓固定于所述悬挑梁上，且所述长螺栓的顶端贯穿所述悬挑梁。

优选的，所述竖向支柱横截面的宽度为120mm～150mm，高度为200mm～300mm。

优选的，所述悬挑梁横截面的宽度为120mm～150mm，高度为150mm～250mm。

优选的，所述悬挑梁的两个端部均设有用于安装固定所述仿古木结构建筑的木檐桁的凹台，所述凹台的高度为所述悬挑梁高度的1/2，所述凹台与所述悬挑梁的端部形成L形结构，所述木檐桁设置于所述L形结构的阴角内，且固定于所述悬挑梁的端部，所述悬挑梁的顶面平行于或低于所述木檐桁的顶面。

另外，本发明还提供了一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构的施工方法，步骤如下：

步骤一：在浇筑上述任一项所述的仿古木结构建筑的混凝土横梁时，在所述混凝土横梁上预留钢筋，所述预留钢筋的位置与每组所述装饰木斗拱的位置相对应；

步骤二：搭设所述支撑单元的模板，布设所述竖向支柱的柱钢筋和所述悬挑梁的预埋钢筋，所述柱钢筋的顶端固定在所述悬挑梁的预埋钢筋上，所述柱钢筋的另一端与所述混凝土横梁内的预留钢筋连接；

步骤三：向所述步骤二搭设的模板内浇筑混凝土，待其达到设计强度后，拆除所述模板，制得所述支撑结构。

优选的，所述步骤三后还包括，待所述支撑结构牢固固定于所述混凝土横梁上之后，将所述装饰木斗拱分别螺栓连接在所述支撑单元的悬挑梁上，所述木檐桁安装于所述悬挑梁和所述凹台构成的L形结构的阴角内，且固定于所述悬挑梁的端部，所述仿古木结构建筑的屋顶固定在所述支撑结构的顶端。

本发明的效果在于：

一、本发明仿古木结构建筑屋顶的支撑结构，若干呈T形的支撑单元固定在混凝土横梁上，支撑单元的固定位置与每组装饰木斗拱的设计位置相对应，装饰木斗拱连接在悬挑梁的下部，不再承担支撑屋顶的功能，而由钢筋混凝土材料制成的支撑结构来承载屋顶的重量，本发明采用钢筋混凝土支撑结构和木结构两种体系相结合的方式，充分利用了现代材料和施工工艺的优势，并结合传统木结构施工的榫卯工艺，既满足了仿古木结构建筑的防火要求和材料性能，节点构造简单且施工方便，同时又符合现行的施工规范和标准；另外，支撑结构所采用的钢筋及混凝土材料易于获得，降低了木材的消耗量。

二、本发明仿古木结构建筑屋顶的支撑结构的施工方法，在混凝土横梁上浇筑支撑单元，使得支撑单元竖向支柱的柱钢筋与混凝土横梁内的主钢筋固接，实现T形支撑单元与混凝土横梁的稳定连接，为屋顶和装饰木斗拱的安装提供稳定的支撑基础，由此，各组装饰木斗拱得以螺栓连接在支撑单元的悬挑梁上，而木结构屋顶则固定在支撑结构的若干悬挑梁构成的平面上，从而实现仿古木结构建筑屋顶各构件与建筑主体结构的固定连接，可见，本发明在不影响仿古木结构建筑外观效果的情况下，改变传统建筑木结构承重体系为钢筋混凝土结构承重体系，即由钢筋混凝土的支撑结构承载屋顶的重量，并结合装配式施工方法，工程施工费用投入少且施工周期快，同时又符合现行的施工规范和标准，既满足了仿古木结构建筑的防火要求和材料性能，又保留了传统装饰木结构带来的真实和亲切的感观效果。

附图说明

图1为本发明实施例一的牌楼的正视图；

图2为本发明实施例一的支撑结构与牌楼混凝土横梁的连接示意图；

图3为本发明实施例一的支撑结构与装饰木斗拱、屋顶的连接示意图；

图4为本发明实施例一的牌楼屋顶的局部仰视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构及其施工方法作进一步详细说明。根据下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一：结合图1至图4说明本发明的仿古木结构建筑屋顶的支撑结构，本实施例以仿古木结构建筑中的牌楼为例，如图2所示，支撑结构包括若干个支撑单元，每个支撑单元由竖向支柱2和悬挑梁3组成，悬挑梁3固定于竖向支柱2的顶端，即悬挑梁3与竖向支柱2构成“T”形结构，竖向支柱2和悬挑梁3均由钢筋混凝土材料制成，如图3所示，上述支撑单元固定于牌楼的混凝土横梁1(即枋梁)上，且支撑单元的固定位置与牌楼的每组装饰木斗拱5的位置相对应。如图1所示，本实施例牌楼的屋顶为上、下两层，每层设置四组装饰木斗拱5，上、下混凝土横梁1上每组装饰木斗拱5对应的位置固定有一个支撑单元，牌楼的屋顶7则固定于上述支撑结构的顶端。另外，需说明的是，本实施例的技术方案不涉及牌楼的主体结构体系，该部分内容应理解为本领域技术人员所知晓的现有技术。

本发明仿古木结构建筑屋顶的支撑结构，若干呈T形的支撑单元固定在混凝土横梁1上，支撑单元的固定位置与每组装饰木斗拱5的设计位置相对应，装饰木斗拱5连接在悬挑梁3的下部，不再承担支撑屋顶的功能，而由钢筋混凝土材料制成的支撑结构来承载屋顶7的重量，本发明采用钢筋混凝土支撑结构和木结构两种体系相结合的方式，充分利用了现代材料和施工工艺的优势，并结合传统木结构施工的榫卯工艺，既满足了仿古木结构建筑的防火要求和材料性能，节点构造简单且施工方便，同时又符合现行的施工规范和标准；另外，支撑结构所采用的钢筋及混凝土材料易于获得，降低了木材的消耗量。

优选的，如图2所示，本实施例中悬挑梁3的中部垂直固接于竖向支柱2的顶端。牌楼的装饰木斗拱5对称固定于悬挑梁3的两侧时，悬挑梁3的重心能够与支撑单元的轴线重合，使得支撑结构受力均衡，保证牌楼屋顶及装饰木斗拱5均能够稳定地固定于支撑结构上。

为加强支撑单元T形结构的稳定性，竖向支柱2内柱钢筋的顶端与悬挑梁3内的预埋钢筋固接，柱钢筋的另一端与混凝土横梁1内的主钢筋固接，上述钢筋之间的固接可采用绑扎、焊接等连接方式。

如图3所示，牌楼的每组装饰木斗拱5螺栓连接在悬挑梁3上。使得装饰木斗拱5不再承担屋顶的承重作用，而仅为装饰作用，螺栓连接使得装饰木斗拱5拆装简易，施工更为方便，利于后期装饰木斗拱5各构件的维护。具体而言，装饰木斗拱5是通过竖向设置的Φ12mm长螺栓6固定于悬挑梁3上，且长螺栓6的顶端贯穿悬挑梁3。

支撑单元的竖向支柱2横截面的宽度为120mm～150mm，高度为200mm～300mm，如图4所示，此处的高度为竖向支柱2沿其横截面中心线c方向的长度，本实施例的竖向支柱2横截面尺寸优选为150mm×300mm(宽×长)，悬挑梁3横截面的宽度为120mm～150mm，高度为150mm～250mm，本实施例的悬挑梁3横截面尺寸优选为120mm×120mm，悬挑梁3的出挑长度，即其沿竖向支柱2横截面中心线c方向的伸展距离可以根据不同牌楼的柱网大小而定，且钢筋混凝土结构的悬挑梁3的出挑长度可以不受限制。竖向支柱2和悬挑梁3横截面尺寸的上述设计考虑了屋顶的承重要求及外挂装饰木斗拱5的安装尺寸需要，既实现了牌楼屋顶结构的稳定，又减少了木材的消耗。

更佳的，如图2所示，悬挑梁3的两个端部均设有用于安装固定仿古木结构建筑的木檐桁的凹台3'，凹台3'的高度为悬挑梁3高度的1/2，凹台3'与悬挑梁3的端部构成L形结构，如图3所示，牌楼的木檐桁4设置于L形结构的阴角内，且固定于悬挑梁3的端部，悬挑梁3的顶面平行于或低于木檐桁4的顶面，使得钢筋混凝土结构的竖向支柱2和悬挑梁3能够隐蔽在装饰木斗拱5和木檐桁4的后面，使得牌楼的外观效果保持传统木结构建筑的风格，同时，屋顶及装饰木斗拱5的重量由钢筋混凝土的支撑结构承担，满足了现行的施工规范和标准的要求。

实施例二：结合图1至图4说明本发明仿古木结构建筑屋顶的支撑结构的施工方法，本实施例仍以仿古木结构建筑中的牌楼为例，具体步骤如下：

步骤一：在浇筑牌楼的混凝土横梁1(枋梁)时，在混凝土横梁1上端预留钢筋做横梁的沿口(俗称斗盘枋)，预留钢筋(即主钢筋)的位置与每组装饰木斗拱5的位置相对应；

步骤二：搭设支撑单元的模板，布设竖向支柱2的柱钢筋和悬挑梁3的预埋钢筋，柱钢筋的顶端固定在悬挑梁3的预埋钢筋上，柱钢筋的另一端与步骤一混凝土横梁1内的预留钢筋连接；

步骤三：向步骤二搭设的模板内浇筑混凝土，待其达到设计强度后，拆除模板，制得支撑结构。

如图3所示，待支撑结构牢固固定于牌楼混凝土横梁1上之后，各组装饰木斗拱5分别螺栓连接在支撑单元的悬挑梁3上，牌楼的木檐桁4安装于悬挑梁3和凹台3'构成的L形结构的阴角内，且固定于悬挑梁3的端部，牌楼的屋顶则固定在支撑结构的顶端，以完成牌楼屋顶及装饰木斗拱的安装。

本发明仿古木结构建筑屋顶的支撑结构的施工方法，在混凝土横梁上预留钢筋，使得支撑单元竖向支柱的柱钢筋与该预留钢筋固接，实现T形支撑单元与混凝土横梁的稳定连接，为屋顶和装饰木斗拱的安装提供稳定的支撑基础，由此，各组装饰木斗拱得以螺栓连接在支撑单元的悬挑梁上，而木结构屋顶则固定在支撑结构的若干悬挑梁构成的平面上，从而实现仿古木结构建筑屋顶各构件与建筑主体结构的固定连接，可见，本发明在不影响仿古木结构建筑外观效果的情况下，改变传统建筑木结构承重体系为钢筋混凝土结构承重体系，即由钢筋混凝土的支撑结构承载屋顶的重量，并结合装配式施工方法，工程施工费用投入少且施工周期快，同时又符合现行的施工规范和标准，既满足了仿古木结构建筑的防火要求和材料性能，又保留了传统装饰木结构带来的真实和亲切的感观效果。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构，其特征在于，包括：

若干个支撑单元；

每个所述支撑单元由竖向支柱和悬挑梁组成，所述悬挑梁固接于所述竖向支柱的顶端，并呈T形结构，所述竖向支柱和所述悬挑梁均由钢筋混凝土材料制成；

所述支撑单元固定于所述仿古木结构建筑的混凝土横梁上，且所述支撑单元的固定位置与所述仿古木结构建筑的装饰木斗拱的位置相对应；

所述仿古木结构建筑的屋顶固定于所述支撑结构的顶端；

所述悬挑梁的两个端部均设有用于安装固定所述仿古木结构建筑的木檐桁的凹台，所述凹台的高度为所述悬挑梁高度的1/2，所述凹台与所述悬挑梁的端部形成L形结构，所述木檐桁设置于所述L形结构的阴角内，且固定于所述悬挑梁的端部，所述悬挑梁的顶面平行于或低于所述木檐桁的顶面。

2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于：所述悬挑梁的中部垂直固接于所述支撑单元的竖向支柱的顶端。

3.根据权利要求1或2所述的支撑结构，其特征在于：所述竖向支柱的柱钢筋的顶端与所述悬挑梁内的钢筋固接，所述柱钢筋的另一端与所述混凝土横梁内的横梁钢筋固接。

4.根据权利要求1或2所述的支撑结构，其特征在于：所述仿古木结构建筑的装饰木斗拱螺栓连接在所述悬挑梁上。

5.根据权利要求4所述的支撑结构，其特征在于：所述装饰木斗拱是通过竖向设置的Φ12mm长螺栓固定于所述悬挑梁上，且所述长螺栓的顶端贯穿所述悬挑梁。

6.根据权利要求1或2所述的支撑结构，其特征在于：所述竖向支柱横截面的宽度为120mm～150mm，高度为200mm～300mm。

7.根据权利要求1或2所述的支撑结构，其特征在于：所述悬挑梁横截面的宽度为120mm～150mm，高度为150mm～250mm。

8.一种仿古木结构建筑屋顶的支撑结构的施工方法，步骤如下：

步骤一：在浇筑如权利要求1至7任一项所述的仿古木结构建筑的混凝土横梁时，在所述混凝土横梁上预留钢筋，所述预留钢筋的位置与每组所述装饰木斗拱的位置相对应；

步骤二：搭设所述支撑单元的模板，布设所述竖向支柱的柱钢筋和所述悬挑梁的预埋钢筋，所述柱钢筋的顶端固定在所述悬挑梁的预埋钢筋上，所述柱钢筋的另一端与所述混凝土横梁内的预留钢筋连接；

步骤三：向所述步骤二搭设的模板内浇筑混凝土，待其达到设计强度后，拆除所述模板，制得所述支撑结构。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：所述步骤三后还包括，待所述支撑结构牢固固定于所述混凝土横梁上之后，将所述装饰木斗拱分别螺栓连接在所述支撑单元的悬挑梁上，木檐桁安装于所述悬挑梁和凹台构成的L形结构的阴角内，且固定于所述悬挑梁的端部，所述仿古木结构建筑的屋顶固定在所述支撑结构的顶端。