CN105442726A - 一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构 - Google Patents

一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁、柱、墙体结构和窗框结构，所述墙体结构由两块以上的上下左右带榫卯接口的砖体榫卯接合而成，所述墙体结构外周边带有榫卯接口；所述窗框结构包括窗框和窗台，相邻所述窗框通过楔块榫卯连接形成，并通过加固五金件进行加固，所述窗框顶端和底端与所述窗台榫卯接合，所述窗框结构的外周边带有榫卯接口；所述墙窗整体结构由所述墙体结构和窗框结构外周边分别设置的榫卯接口榫卯接合而成，外周边带有榫卯接口；墙窗整体结构与设有榫卯接口的所述柱、设有凹凸接口的所述梁适配连接。本发明提出的仿古建筑墙窗一体化抗震结构具有良好的抗倒性和不易损坏性，结构及材料具有很好的抗震性能。

Description

一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构
技术领域
本发明涉及一种具有良好的抗倒性和不易损坏性，结构及材料都具有很好的抗震性能，并大量使用了废弃物，降低材料成本的仿古建筑墙窗一体化抗震结构。属于建筑抗震技术及应用领域，适用于仿古建筑工程中的房屋建设及现代建筑工程建设。
背景技术
中国古建筑材料随着社会的发展和技术的进步逐渐丰富。其中，结构材料的使用主要受两个因素的影响，一是便于就地取材，利用自然材料；二是建筑材料生产技术的进步。因此，中国古建筑的结构材料从取材来源来分，可分为两大类；一类是天然材料，包括木材、竹材、石材、夯土、土坯、藤索类；第二类是人工材料，包括粘土砖和金属材料，其中金属材料主要是铁。
现有绝大多数中国古建筑(居民、寺庙大楼、宫殿等)使用的都是木材，由木材组成的构件种类有梁、柱、檩、斗拱、桩等。但木质材料不利于森林绿化保护；不利于防火安全；无法建设大布局高层建筑，无法适应中国古建在现代建筑技术的空间发展，以及空间多样化、生活化的社会需求；无法实现古建规模化、标准化建设；施工缓慢，工期超长；综合成本过高；更无法创新发展中国古代传统建筑艺术在世界建筑领域的推广与普及。
木结构古建筑的抗倒性是与其结构构造密切相关的，各类木结构古建筑均采用榫卯技术，榫卯结合方法不仅使木结构具有可靠的整体性，其合理的节点型式还提高了整体结构的抗震性能，具有良好的抵抗水平地震作用的能力和很强的拉结力和抗剪能力。此外，斗拱技术的应用使古建筑上下架构间形成一层由纵横构件、方型升斗组成的弹性结构层，在一定程度上起到类似减震器的功能，在高烈度的地震作用下，当结构产生较大变形时，斗拱群起到了有效的耗散变形能量的作用，这就在很大程度上增强了结构的抗震能力。木结构古建筑可靠的整体性、合理的节点型式和斗拱的耗能能力使它具有良好的抗倒性。虽然木结构古建筑在强地震作用下具有良好的抗倒性，但其在中、低强度地震作用下具有易损坏性。
综上所述，为了实现古建规模化、标准化建设，目前亟需发明一种具有良好的抗倒性和不易损坏性，结构及材料都具有很好的抗震性能，并大量使用了废弃物，降低材料成本的仿古建筑墙窗一体化抗震结构。
发明内容
本发明提出一种具有良好的抗倒性和不易损坏性，结构及材料都具有很好的抗震性能，并大量使用了废弃物，降低材料成本的仿古建筑墙窗一体化抗震结构，解决了现有技术木结构古建筑中存在的墙体和窗体之间、墙体和梁柱之间、窗体和梁柱之间连接处无抗震效果、无法实现古建规模化、标准化建设、中、低强度地震作用下具有易损坏性等问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁、柱、墙体结构和窗框结构，所述墙体结构由两块以上的上下左右带榫卯接口的砖体榫卯接合而成，所述墙体结构外周边带有榫卯接口；
所述窗框结构包括窗框和窗台，相邻所述窗框通过楔块榫卯连接形成，并通过加固五金件进行加固，所述窗框顶端和底端与所述窗台榫卯接合，所述窗框结构的外周边带有榫卯接口；
所述墙窗整体结构由所述墙体结构和所述窗框结构外周边分别设置的榫卯接口榫卯接合而成，外周边带有榫卯接口；所述墙窗整体结构与设有榫卯接口的所述柱、设有凹凸接口的所述梁适配连接。
进一步地，所述墙体结构的左右端与所述柱或所述窗框结构进行榫卯接合；所述墙体结构的上下端与所述窗框结构或所述梁接合。
所述砖体，行方向有三块以上的砖体相互榫卯时，包括第一砖体、第二砖体和第三砖体，所述第一砖体设置于所述第二砖体和所述柱或所述窗框结构之间；所述第二砖体设置于所述第一砖体和第三砖体之间；所述第三砖体设置于相邻所述第二砖体之间。
所述砖体，行方向只有两块砖体相互榫卯时，包括第一砖体、第二砖体，所述第一砖体和第二砖体设置于相邻所述柱之间或所述柱与窗框结构之间。
所述窗框包括横窗框、竖窗框和中挺，相邻所述横窗框、竖窗框通过所述楔块榫卯接合，通过所述加固五金件加固连接，所述横窗框、竖窗框和中挺形成的封闭空间内安装有窗户，所述加固五金件可为T型或L型。
所述梁和柱通过梁柱连接件相互连接，并通过高强度螺栓锁定。
所述梁、柱、砖体和窗框由改性聚氯乙烯、填充剂及金属衬中的两种或三种组成，所述填充剂为木粉、秸秆、粉煤灰、轻质碳酸钙、废塑料、橡胶或石蜡，所述金属衬为钢材、铁材、铝材、铜材或合金，梁或柱结构从外至内依次包括改性聚氯乙烯、填充剂、金属衬和填充剂，砖体结构从外至内依次包括改性聚氯乙烯和填充剂，窗框从外至内依次包括改性聚氯乙烯、填充剂和金属衬，窗框中的金属衬为空心结构。
一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁、柱和墙体结构，所述墙体结构设置为一行或一行以上，且由三块及三块以上的砖体，通过所述砖体的上下左右侧设置的榫头、卯孔榫卯接合形成，外周边带有榫卯接口；所述墙体结构与设有榫卯接口的所述柱、设有凹凸接口的所述梁适配连接。
一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁、柱和窗框结构，所述窗框包括横窗框、竖窗框、窗台和中挺；所述相邻横窗框、竖窗框通过楔块榫卯接合，并通过所述加固五金件加固连接，所述横窗框、竖窗框和中挺形成的封闭空间，内安装有窗户，上下端与所述窗台榫卯接合，所述加固五金件可为T型或L型，所述窗框结构周边有榫卯接口，与带榫卯接口的所述柱、所述梁榫卯接合
本发明具有以下的特点和有益效果：
(1)本发明中通过保留吸收传统古建中的榫卯结构，利用铸造与加工技术，实现五金件连接，使古建施工快捷、方便，节约了传统古建建设期3-10倍，突破了传统古建施工工期过长的问题。梁、柱、墙体结构和窗框结构之间的相互榫卯连接突破了砖之间、砖与柱子、砖与窗以泥灰等链接不牢固的问题；并利用古建榫卯结构的特点，使各个连接件之间具有一定形变和缓冲能力以抵消外力冲击而达到抗震效果。
(2)通过金属结构为主的复合材料以取代传统的中国古建大木材料，在保证不降低传统大木的承重特点外，提高了承重能力1-3倍；使用寿命超过了传统大木材料；消除了火灾隐患；提高了防腐与抗震能力；柱、梁、砖、窗框采用的新型复合材料，是具有缓冲作用的弹性材质，因而所有构件表面能起到一定的抗震作用，新型复合材料相对与木材可大量生产，可实现古建规模化、标准化建设。
(3)本发明中梁、柱、砖体和窗框的结构组成使用了废弃物为填充剂，包括木屑、秸秆、粉煤灰、废塑料等，降低了材料成本，扩充了原料适用范围，为大量使用再生资源提供了新的复合材料途径。本发明中复合材料具有良好的保温性能，通过密封的空间结构，可以保证室内的保温要求。
附图说明
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构的正视图；
图2为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构的左视图；
图3为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构沿A-A线的剖视图；
图4为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构沿B-B线的剖视图；
图5为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构沿C-C线的剖视图；
图6为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构a的局部放大图；
图7为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构b的局部放大图；
图8为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中窗框结构的结构示意图；
图9为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中窗框结构的俯视图；
图10为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中窗框结构的右视图；
图11为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中窗框结构沿D-D线的剖视图；
图12为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中窗框结构c的局部放大图；
图13为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中窗框结构d的局部放大图；
图14为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中窗框结构e的局部放大图；
图15为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中第一砖体的三视图；
图16为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中第二砖体的三视图；
图17为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中第三砖体的三视图；
图18为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构一个实施例中柱的结构示意图；
图19为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构一个实施例中梁的结构示意图；
图20为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构一个实施例中砖的结构示意图；
图21为本发明一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构一个实施例中窗框的结构示意图。
图中，1-改性聚氯乙烯；2-填充剂；3-金属衬；4-柱；5-梁；6-窗户；7-窗台；8-第一砖体；9-第二砖体；10-第三砖体；11-梁柱连接件；12-横窗框；13-竖窗框；14-中挺；15-楔块；16-加固五金件；17-窗框结构；18-第一榫头；19-第一卯孔；20-第二榫头；21-第二卯孔；22-第三榫头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例一：
参照图1所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构的正视图和图4所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构沿B-B线的剖视图。一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁5、柱4、墙体结构和窗框结构17，所述墙体结构由由两块以上的上下左右带榫卯接口的砖体榫卯接合而成，所述墙体结构外周边带有榫卯接口；所述窗框结构17包括窗框和窗台7，相邻所述窗框通过楔块15榫卯连接形成，并通过加固五金件16进行加固，所述窗框顶端和底端与所述窗台7榫卯接合，所述窗框结构的外周边带有榫卯接口，所述窗框结构17的外周边带有榫卯接口；所述墙窗整体结构由所述墙体结构和窗框结构17外周边分别设置的榫卯接口榫卯接合而成，外周边带有榫卯接口；所述墙窗整体结构与设有榫卯接口的柱4、设有凹凸接口的梁5适配连接。
参照图3所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构沿A-A线的剖视图和图2所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构的左视图。所述梁5和柱4通过梁柱连接件11相互连接，并通过高强度螺栓锁定。
参照图8～14。所述窗框包括横窗框12、竖窗框13和中挺14，相邻所述横窗框12、竖窗框14通过所述楔块15榫卯接合，并通过所述加固五金件16加固连，所述横窗框12、竖窗框13和中挺14形成的封闭空间内安装有窗户6，所述加固五金件16可为T型或L型。
参照图6所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构a的局部放大图和图5所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构沿C-C线的剖视图。所述墙体结构顶端与所述窗台7连接，底端与所述梁5连接；所述窗框结构17顶端与所述梁5连接，底端与所述窗台7连接。所述墙体结构的左右端与所述柱4进行榫卯接合；所述墙体结构的上下端分别与所述窗框结构17和所述梁5接合。在其他实施例中，墙体结构的左右端也可分别与所述柱4或所述窗框结构17进行榫卯接合,。
参照图15所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中第一砖体8的三视图和图7所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中墙窗结构b的局部放大图。所述砖体，行方向有三块以上的砖体相互榫卯时，所述砖体包括第一砖体8、第二砖体9和第三砖体10。所述第一砖体8设置于所述第二砖体9和所述柱4之间，所述第一砖体8一端设置的第一榫头18与所述柱4侧边相对应的卯孔适配连接，相对的另一端设置的第一卯孔19与所述第二砖体9对应的第二榫头20适配连接。参照图16所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中第二砖体9的三视图。所述第二砖体9设置于所述第一砖体8和第三砖体10之间，所述第二砖体9一端设置的第二榫头20与第一砖体8侧边相对应的第一卯孔19适配连接，相对的另一端设置的第二卯孔21与所述第三砖体10对应的第三榫头22适配连接。参照图17所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构中第三砖体10的三视图。所述第三砖体10设置于相邻第二砖体9之间，所述第三砖体10的两侧设置的第三榫头22与相邻所述第二砖体9侧边相对应的第二卯孔21适配连接。在其他实施例中，根据权利要求1所述的仿古建筑墙窗一体化抗震结构，其特征在于所述砖体，行方向只有两块砖体相互榫卯时，所述砖体，行方向只有两块砖体相互榫卯时，所述砖体包括第一砖体8、第二砖体9，所述第一砖体8和第二砖体9设置于相邻所述柱4之间或所述柱4与窗框结构17之间。
参照图18～21所示的一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构一个实施例中柱4、梁5、砖体和窗框的结构示意图。梁5、柱4、砖体和窗框由改性聚氯乙烯1、填充剂2及金属衬3中的两种或三种组成，填充剂2为木粉、秸秆、粉煤灰、轻质碳酸钙、废塑料或橡胶，金属衬3为钢材、铁材、铝材、铜材或合金。以废弃物为填充剂2，包括木屑、秸秆、粉煤灰、废塑料等，降低了古建筑构件的材料成本，扩充原料适用范围，为大量使用再生资源提供了新的复合材料途径。
梁5或柱4结构从外至内依次包括改性聚氯乙烯1、填充剂2、金属衬3和填充剂2，梁5或柱4结构通过内衬金属衬3的强度得以提高，利用改性聚氯乙烯1阻燃特性耐腐蚀性和中间的填充剂2的弹性，得到古建木材的韧性质地。
砖体结构从外至内依次包括改性聚氯乙烯1和填充剂2，窗框从外至内依次包括改性聚氯乙烯1、填充剂2和金属衬3，砖体具有良好的保温性能，通过密封的空间结构，可保证室内的保温要求。
窗框中的金属衬3为空心结构。所述改性聚氯乙烯1喷涂于所述填充剂2的外表面。改性聚氯乙烯1通过喷涂工艺喷涂于所述填充剂2的外表面。改性聚氯乙烯1的外观颜色一次成型，减除了复杂的油漆工艺，确保了复合材料的外观与木材的质感，以及表面上色后的质感相近，并延长了维护时间，增加了古建筑构件的使用寿命。
实施例二：
一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁5、柱4和墙体结构，墙体结构设置为一行或一行以上，且由三块及三块以上砖体通过砖体上下左右侧设置的榫头、卯孔、凹槽、凸榫榫卯接合形成，墙体结构周边带有榫卯接口，与设有榫卯接口的柱4、设有凹凸接口的梁5适配连接。本实施例内单独的墙体结构与梁5、柱4相互卯接，增强整体墙体结构的强度和抗震性。
实施例三：
一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁5、柱4和窗框结构17，所述窗框结构17包括横窗框12、竖窗框13、窗台7和中挺14，相邻横窗框12、竖窗框13通过楔块15榫卯接合，并通过加固五金件16加固连接；横窗框12、竖窗框13和中挺14形成的封闭空间内安装有窗户6，所述加固五金件16可为T型或L型，窗框结构17周边有榫卯接口，与带榫卯接口的柱4、梁5榫卯接合。
本实施例内单独的窗框结构17与梁5、柱4相互卯接，增强整体窗框结构的强度和抗震性。
本发明中通过保留吸收传统古建中的榫卯结构，利用铸造与加工技术，实现五金件连接，使古建施工快捷、方便，节约了传统古建建设期3-10倍，突破了传统古建施工工期过长的问题。梁5、柱4、墙体结构和窗框结构17之间的相互榫卯连接突破了砖之间、砖与柱子、砖与窗以泥灰等连接不牢固的问题。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁、柱、墙体结构和窗框结构，其特征在于所述墙体结构由两块以上的上下左右带榫卯接口的砖体榫卯接合而成，所述墙体结构外周边带有榫卯接口；
所述窗框结构包括窗框和窗台，相邻所述窗框通过楔块榫卯连接形成，并通过加固五金件进行加固，所述窗框顶端和底端与所述窗台榫卯接合，所述窗框结构的外周边带有榫卯接口；
所述墙窗整体结构由所述墙体结构和所述窗框结构外周边分别设置的榫卯接口榫卯接合而成，外周边带有榫卯接口；所述墙窗整体结构与设有榫卯接口的所述柱、设有凹凸接口的所述梁适配连接。
2.根据权利要求1所述的仿古建筑墙窗一体化抗震结构，其特征在于所述墙体结构的左右端与所述柱或所述窗框结构进行榫卯接合；所述墙体结构的上下端与所述窗框结构或所述梁接合。
3.根据权利要求1所述的仿古建筑墙窗一体化抗震结构，其特征在于所述砖体，行方向有三块以上的砖体相互榫卯时，包括第一砖体、第二砖体和第三砖体，所述第一砖体设置于所述第二砖体和所述柱或所述窗框结构之间；所述第二砖体设置于所述第一砖体和第三砖体之间；所述第三砖体设置于相邻所述第二砖体之间。
4.根据权利要求1所述的仿古建筑墙窗一体化抗震结构，其特征在于所述砖体，行方向只有两块砖体相互榫卯时，包括第一砖体、第二砖体，所述第一砖体和第二砖体设置于相邻所述柱之间或所述柱与窗框结构之间。
5.根据权利要求1所述的仿古建筑墙窗一体化抗震结构，其特征在于所述窗框包括横窗框、竖窗框和中挺，相邻所述横窗框、竖窗框通过所述楔块榫卯接合，通过所述加固五金件加固连接，所述横窗框、竖窗框和中挺形成的封闭空间内安装有窗户，所述加固五金件可为T型或L型。
6.根据权利要求1所述的仿古建筑墙窗一体化抗震结构，其特征在于所述梁和柱通过梁柱连接件相互连接，并通过高强度螺栓锁定。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的仿古建筑墙窗一体化抗震结构，其特征在于所述梁、柱、砖体和窗框由改性聚氯乙烯、填充剂及金属衬中的两种或三种组成，所述填充剂为木粉、秸秆、粉煤灰、轻质碳酸钙、废塑料、橡胶或石蜡，所述金属衬为钢材、铁材、铝材、铜材或合金，梁或柱结构从外至内依次包括改性聚氯乙烯、填充剂、金属衬和填充剂，砖体结构从外至内依次包括改性聚氯乙烯和填充剂，窗框从外至内依次包括改性聚氯乙烯、填充剂和金属衬，窗框中的金属衬为空心结构。
8.一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁、柱和墙体结构，其特征在于所述墙体结构设置为一行或一行以上，且由三块及三块以上的砖体，通过所述砖体的上下左右侧设置的榫头、卯孔榫卯接合形成，外周边带有榫卯接口，所述墙体结构与设有榫卯接口的所述柱、设有凹凸接口的所述梁适配连接。
9.一种仿古建筑墙窗一体化抗震结构，包括梁、柱和窗框结构，其特征在于所述窗框包括横窗框、竖窗框、窗台和中挺；所述相邻横窗框、竖窗框通过楔块榫卯接合，并通过所述加固五金件加固连接，所述横窗框、竖窗框和中挺形成的封闭空间，内安装有窗户，上下端与所述窗台榫卯接合，所述加固五金件可为T型或L型，所述窗框结构周边有榫卯接口，与带榫卯接口的所述柱、所述梁榫卯接合。
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