CN107795143A - 三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统及其施工工艺，其特征在于：两根纵向钢筋放置在下弦梁下表面，纵向钢筋的两端焊接有螺杆；上弦梁上部放置带孔钢板，纵向钢筋及其一端所焊接的螺杆穿过下弦梁的通孔、上弦梁的通孔、钢板的通孔后用螺母螺在螺杆上而固定在钢板上；在下弦梁上设有环形的扁铁，扁铁绕过纵向钢筋与下弦梁，螺栓螺母组合穿过扁铁两端所设的通孔后将扁铁、纵向钢筋与下弦梁固定在一起；下弦梁下表面中部具有一个角铁，使两侧的纵向钢筋与角铁固连。本发明还提供上述系统的工艺。本发明是一种操作简单、费用较低、加固效果明显的下弦梁加固系统。
Description
技术领域
本发明属于传统木屋架建筑安全技术领域，具体涉及一种三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统及其施工工艺。
背景技术
中国地大物博，人口众多，是一个拥有灿烂文化的多民族的国家。在历史的大融合、大发展的过程中，我们的祖先通过不断的实践与摸索，根据不同的地势特征、文化背景、经济条件，经验水平建造出满足人类生产和生活所需的各种形式建筑物，特别是木材为主要建筑材料的建筑物，在我国建筑史上留下辉煌的一篇，其中以三角形木屋架作为支撑体系的传统民居即为典型代表形式之一。三角形木屋架房屋因木材本身的韧性好、木节点之间的榫卯连接方式，使建筑物在地震中具有良好抗震性能，且三角形木屋架施工简单、维修方便，在施工和维修改造时所需设备相对简单，操作人员也较少，目前，大部分新建或已有村镇民居很多仍采用三角形木屋架，所以对三角形木屋架进行加固研究具有重要的现实意义。
但是，木材本身是一种生物材料，在使用过程中往往受到光照、温度湿度变化等因素影响，随着时间的推移这种影响会越发严重，从而使木材产生开裂、腐朽、挠度过大等质量病害，使木材发生不可逆的劣化，且传统村镇民居建造时大多根据民间工匠个人经验建造，缺乏科学合理的设计和施工，后期又少有维护，所以木屋架经过长期使用后均存在不同程度的损毁，尤其是三角形木屋架下弦梁，因其直径大、受荷大、长度长，发生损毁破坏的可能性最大，根据实地调研，传统木屋架下弦梁有很大一部分是“带病”工作，严重影响了木屋架下弦梁的承载力，一旦下弦梁发生破坏，将严重降低整个建筑物的安全性、耐久性以及可靠性。但是迫于经济水平较低、认识不足、缺少相应的技术支持，大多数村镇木屋架结构未能有效处理，所以迫切的需要一种操作简单、费用较低、加固效果明显的下弦梁加固系统。
发明内容
本发明提供了一种三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，其目的是克服现有技术缺点，提供一种操作简单、费用较低、加固效果明显的下弦梁加固系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，其特征在于：
两根纵向钢筋放置在下弦梁下表面，纵向钢筋的两端焊接有螺杆；上弦梁上部放置带孔钢板，纵向钢筋及其一端所焊接的螺杆穿过下弦梁的通孔、上弦梁的通孔、钢板的通孔后用螺母螺在螺杆上而固定在钢板上；在下弦梁上设有环形的扁铁，扁铁绕过纵向钢筋与下弦梁，螺栓螺母组合穿过扁铁两端所设的通孔后将扁铁、纵向钢筋与下弦梁固定在一起；下弦梁下表面中部具有一个角铁，角铁上焊接两个设有通孔的钢片，使两根纵向钢筋另一端所焊接的螺杆分别穿过两个钢片的通孔，通过螺母螺紧在螺杆上而使两侧的纵向钢筋与角铁固连。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：纵向钢筋上套设有套管。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的下弦梁和上弦梁均钻有通孔，上弦梁通孔垂直于上弦梁，下弦梁通孔与上弦梁通孔的轴线在一条直线上，孔径不小于20mm。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的纵向钢筋两端均焊接的螺杆直径为20mm。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的钢板可以为任意形状，其厚度为8～15mm，最短边不小于上弦梁直径，为110～150mm。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的钢片为角铁内部均对称焊接的钻有通孔的三角形钢片，三角形钢片中部所设通孔的孔径不小于20mm。
本发明还提供一种三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统的施工工艺，其中：包括以下步骤：
第一步，施工前准备：
a、查看三角形木屋架下弦梁质量病害情况，判断下弦梁承载力是否足够，测量下弦梁直径、跨度及上弦梁直径；
b、根据a确定纵向钢筋长度及直径，确定扁铁长度、宽度、厚度，准备相应数量的纵向钢筋、套管、螺杆、螺栓、螺母、垫片、扁铁、四边形钢板、三角形刚片、角铁；
c在上弦梁、下弦梁上开设通孔；
第二步，制作加固构件：
a、制作拉结纵向钢筋：将准备好的螺杆与纵向焊接，并焊接之后的纵向钢筋弯折，使之能穿过通孔；
b、制作扁铁：在扁铁两端钻孔，使螺栓能够穿过孔径，并弯曲扁铁；
c、制作角铁：在三角形钢片上钻孔，使拉结钢筋能够穿过孔径，后在角铁1/3位置各焊接钻孔钢片一片；
d、对准备好的四边形钢板钻孔，使纵向钢筋能穿过垫板；
第三步，安装拉结钢筋：
a、安装纵向钢筋：上弦梁上部放置四边形钢板，纵向钢筋及其螺杆穿过下弦梁通孔和上弦梁通孔与四边形钢板用螺母固定；
b、安装扁铁：在下弦梁梁长各1/4位置上均匀布置扁铁，扁铁将纵向钢筋与下弦梁固定在一起，并通过螺栓、螺母锁紧扁铁；
c、安装角铁：在下弦梁下表面中部放置一个角铁，角铁上焊接两个设有通孔的钢片，使两根纵向钢筋另一端所焊接的螺杆分别穿过两个钢片的通孔，通过螺母螺紧在螺杆上而使两侧的纵向钢筋与角铁固连；
第四步，施加预应力：
同时对称拧紧预制角铁内部螺母，对两侧纵向钢筋施加拉应力，至此完成三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统施工。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：第二步、安装纵向钢筋中，纵向钢筋可以先行穿过套管。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：第二步、可以根据下弦梁跨度而增加扁铁数量。
本发明的有益效果为：
1、通过在有质量通病下弦梁下表面设置拉结纵向钢筋，使纵向钢筋对下弦梁产生向内拉力，减小上弦梁作用在下弦梁上的力，有效改善三角木屋架的内力重分布，改变了下弦梁的受力特点，降低了下弦梁跨中挠度和弯矩，提高了下弦梁的受力性能，预防了下弦梁承载力不足引起的整体结构的不安全性。
2、本发明结构简单、操作容易、施工工艺简单、可操作性强，施工安全性高，取材方便、经济性较好、易于掌握及推广，能够有效的解决三角形木屋架下弦梁承载力不足问题，保证居住安全。
3、本发明使用范围广，适用于所有三角形木屋架结构，既可应用于新建三角形屋架承载力提高问题，又可用于在役三角形木屋架结构，此加固方法对我国传统三角形木屋架结构的保护工作具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明图1的A向部分放大示意图；
图3为本发明扁铁弯成环形后示意图；
图4为本发明扁铁未弯成环形前示意图；
图5为本发明角铁部分示意图；
图6为本发明三角形钢片与螺杆结合示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
如图1、如图2、如图3、如图4、图5、图6所示，一种三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，包括上弦梁1、下弦梁2、纵向钢筋3、套管4、螺杆5、螺栓6、螺母7、垫片8、扁铁9、角铁10、四边形钢板11、三角形钢片12。
在上弦梁1及下弦梁2端部位置各钻取轴线重合的通孔，也即下弦梁2的通孔2’和上弦梁1的通孔1’直径21mm，将设有通孔的四边形钢板11放置在上弦梁1上方并且四边形钢板11的通孔与上弦梁1的通孔1’对准，使位于下弦梁2下表面的纵向钢筋3弯折，纵向钢筋3及纵向钢筋3端部焊接的螺杆5穿过下弦梁2的通孔2’、上弦梁1的通孔1’、四边形钢板11的通孔，通过垫片8和螺母7螺紧在螺杆5上而使螺杆5固定在四边形钢板11上，如图2所示。
如图3、图4所示，在下弦梁2跨度各1/4位置安装4个弯成环形的扁铁9，环形的扁铁9包住纵向钢筋3、套在纵向钢筋3外的套管4、下弦梁2，通过螺栓6穿过扁铁9上的两个通孔9’，以垫片8、螺7而锁紧环形的扁铁9，从而将纵向钢筋3及套在纵向钢筋3外的套管4固定在下弦梁2上。
图1中B位置，在下弦梁2下表面中部放置一个角铁10，角铁10上焊接两个设有通孔12’的三角形钢片12，使两根纵向钢筋3另一端所焊接的螺杆5分别穿过两个三角形钢片12的通孔12’，通过垫片8和螺母7螺紧在螺杆5上而使螺杆5固定在三角形钢片12上，从而两侧的纵向钢筋3与角铁10固连，如图5、图6所示。
这样，将纵向钢筋3和角铁10与上弦梁1和下弦梁2连为一体，起到加固作用。
所述的四边形钢板11宽度110mm，大于上弦梁1直径，厚度10mm，四边形钢板11中部设有孔径为21mm的通孔。
纵向钢筋3直径20mm，长度2630mm，中间套设套管4，两端焊接螺杆5，螺杆5的直径20mm，长110mm，其中螺纹长80mm，且对焊接螺杆5之后的纵向钢筋3一端进行弯折，弯折角度145°，弯折长度640mm。
角铁10为等边角铁，选用∠90×90×10，其长度为260mm，在角铁10上1/3位置焊接厚度为10mm，边长80×80×110mm三角形钢板12两片，并在三角形钢板12中部钻孔12’，孔径为21mm。
扁铁9宽度30mm、厚度3mm、长度680mm，在距扁铁9两端各50mm中部钻通孔9’，孔径21mm。
具体施工工艺如下：
第一步，施工前准备：
a、查看三角形木屋架下弦梁2质量病害情况，判断下弦梁2承载力是否足够，测量下弦梁2直径、跨度及上弦梁1直径；
b、根据下弦梁2跨度确定纵向钢筋3长度及直径，根据下弦梁2直径确定扁铁9尺寸。准备纵向钢筋2根，长度2630mm、直径20mm；准备套管2条，长度2090mm、内径20mm；准备扁铁4片，长度680mm、宽度30mm、厚度3mm；准备角铁1块，尺寸∠90×90×10，长度260mm；准备三角形钢板3片，边长80×80×110mm、厚度10mm；准备四边形钢板2片，宽度110mm，厚度10mm；准备螺栓4个，直径20mm：螺母8个，采用I型B级六角螺母，对边30mm；准备垫片8个；准备螺杆4个，长110mm，螺纹长80mm，直径20mm；
c、在上弦梁1底部钻通孔1’，通孔1’垂直于上弦梁1，距上弦梁1底部水平距离300mm，后再在下弦梁2端部钻通孔2’，使通孔1’与上弦梁1的通孔1’轴线在一条直线上，角度为145°，且通孔1’和通孔2’孔径均应不小于套筒4直径，为21mm；
第二步，制作加固构件：
a、制作纵向钢筋3：将套管4套上纵向钢筋3，在纵向钢筋3两端焊接螺杆5，将焊接之后的纵向钢筋3的一个端部弯折，弯折长度为640mm、角度为145°。
b、制作扁铁9：在扁铁9两端各50mm位置中部钻通孔9’，孔径21mm，并对扁铁9进行弯曲成环形。
c、制作角铁10：在三角形钢板12上钻通孔12’，使孔径为21mm，后在角铁10上1/3位置各焊接三角形钢板12一片；
d、对准备好的四边形钢板11钻通孔，使孔径为21mm；
第三步，安装拉结钢筋：
a、安装纵向钢筋3：将四边形钢板11放置在上弦梁1的通孔1’位置，四边形钢板11的通孔与上弦梁1的通孔1’对准，使纵向钢筋3弯折一端以及纵向钢筋3端部焊接的螺杆5先后穿过下弦梁2的通孔2’、上弦梁1的通孔1’、四边形钢板11的通孔，并通过垫片8和螺母7螺紧在螺杆5上将其固定；
b、安装扁铁9：在下弦梁2梁长各1/4位置上均匀布置4个弯成环形的扁铁9，扁铁9包住纵向钢筋3、套在纵向钢筋3外的套管4、下弦梁2，并通过螺栓6、螺母7穿过通孔9’后锁紧扁铁9，扁铁9将纵向钢筋3与下弦梁2固定在一起，；
c、安装角铁10：预制角铁10放在下弦梁2中部的下方，也即图1中B位置，使两侧的两根纵向钢筋3另一端所焊接的螺杆5分别穿过两个三角形钢片12的通孔12’，通过垫片8和螺母7螺紧在螺杆5上而使螺杆5固定在三角形钢片12上，从而连接跨中两侧的纵向钢筋3。
第四步，施加预应力：
同时对称拧紧三角形钢片12对应的螺母7，对两侧纵向钢筋3施加拉应力，至此完成三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统施工。
本发明通过在有质量病害的下弦梁2下端设置拉结纵向钢筋3，上弦梁1上部放置四边形钢板11，纵向钢筋3穿过下弦梁2和上弦梁1的通孔与四边形钢板11用螺母固定，在下弦梁2上均匀布置扁铁9，扁铁9将纵向钢筋3与下弦梁2固定在一起，纵向钢筋3均被套管4包裹，后通过预制角铁10连接跨中两侧纵向钢筋3，最后同时对称拧紧预制角铁10内部螺母，对两侧纵向钢筋3施加拉应力，使纵向钢筋3对下弦梁2产生向内拉力，减小上弦梁1作用在下弦梁2上的力。
本发明有效改善三角木屋架下弦梁的受力特点，提高了下弦梁的受力性能，预防了下弦梁承载力不足引起的整体结构的不安全性，结构简单、操作容易、效果明显、具有较强的可操作性和经济性，是一种行之有效的加固系统。
要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
Claims (9)
1.一种三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，其特征在于：
两根纵向钢筋放置在下弦梁下表面，纵向钢筋的两端焊接有螺杆；上弦梁上部放置带孔钢板，纵向钢筋及其一端所焊接的螺杆穿过下弦梁的通孔、上弦梁的通孔、钢板的通孔后用螺母螺在螺杆上而固定在钢板上；在下弦梁上设有环形的扁铁，扁铁绕过纵向钢筋与下弦梁，螺栓螺母组合穿过扁铁两端所设的通孔后将扁铁、纵向钢筋与下弦梁固定在一起；下弦梁下表面中部具有一个角铁，角铁上焊接两个设有通孔的钢片，使两根纵向钢筋另一端所焊接的螺杆分别穿过两个钢片的通孔，通过螺母螺紧在螺杆上而使两侧的纵向钢筋与角铁固连。
2.如权利要求1所示的三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，其特征在于：纵向钢筋上套设有套管。
3.如权利要求1所示的三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，其特征在于：所述的下弦梁和上弦梁均钻有通孔，上弦梁通孔垂直于上弦梁，下弦梁通孔与上弦梁通孔的轴线在一条直线上，孔径不小于20mm。
4.如权利要求1所示的三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，其特征在于：所述的纵向钢筋两端均焊接的螺杆直径为20mm。
5.如权利要求1所示的三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，其特征在于：所述的钢板可以为任意形状，其厚度为8～15mm，最短边不小于上弦梁直径，为110～150mm。
6.如权利要求1所示的三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统，其特征在于：所述的钢片为角铁内部均对称焊接的钻有通孔的三角形钢片，三角形钢片中部所设通孔的孔径不小于20mm。
7.一种三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统的施工工艺，其特征在于：其中：包括以下步骤：
第一步，施工前准备：
a、查看三角形木屋架下弦梁质量病害情况，判断下弦梁承载力是否足够，测量下弦梁直径、跨度及上弦梁直径；
b、根据a确定纵向钢筋长度及直径，确定扁铁长度、宽度、厚度，准备相应数量的纵向钢筋、套管、螺杆、螺栓、螺母、垫片、扁铁、四边形钢板、三角形刚片、角铁；
c在上弦梁、下弦梁上开设通孔；
第二步，制作加固构件：
a、制作拉结纵向钢筋：将准备好的螺杆与纵向焊接，并焊接之后的纵向钢筋弯折，使之能穿过通孔；
b、制作扁铁：在扁铁两端钻孔，使螺栓能够穿过孔径，并弯曲扁铁；
c、制作角铁：在三角形钢片上钻孔，使拉结钢筋能够穿过孔径，后在角铁1/3位置各焊接钻孔钢片一片；
d、对准备好的四边形钢板钻孔，使纵向钢筋能穿过垫板；
第三步，安装拉结钢筋：
a、安装纵向钢筋：上弦梁上部放置四边形钢板，纵向钢筋及其螺杆穿过下弦梁通孔和上弦梁通孔与四边形钢板用螺母固定；
b、安装扁铁：在下弦梁梁长各1/4位置上均匀布置扁铁，扁铁将纵向钢筋与下弦梁固定在一起，并通过螺栓、螺母锁紧扁铁；
c、安装角铁：在下弦梁下表面中部放置一个角铁，角铁上焊接两个设有通孔的钢片，使两根纵向钢筋另一端所焊接的螺杆分别穿过两个钢片的通孔，通过螺母螺紧在螺杆上而使两侧的纵向钢筋与角铁固连；
第四步，施加预应力：
同时对称拧紧预制角铁内部螺母，对两侧纵向钢筋施加拉应力，至此完成三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统施工。
8.如权利要求所述的三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统的施工工艺，其特征在于：其中：第二步、安装纵向钢筋中，纵向钢筋可以先行穿过套管。
9.如权利要求所述的三角形木屋架下弦梁钢筋拉结加固系统的施工工艺，其特征在于：其中：第二步、可以根据下弦梁跨度而增加扁铁数量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180313 |