CN105863296A - 古建筑童柱与梁节点加固处理结构 - Google Patents

古建筑童柱与梁节点加固处理结构 Download PDF

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Abstract

古建筑童柱与梁节点加固处理结构，童柱的柱脚通过木质构件卡设在梁上，在童柱的柱脚上设有双榫，在梁上开设有与双榫相匹配的双榫卯口，在不改变原材料及施工工艺的基础上，不采用铁扒钉、扁钢固定或角钢进行加固，只采用木结构对古建筑童柱与梁的节点进行加固处理。

Description

古建筑童柱与梁节点加固处理结构
技术领域
本发明属于古建筑童柱与梁节点构造的保护修缮技术，具体说的是古建筑童柱与梁节点加固处理结构。
背景技术
童柱为古建筑大木作构件，对于童柱的解释主要有以下几种：
(1)、在清式建筑中，童柱是对小短柱的泛称，以区别梁架柱子，比如檐柱、金柱等长柱。(2)、楼阁式建筑上层平台之上的檐柱，亦称“平台童柱”。大式建筑的“童柱”直径为6.6斗口。（3）、童柱也称“灯笼柱”，位于顺扒梁与抹角梁之上，属于短柱之列，其柱脚榫通常为双榫做法。
我国古建筑为框架式木结构，其水平构件与垂直构件相交处的节点很多，最常见的有柱与梁、柱与枋、山柱与排山梁架等。在对古建筑大木构架的保护修缮过程中，我们发现柱与梁节点拔榫、榫头破坏的现象非常突出。其原因是由于古建筑的地基沉降不均匀或水平外力的作用下，特别是偶然荷载，一旦出现虽持续时间较短，但对梁架节点的破坏力十分巨大。例如爆炸力、撞击力、地震、台风等。震害调查表明，古建筑梁架结构震害的严重部位多发生在梁柱节点处，一般是柱的震害重于梁，角柱的震害重于内柱，短柱的震害重于一般柱。童柱是坐于顺扒梁或抹角梁上的短柱，当古建筑受到地震力或撞击力作用时，地面运动加速度引起地基沉降不均，极易造成童柱柱脚和梁之间的榫头拔出，进而削弱木构架整体的稳定性；且过大尺寸的拔榫很可能造成木构架严重倾斜、歪闪；另外，榫头插入卯口中，在长期外力的作用下，特别是风荷载是梁架结构的主要水平力，在风压的作用下榫头由于卯口的挤压可能造成破坏，或者因卯口挤压变形造成自身截面尺寸减小并导致下沉，从而削弱梁柱之间的连接性能，因此，在古建筑保护修缮工程的残损评估中，童柱与梁节点的破坏状况都非常严重。童柱拔榫将会使梁架倾斜、檩条滚闪，从而导致整个梁架结构失稳。
目前，古建筑大木构架梁柱节点榫卯修缮是采用铁扒钉或角钢进行加固，将梁、枋、柱连接部位用铁扒钉、角钢、扁钢固定起来，以防止榫卯移位，这些加固措施虽然刚度较强，但柔韧性、抗扭转能力不足；如遇地基不均匀沉降或地面震动容易造成金属件与梁柱的连接部位松动，造成加固件失效，从而使节点的安全性仍受到威胁。其次，金属件加固节点时，铆钉嵌固木构件的过程中往往会破坏木构件；改变了古建筑木结构的原材料及施工工艺，且金属件加固木结构是通过“嵌入”或“固定”的方式达到加固的目的，这种不可逆的加固技术不仅不利于加固件的检修或更换，也不利于木结构的保护修缮。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种古建筑童柱与梁节点加固处理结构，在不改变原材料及施工工艺的基础上，不采用铁扒钉、扁钢固定或角钢进行加固，只采用木结构对古建筑童柱与梁的节点进行加固处理。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：古建筑童柱与梁节点加固处理结构，童柱的柱脚通过木质构件卡设在梁上，在童柱的柱脚上设有双榫，在梁上开设有与双榫相匹配的双榫卯口，所述的木质构件由中部的暗榫和暗榫两端的木垫块组成，暗榫的长度与童柱的柱身直径相等，在童柱的双榫之间的柱身上开设一个暗榫卯口，暗榫卯口与暗榫的大小相匹配，双榫之间的距离与暗榫的厚度相等，双榫插入双榫卯口，暗榫卡入暗榫卯口内，在木垫块的端部开设有燕尾卯口，在梁的相应位置开设有燕尾卯口相匹配的卯口，与燕尾卯口相配合的插榫通过插入燕尾卯口和卯口将木垫块与梁连接在一起。
本发明所述的暗榫的截面为矩形断面。
本发明所述的木垫块的厚度与梁宽度相等。
本发明所述的木垫块与暗榫的连接面为弧面，该弧面弧度与童柱的柱身的弧度相同。
本发明所述的木垫块的底面与暗榫的底面相平齐。
本发明所述的燕尾卯口的短边在外，长边在内。
本发明有益效果是：
首先，本专利能够大大提高梁与童柱柱脚节点的整体性能，如遇地震或突发振动，榫头与卯口的相互挤压和摩擦能消耗地震能量，减小结构整体的破坏，水平方向有燕尾榫和暗隼加强整体的拉结力，上下方向可由带燕尾榫的插榫来抵抗梁所受的剪力，增强梁柱节点的抗扭转性能，从而达到加强梁与童柱节点处整体的强度和抗震性能。而且这种轻质高强的加固结构还可以降低梁柱因拔榫而破坏的几率，减少维修次数。
其次，这种加固结构用料较少，加工十分方便，实际加固操作工序较简单，既节省原材料，有利于环保，又大大降低维修施工的劳动强度，且在以后的古建筑保护修缮过程中，只需将水平方向带有暗隼的木垫块及上下方向的燕尾插榫更换即可。
因此，可以反映出这种轻质高强的梁柱节点加固处理结构在坚持不改变原材料及施工工艺的基础上，不仅能够显著提高童柱与梁节点的整体性和抗震性能，而且木构件修缮更换时拥有巨大的优势，未来在建筑文化遗产保护修缮方面具有广阔的市场发展空间。
附图说明
图1为加固前的童柱与梁节点示意图；
图2为本发明的结构爆炸示意图；
图3为本发明的剖视结构示意图；
图中：1、童柱，101、双榫，102、暗榫卯口，2、木质构件，201、暗榫，202、木垫块，2021、燕尾卯口，3、梁，301、双榫卯口，302、卯口，4、插榫。
具体实施方式
古建筑童柱与梁节点加固处理结构：
1）童柱柱脚与梁的连接不仅仅依靠梁、柱榫卯之间的摩擦力，还要在梁的上方与童柱柱脚双榫之间的连接处增加一根木质构件，在坚持不改变古建筑原材料及施工工艺原则的基础上，此木质构件中间段开一个矩形断面的暗榫，厚度尺寸与童柱柱脚双榫之间的距离相同，长度等于童柱柱径。暗榫的两端分别对称连接一个木垫块，木垫块两端厚度等于梁宽，并在木垫块中间各开一个断面为40x20mm燕尾卯口，短边在外侧，长边在内侧。
2）在童柱柱脚双榫之间的柱身上开一个矩形断面的卯口，尺寸同木质构件中间段的暗榫；将暗榫卡入童柱柱脚所开的暗榫卯口中，通过暗榫卯接使木质构件与童柱连接在一起。在梁上部与木垫块两端部卯口对应的位置也各开一个断面为40x20mm燕尾卯口，两端各用一个120x40x20mm的插榫通过燕尾卯口插接将木垫块与梁连接在一起。
3）木垫块与童柱柱脚通过暗榫卯接可以加强梁与童柱柱脚在水平方向的拉结力，木垫块两端部通过燕尾插榫与梁连接，可以加强梁与童柱在上下方向的整体性能和抗扭转性能；偶然荷载一旦发生其值很大，而持续时间很短，对于结构是瞬时作用，地震力的大小与建筑质量的大小成正比。所以，这种轻质高强的加固措施大大提高了梁与童柱柱脚节点的整体性能，如遇地震或突发振动，榫头与卯口的相互挤压和摩擦能消耗地震能量，减小结构整体的破坏，水平方向有燕尾榫和暗隼加强整体的拉结力，上下方向可由带燕尾榫的插榫来抵抗梁所受的剪力，增强梁柱节点的抗扭转性能，从而达到加强梁与童柱节点处整体的强度和抗震性能。
实施例1
根据建筑工程实践及震害调查可知，短柱的抗震性能较弱，当古建筑地基沉降不均或遭遇地震、爆炸、撞击力、台风等作用时，童柱柱脚与顺扒梁节点处的榫头极易拔出，造成童柱倾斜，梁架歪闪；对于这种童柱与顺扒梁节点拔榫或榫头破损的情况可采用本专利技术进行加固处理。
（1）在顺扒梁的上方与童柱柱脚双榫之间的连接处增加一根木质构件，木质构件中间段开一个矩形断面的暗榫，厚度尺寸与童柱柱脚双榫之间的距离相同，长度等于童柱柱径。木垫块厚度等于顺扒梁宽，并在木垫块两端部中间各开一个断面为40x20mm燕尾卯口，短边在外，长边在内，暗榫底面与木垫块的底面处于同一平面内，使整个木构件的底面与梁面贴合。
（2）在童柱柱脚双榫之间的柱身上开一个矩形断面的卯口，尺寸同木垫块中间段的暗榫；将木垫块的暗榫卡入童柱柱脚所开的卯口中，通过暗榫卯接使木垫块与童柱连接在一起。在顺扒梁上部与木垫块两端部卯口对应的位置也各开一个断面为40x20mm燕尾卯口，两端各用一个120x40x20mm的插榫通过燕尾卯口插接将木垫块与顺扒梁连接在一起。
（3）通过这种轻质高强的加固措施能够大大提高顺扒梁与童柱柱脚节点的整体性能，如遇地震或突发振动，榫头与卯口的相互挤压和摩擦能消耗地震能量，减小结构整体的破坏，水平方向有燕尾榫和暗榫加强节点整体的拉结力，上下方向可由带燕尾榫的插榫来抵抗顺扒梁所受的剪力，增强顺扒梁与童柱节点的抗扭转性能，从而达到加强顺扒梁与童柱节点处整体的强度和抗震性能。
实施例2
古建筑抗震性能较弱的另一部位是抹角梁与童柱柱脚节点处。抹角梁位于古建筑平面转角处，根据震害调查表明，角柱的震害重于内柱，短柱的震害重于一般柱。此处的童柱既为角柱又为短柱，因此，该节点处的震害最为严重。可采用本专利技术对抹角梁与童柱节点进行加固处理。加固的步骤与上述同，木质构件与童柱柱脚通过暗榫卯接可以加强抹角梁与童柱柱脚在水平方向的拉结力，木垫块两端部通过燕尾插榫与抹角梁连接，可以加强抹角梁与童柱在上下方向的整体性能和抗扭转性能；所以，这种轻质高强的加固措施能够大幅度提高抹角梁与童柱柱脚节点的整体性能和抗震性能。

Claims (6)

1.古建筑童柱与梁节点加固处理结构，其特征在于：童柱（1）的柱脚通过木质构件（2）卡设在梁（3）上，在童柱（1）的柱脚上设有双榫（101），在梁（3）上开设有与双榫（101）相匹配的双榫卯口（301），所述的木质构件（2）由中部的暗榫（201）和暗榫（201）两端的木垫块（202）组成，暗榫（201）的长度与童柱（1）的柱身直径相等，在童柱（1）的双榫（101）之间的柱身上开设一个暗榫卯口（102），暗榫卯口（102）与暗榫（201）的大小相匹配，双榫（101）之间的距离与暗榫（201）的厚度相等，双榫（101）插入双榫卯口（301），暗榫（201）卡入暗榫卯口（102）内，在木垫块（202）的端部开设有燕尾卯口（2021），在梁（3）的相应位置开设有燕尾卯口（2021）相匹配的卯口（302），与燕尾卯口（2021）相配合的插榫（4）通过插入燕尾卯口（2021）和卯口（302）将木垫块（202）与梁（3）连接在一起。
2.如权利要求1所述的古建筑童柱与梁节点加固处理结构，其特征在于：所述的暗榫（201）的截面为矩形断面。
3.如权利要求1所述的古建筑童柱与梁节点加固处理结构，其特征在于：所述的木垫块（202）的厚度与梁（3）宽度相等。
4.如权利要求1所述的古建筑童柱与梁节点加固处理结构，其特征在于：所述的木垫块（202）与暗榫（201）的连接面为弧面，该弧面与童柱（1）的柱身完全贴合。
5.如权利要求1所述的古建筑童柱与梁节点加固处理结构，其特征在于：所述的木垫块（202）的底面与暗榫（201）的底面相平齐。
6.如权利要求1所述的古建筑童柱与梁节点加固处理结构，其特征在于：所述的燕尾卯口（2021）的短边在外，长边在内。
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