CN106593002B - 一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，包括木柱，横向纤维布延伸并缠绕木柱粘贴后，粘贴柱上螺旋纤维布环箍在横向纤维布上，梁柱通过榫卯连接成梁柱体系，梁柱榫卯节点通过粘贴在木梁和木柱上的横向纤维布以及环箍在木柱上的单口铁件或双口铁件进行加固，横向纤维布通过粘贴在木梁上的螺旋纤维布环箍以及单口铁件或双口铁件压实锚固在木梁上。本发明克服了已有古木结构体系加固存在的缺陷，保证了纤维布与木梁连接的可靠性，能有效提高梁柱构件及连接节点承载能力，同时满足了古建筑“修旧如旧”、“不改变建筑原貌”及“可逆性”的修缮原则，可广泛用于古建筑木结构房屋梁柱体系的修复加固。

Description

一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法。

背景技术

古建筑木结构房屋体系中梁柱构件之间通常釆用榫卯连接，木柱浮搁于础石之上，由梁柱构架及墙体组成空间受力体系。其中，榫卯连接节点是古建筑常用的连接形式，不同于钢结构和混凝土结构的连接节点，榫卯节点的构造决定了其承载力往往低于构件承载力，是结构的薄弱部位，不符合强节点弱杆件的抗震设计原则。由于地震、大风等自然灾害原因，再加上木材自身材质缺陷，榫头反复拔出和挤压使得节点连接松动、容易拔榫、承载力不足、刚度降低。基础连接处木柱直接浮搁于础石之上，水平地震作用时，柱脚发生水平滑移，将导致整个梁柱构架倾斜。通过对多次地震中古建筑木结构受损情况的统计，榫卯节点拔榫和柱脚滑移是古木结构中较常见的震害形式。为了能够恢复并提高木结构梁柱体系的整体承载力，更好的保护我国古建筑文化遗产，对古建筑木结构房屋梁柱体系进行合理的加固显得尤为重要。

目前，现代建筑结构加固方法主要有加大截面法、粘贴钢板法、粘贴纤维复合材料法、增设支点法等。由于古建筑的特殊性，为满足古建筑“修旧如旧、可逆性、可识别性、不改变结构的受力体系”的加固原则，需对现有的加固方法进行适当改进，使其适用于古木结构加固。

通过对现有加固受损木结构梁柱体系破坏形态的分析，发现节点受拉区承载能力不足是加固后榫卯节点发生破坏的主要原因，而承载能力不足的最直接后果就是在荷载作用下整个结构稳定性能降低以及侧移加大，从而引发建筑物的局部破坏甚至发生连续性倒塌。对于损伤较大的榫卯节点，需采取加固措施保证其承载能力，提高加固后的受损木结构榫卯节点受拉区承载力是受损木结构梁柱榫卯节点加固的核心问题。如果采用新木材替换会破坏古建筑的历史风貌，故在古建筑的加固中不能大量采用替换木材的方法，同时传统的加固方法往往会破坏原有结构的刚度分布、改变结构传力途径从而带来新的问题，因此，缺少高效实用的加固方法是古建筑木结构房屋梁柱体系修复加固面临的主要问题。

中国专利200720032299.4公开了“一种碳纤维布加固古建筑木结构榫卯节点的方法，包括在榫卯节点的梁柱上粘贴横向碳纤维布，所述碳纤维布的上下边缘与梁的上下边缘平行，通过垂直于梁长度方向的碳纤维布环箍锚定在梁上。”但该技术直接采用碳纤维布粘接木构件表面，存在粘接剂渗透不均匀、难以检修以及更换等问题，且木构件表面处理难度大，受力过程中碳纤维布应力易松弛，加固方法有待进一步改进。

中国专利200720032298.X公开了“一种扁钢加固古建筑木结构榫卯节点的方法，包括在节点通过横向扁钢条进行加固，所述扁钢条通过螺钉锚固在木梁上。”但该技术采用植入螺钉连接，对节点处原有构件造成新的损伤，并且使得加固不具有可逆性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，包括木柱，所述木柱的底部设置有础石，横向纤维布延伸并缠绕所述木柱粘贴后，粘贴柱上螺旋纤维布环箍在横向纤维布上，最后采用单口铁件或双口铁件套箍锚固，所述横向纤维布与木柱之间形成了可靠连接，所述础石上套箍柱脚铁件，所述柱脚铁件的内部采用木条填充，限制柱脚的水平滑移，梁柱通过榫卯连接成梁柱体系，梁柱榫卯节点通过粘贴在木梁和木柱上的横向纤维布以及环箍在木柱上的单口铁件或双口铁件进行加固，所述横向纤维布在木梁下部沿其长度方向两边对称粘贴，所述单口铁件或双口铁件在梁柱节点处环箍套紧木柱并在接口处用外箍钢环锚固，所述横向纤维布通过粘贴在木梁上的梁上螺旋纤维布环箍以及单口铁件或双口铁件压实锚固在木梁上，所述横向纤维布和木梁之间形成了可靠连接，所述木柱浮搁于础石之上，所述柱脚铁件套箍在础石上，所述木条填充在柱脚铁件内，所述木柱通过柱脚铁件及木条固定在础石上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述外箍钢环接口缀板上设置有8个螺栓连接孔，所述外箍钢环采用镀锌钢板制成，且厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述单口铁件的一端接口缀板上设置有8个螺栓连接孔，所述单口铁件内填充有厚度范围为2.5-3.5mm的橡胶垫，所述单口铁件采用镀锌钢板制成厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述双口铁件的两端接口缀板上设置有16个螺栓连接孔，所述双口铁件内填充有厚度范围为2.5-3.5mm的橡胶垫，所述双口铁件采用镀锌钢板制成厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述柱脚铁件采用若干个∠60×4mm角钢以及若干个槽钢通过螺栓连接而成，每个槽钢上设置有排水孔。

作为本发明的一种优选技术方案，所述横向纤维布的层数为1-2层，宽度为木梁直径的1/4-1/5倍，所述单口铁件及双口铁件的长度由木梁尺寸决定，所述单口铁件及双口铁件接口处用螺栓连接，不与木柱连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述柱上螺旋纤维布环箍和梁上螺旋纤维布环箍的宽度为40-60mm，需留有大于100mm的搭接长度，间距为200-300mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1：本发明克服了已有古木结构体系加固存在的缺陷，避免了螺钉连接对原有木构件的进一步损坏，且保证了纤维布与木梁连接的可靠性，能有效提高梁柱构件及连接节点承载能力，可广泛用于古建筑木结构房屋梁柱体系的修复加固。

2：本发明加固部件均工厂化生产，部件运到现场进行装配，质量易于得到保证，并且自重轻，不额外增加荷载，造价低，施工工艺简单方便；同时满足了古建筑“修旧如旧”、“不改变建筑原貌”及“可逆性”的修缮原则。

3：本发明纤维布由于重量轻、强度高、耐腐蚀性好、易剪裁成型与木构件表面粘贴方便等优点，用于古木结构房屋加固优势明显；镀锌钢板由于自重轻、耐腐蚀、易于施工等优点，且能限制卯口的变大以及节点的转动，因而适合用作古木结构梁柱体系房屋的加固，且钢板部件可作为纤维布的锚固端，二者结合应用，能明显提高古木结构的加固效率。

4：通过粘贴在木梁和木柱上的横向纤维布以及套箍铁件将两者连接起来，增强两者协同工作能力，提高榫卯节点的承载能力，通过柱脚铁件限制柱脚的水平位移，避免发生水平方向整体的刚体平移，提高结构的整体抗震性能。

5：柱脚铁件上设有排水孔，便于及时将柱底水排出，保持柱底干燥，木条为柔性填充，能够提高对柱的侧向约束，且木条易于更换，铁件拆装方便，适用性强。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的中木结构梁柱体系正视图；

图2是本发明的中木结构梁柱体系中柱正视图；

图3是本发明的中木梁正视图；

图4是本发明的中柱脚局部示意图之一；

图5是本发明的中节点局部示意图之二；

图6是本发明的中外箍钢环三维示意图；

图7是本发明的中单口铁件三维示意图；

图8是本发明的中双口铁件三维示意图；

图9是本发明的中柱脚铁件三维示意图；

图中：1、木柱；2、木梁；3、外箍钢环；4、单口铁件；5、横向纤维布；6、梁上螺旋纤维布环箍；7、柱上螺旋纤维布环箍；8、础石；9、柱脚铁件；10、木条；11、排水孔；12、双口铁件；13、橡胶垫。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

纤维布加固木结构梁柱体系房屋的施工工艺：先采取措施对木梁2进行卸载，接着粘贴木梁2底面的横向纤维布5，然后是螺旋纤维布环箍6，再然后在节点处套上单口铁件4或双口铁件12，并用外箍钢环3通过螺栓连接锚固，最后将柱脚铁件9套箍在础石8上并用木条10填充塞紧，完成房屋结构补强加固。

如图1-9所示，本发明提供一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，包括木柱1，木柱1的底部设置有础石8，横向纤维布5延伸并缠绕木柱1粘贴后，粘贴柱上螺旋纤维布环箍7在横向纤维布5上，最后采用单口铁件4或双口铁件12套箍锚固，横向纤维布5与木柱1之间形成了可靠连接，础石8上套箍柱脚铁件9，柱脚铁件9的内部采用木条10填充，限制柱脚的水平滑移，梁柱通过榫卯连接成梁柱体系，梁柱榫卯节点通过粘贴在木梁2和木柱1上的横向纤维布5以及环箍在木柱1上的单口铁件4或双口铁件12进行加固，横向纤维布5在木梁2下部沿其长度方向两边对称粘贴，单口铁件4或双口铁件12在梁柱节点处环箍套紧木柱1并在接口处用外箍钢环3锚固，横向纤维布5通过粘贴在木梁2上的梁上螺旋纤维布环箍6以及单口铁件4或双口铁件12压实锚固在木梁2上，横向纤维布5和木梁2之间形成了可靠连接，木柱1浮搁于础石8之上，柱脚铁件9套箍在础石8上，木条10填充在柱脚铁件9内，木柱1通过柱脚铁件9及木条10固定在础石8上。

外箍钢环3接口缀板上设置有8个螺栓连接孔，外箍钢环3采用镀锌钢板制成，且厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm，符合规格参数要求。

单口铁件4的一端接口缀板上设置有8个螺栓连接孔，单口铁件4内填充有厚度范围为2.5-3.5mm的橡胶垫13，单口铁件4采用镀锌钢板制成厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm，这种具体构件主要适用于边柱节点。

双口铁件12的两端接口缀板上设置有16个螺栓连接孔，双口铁件12内填充有厚度范围为2.5-3.5mm的橡胶垫13，双口铁件12采用镀锌钢板制成厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm，这种具体构件主要适用于中柱节点。

柱脚铁件9采用若干个∠60×4mm角钢以及若干个槽钢通过螺栓连接而成，每个槽钢上设置有排水孔11，便于及时将柱底水排出，避免木柱1腐烂。

横向纤维布5的层数为1-2层，宽度为木梁2直径的1/4-1/5倍，单口铁件4及双口铁件12的长度由木梁2尺寸决定，单口铁件4及双口铁件12接口处用螺栓连接，不与木柱2连接。

柱上螺旋纤维布环箍7和梁上螺旋纤维布环箍6的宽度宜为40-60mm，需留有大于100mm的搭接长度，间距宜为200-300mm。

实施例1

具体的，见附图1所示，本发明涉及一种古建筑木结构房屋梁柱体系边柱的复合加固，由木柱1、木梁2、外箍钢环3、单口铁件4、横向纤维布5、梁上螺旋纤维布环箍6、柱上螺旋纤维布环箍7、础石8、柱脚铁件9、木条10、排水孔11和橡胶垫13组成。

首先将横向纤维布5沿木梁2长度方向两边对称粘贴在木梁2下部，两端延伸缠绕木柱1后粘贴，其次，将梁上螺旋纤维布环箍6缠绕在横向纤维布5上后粘贴在木梁2上，两端延伸缠绕木柱1后粘贴，将柱上螺旋纤维布环箍7缠绕在木柱1上后粘贴，接着将单口铁件4套箍在木梁2柱节点处并在其接口处通过外箍钢环3用8个螺栓连接锚固，最后，将柱脚铁件9套箍在础石8上，柱脚铁件9内部间隙采用木条10填充塞紧。

本发明克服了已有古木结构体系加固存在的缺陷，避免了螺钉连接对原有木构件的进一步损坏，保证了纤维布与木梁2连接的可靠性，能有效提高梁柱构件及连接节点承载能力，可广泛用于古建筑木结构房屋梁柱体系的修复加固。

本发明加固部件均工厂化生产，部件运到现场进行装配，质量易于得到保证，并且自重轻，不额外增加荷载，造价低，施工工艺简单方便；同时满足了古建筑“修旧如旧”、“不改变建筑原貌”及“可逆性”的修缮原则。

本发明纤维布由于重量轻、强度高、耐腐蚀性好、易剪裁成型与木构件表面粘贴方便等优点，用于古木结构房屋加固优势明显；镀锌钢板由于自重轻、耐腐蚀、易于施工等优点，且能限制卯口的变大以及节点的转动，因而适合用作古木结构梁柱体系房屋的加固，且钢板部件可作为纤维布的锚固端，二者结合应用，能明显提高古木结构的加固效率。

通过粘贴在木梁2和木柱1上的横向纤维布5以及套箍铁件将两者连接起来，增强两者协同工作能力，提高榫卯节点的承载能力，通过柱脚铁件9限制柱脚的水平位移，避免发生水平方向整体的刚体平移，提高结构的整体抗震性能。

柱脚铁件9上设有排水孔11，便于及时将柱底水排出，保持柱底干燥，木条10为柔性填充，能够提高对柱的侧向约束，且木条10易于更换，铁件拆装方便，适用性强。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，包括木柱(1)，所述木柱(1)的底部设置有础石(8)，其特征在于，横向纤维布(5)延伸并缠绕所述木柱(1)粘贴后，粘贴柱上螺旋纤维布环箍(7)在横向纤维布(5)上，最后采用单口铁件(4)或双口铁件(12)套箍锚固，所述横向纤维布(5)与木柱(1)之间形成了可靠连接，所述础石(8)上套箍柱脚铁件(9)，所述柱脚铁件(9)的内部采用木条(10)填充，限制柱脚的水平滑移，梁柱通过榫卯连接成梁柱体系，梁柱榫卯节点通过粘贴在木梁(2)和木柱(1)上的横向纤维布(5)以及环箍在木柱(1)上的单口铁件(4)或双口铁件(12)进行加固，所述横向纤维布(5)在木梁(2)下部沿其长度方向两边对称粘贴，所述单口铁件(4)或双口铁件(12)在梁柱节点处环箍套紧木柱(1)并在接口处用外箍钢环(3)锚固，所述横向纤维布(5)通过粘贴在木梁(2)上的梁上螺旋纤维布环箍(6)以及单口铁件(4)或双口铁件(12)压实锚固在木梁(2)上，所述横向纤维布(5)和木梁(2)之间形成了可靠连接，所述木柱(1)浮搁于础石(8)之上，所述柱脚铁件(9)套箍在础石(8)上，所述木条(10)填充在柱脚铁件(9)内，所述木柱(1)通过柱脚铁件(9)及木条(10)固定在础石(8)上。

2.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，其特征在于，所述外箍钢环(3)接口缀板上设置有8个螺栓连接孔，所述外箍钢环(3)采用镀锌钢板制成，且厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm。

3.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，其特征在于，所述单口铁件(4)的一端接口缀板上设置有8个螺栓连接孔，所述单口铁件(4)内填充有厚度范围为2.5-3.5mm的橡胶垫(13)，所述单口铁件(4)采用镀锌钢板制成厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm。

4.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，其特征在于，所述双口铁件(12)的两端接口缀板上设置有16个螺栓连接孔，所述双口铁件(12)内填充有厚度范围为2.5-3.5mm的橡胶垫(13)，所述双口铁件(12)采用镀锌钢板制成厚度范围为3.5-4.5mm，缀板厚度范围为3.5-4.5mm，且长为5cm。

5.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，其特征在于，所述柱脚铁件(9)采用若干个∠60×4mm角钢以及若干个槽钢通过螺栓连接而成，每个槽钢上设置有排水孔(11)。

6.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，其特征在于，所述横向纤维布(5)的层数为1-2层，宽度为木梁(2)直径的1/4-1/5倍，所述单口铁件(4)及双口铁件(12)的长度由木梁(2)尺寸决定，所述单口铁件(4)及双口铁件(12)接口处用螺栓连接，不与木柱(2)连接。

7.根据权利要求1所述的一种古建筑木结构梁柱体系房屋复合加固方法，其特征在于，所述柱上螺旋纤维布环箍(7)和梁上螺旋纤维布环箍(6)的宽度为40-60mm，需留有大于100mm的搭接长度，间距为200-300mm。