CN110805299A - 一种用于木结构古建筑保护的加固方法 - Google Patents

一种用于木结构古建筑保护的加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑保护技术领域，具体的说是一种用于木结构古建筑保护的加固方法，该加固方法采用的固定装置包括支撑架；支撑架包括立部与横部，立部与横部垂直设置；立部与横部上开设有一组用于安装紧固木螺钉的安装孔；支撑架底部设有顶推单元，顶推单元与立柱固连，顶推单元用于将支撑架向上顶起；通过顶推单元可以精确调整横梁高度，保证加固后的横梁与立柱位置精确，受力均匀；本发明通过顶推单元将支撑架连同横梁向上顶起后，通过木螺钉完成立柱与支撑架的固连，使得横梁所收到的压力完全通过支撑架传递到立柱上，增加横梁的加固强度。

Description

一种用于木结构古建筑保护的加固方法
技术领域
本发明属于建筑保护技术领域，具体的说是一种用于木结构古建筑保护的加固方法。
背景技术
古建筑由于年限长，长期冷热交替、雨水浸泡、空气氧化、地震作用以及一些人为破坏，其木结构容易开裂、老化，承载力大幅度下降，结构整体性较差，单个原木柱或原木梁的破坏容易引起整个木结构的连续倒塌，横梁与立柱的榫卯连接处长时间受雨水侵蚀后腐朽，安全隐患高，因此需要加固保护。
在对古建筑进行加固保护时，有些采用支撑架对古建筑进行支撑，但是现有的支撑架结构过于简单，自身的支撑稳固性不强，受压一大容易散架，且结构比较单一，无法适应各种不同类型古建筑木结构的支撑需求，适应性差；有些则采用构造柱或钢筋混凝土柱，施工成本高，周期长，且不易拆除。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决古建筑进行加固保护采用的支撑架结构过于简单，自身的支撑稳固性不强，受压一大容易散架，且结构比较单一，无法适应各种不同类型古建筑木结构的支撑需求，适应性差；有些则采用构造柱或钢筋混凝土柱，施工成本高，周期长，且不易拆除的问题，本发明提出的一种用于木结构古建筑保护的加固方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，包括以下步骤：
S1、施工布置；清空施工区域地面上的障碍，并铺设垫层；
S2、脚手架组装：在垫层上搭设脚手架，并在脚手架外围挂设防护网；
S3、安装固定装置：在需要加固的横梁下方的立柱上安装顶推单元并预紧；在横梁与立柱交叉处底部安装固定装置，并用木螺钉将固定装置与横梁固连；
S4、顶推作业：使用顶推单元将固定装置连同横梁向上顶推，至横梁与立柱的榫卯处略微脱离接触，横梁不受立柱的支撑力为止；
S5、锁定固定装置：通过固定装置上的安装孔向立柱钻孔，旋入木螺钉将固定装置与立柱紧固连接；
S6、修复美化：向固定装置与立柱和横梁的连接部位涂抹耐候胶，待耐候胶凝固后通过油泥与石膏定型，然后在定型后的表面拓印木纹，完成修复工作；
S3-S6中采用的固定装置包括支撑架；所述支撑架包括立部与横部，立部与横部垂直设置；所述立部为半圆形钢板且与需要修复部位的立柱的外周配合；所述横部为半圆形钢板且与需要修复部位的横梁的外周配合；所述立部与横部上开设有一组用于安装紧固木螺钉的安装孔；所述支撑架底部设有顶推单元，顶推单元与立柱固连，顶推单元用于将支撑架向上顶起；通过顶推单元可以精确调整横梁高度，保证加固后的横梁与立柱位置精确，受力均匀；使用时，将顶推单元固定在需要修复部位的立柱上，然后通过木螺钉穿过横部上的安装孔，然后使用螺丝刀将木螺钉旋入横梁内，将支撑架与横梁紧固连接，之后通过顶推单元将支撑架连同横梁向上顶起，至横梁水平并与立柱的榫卯处脱离接触，横梁不受立柱的支撑力后，通过木螺钉旋入立部上安装孔内，完成立柱与支撑架的固连，使得横梁所收到的压力完全通过支撑架传递到立柱上，进而使得横梁与立柱榫卯处腐朽的连接部不受力，完成对横梁的加固和修正作业。
优选的，所述横部上铰接有盖板，盖板为半圆形且与横梁外周配合；所述盖板与横部远离其铰接处的一侧均设有凸缘，凸缘上开设有一组固定孔，通过固定孔内穿入并锁紧螺栓使得横部与盖板固连；盖板配合横部用于减少横梁攻入木螺钉时产生的劈裂，增加加固强度；通过螺栓将盖板与横部进行锁紧，使得横梁位于横部的部位的外周形成封闭的包围和锁紧，进而在向横梁旋入木螺钉时，防止横梁劈裂后损坏，降低木螺钉与横梁的连接强度，降低支撑架与横梁的连接强度，从而进一步增加横梁的加固强度。
优选的，所述横部与盖板内部设有环形槽，环形槽中设有一组T形块，T形块靠近横梁的一侧与横梁外周配合；所述横部与盖板上与T形块对应位置开设有螺纹孔；螺纹孔中螺纹连接有调节螺钉；所述调节螺钉靠近T形块的一端与T形块关节轴承连接；通过T形块配合调节螺钉可以适应不同粗细的横梁，进一步增加加固强度；当需要对不同直径的横梁进行加固时，通过旋转调节螺钉，带动T形块向靠近横梁的方向移动，当T形块与横梁接触后，由于T形块与调节螺钉通过关节轴承连接，使得继续旋转调节螺钉时，T形块与横梁接触后保持不动，通过旋转调节螺钉使得T形块压紧横梁，进而保持横梁处于正确的姿态，以适应不同粗细横梁的加固需求，进一步增加横梁的加固强度。
优选的，所述顶推单元包括抱环，抱环有两个半圆形的钢环铰接而成，钢环远离其铰接处的一侧通过螺栓紧固；所述抱环套在立柱靠近横梁的位置，抱环内侧设有圆锥形的卡槽，卡槽中设有一组与卡槽配合的楔形块，楔形块方便顶推单元快速拆装；所述楔形块顶部设有油缸，油缸的活塞杆与立部之间设有垫圈，垫圈为两个半圆形的钢圈通过螺栓紧固连接而成；通过对油缸供给高压的液压油，可以方便快捷的对支撑架进行顶升作业，进一步保证加固强度；当需要进行顶推作业时，将抱环套在立柱上指定位置后，通过螺栓锁紧，然后将楔形块放入卡槽中，之后在油缸与支撑架之间的立柱上套上垫圈，对油缸充入高压的液压油，使得油缸的活塞杆伸出后顶推垫圈和支撑架，使得支撑架连同横梁一起上升至预定位置，进而使得横梁快速处于正确的修正位置，进一步保证横梁的加固强度。
优选的，所述油缸的进油管相互串联后与高压的液压油连通，保证立柱受力均匀，减少立柱倾覆风险，进一步保证加固强度；通过相互串联的油缸的进油管，使得每个油缸的进油量保持相同，进而使得抱环圆周方向受到均匀的压力，防止抱环单侧受到油缸的压力后使得立柱产生横向的倾覆力矩，影响立柱的稳定性，从而进一步横梁的加固强度。
优选的，所述楔形块与立柱之间设有卷曲的垫片，垫片呈螺旋形包裹在立柱外周，垫片用于减少楔形块对木质的立柱的损坏，进一步保证加固强度；通过垫片螺旋状的对立柱进行缠绕包裹，提高木质立柱的承载力，避免立柱受到楔形块的压力过大时产生塑性变形，进而破坏立柱的表面质量和受力平衡，从而进一步减少立柱受到的损伤，进一步保证横梁的加固强度，避免二次损伤。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，通过顶推单元将支撑架连同横梁向上顶起，至横梁不受立柱的支撑力后，通过木螺钉完成立柱与支撑架的固连，使得横梁所收到的压力完全通过支撑架传递到立柱上，进而使得横梁与立柱榫卯处腐朽的连接部不受力，增加横梁的加固强度。
2.本发明所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，通过螺钉将盖板与横部进行锁紧，使得横梁位于横部的部位的外周形成封闭的包围和锁紧，进而在向横梁旋入木螺钉时，防止横梁劈裂后损坏，木螺钉与横梁的连接强度，降低支撑架与横梁的连接强度，从而进一步增加横梁的加固强度。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的加固方法流程图；
图2是本发明采用的固定装置的立体图；
图3是本发明采用的固定装置的等轴测视图；
图4是本发明采用的固定装置的主视图；
图5是图4中A-A的剖视图；
图6是图5中B处局部放大图；
图中：支撑架1、立部11、横部12、立柱2、横梁21、安装孔13、顶推单元3、盖板14、凸缘15、固定孔16、环形槽17、T形块18、螺纹孔19、调节螺钉110、抱环31、卡槽32、楔形块33、油缸34、活塞杆35、垫圈36、进油管37、垫片38。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图6所示，本发明所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，包括以下步骤：
S1、施工布置；清空施工区域地面上的障碍，并铺设垫层；
S2、脚手架组装：在垫层上搭设脚手架，并在脚手架外围挂设防护网；
S3、安装固定装置：在需要加固的横梁下方的立柱上安装顶推单元并预紧；在横梁与立柱交叉处底部安装固定装置，并用木螺钉将固定装置与横梁固连；
S4、顶推作业：使用顶推单元将固定装置连同横梁向上顶推，至横梁与立柱的榫卯处略微脱离接触，横梁不受立柱的支撑力为止；
S5、锁定固定装置：通过固定装置上的安装孔向立柱钻孔，旋入木螺钉将固定装置与立柱紧固连接；
S6、修复美化：向固定装置与立柱和横梁的连接部位涂抹耐候胶，待耐候胶凝固后通过油泥与石膏定型，然后在定型后的表面拓印木纹，完成修复工作；
S3-S6中采用的固定装置包括支撑架1；所述支撑架1包括立部11与横部12，立部11与横部12垂直设置；所述立部11为半圆形钢板且与需要修复部位的立柱2的外周配合；所述横部12为半圆形钢板且与需要修复部位的横梁21的外周配合；所述立部11与横部12上开设有一组用于安装紧固木螺钉的安装孔13；所述支撑架1底部设有顶推单元3，顶推单元3与立柱2固连，顶推单元3用于将支撑架1向上顶起；通过顶推单元3可以精确调整横梁21高度，保证加固后的横梁21与立柱2位置精确，受力均匀；使用时，将顶推单元3固定在需要修复部位的立柱2上，然后通过木螺钉穿过横部12上的安装孔13，然后使用螺丝刀将木螺钉旋入横梁21内，将支撑架1与横梁21紧固连接，之后通过顶推单元3将支撑架1连同横梁21向上顶起，至横梁21水平并与立柱2的榫卯处脱离接触，横梁21不受立柱2的支撑力后，通过木螺钉旋入立部11上安装孔13内，完成立柱2与支撑架1的固连，使得横梁21所收到的压力完全通过支撑架1传递到立柱2上，进而使得横梁21与立柱2榫卯处腐朽的连接部不受力，完成对横梁21的加固和修正作业。
作为本发明的一种实施方式，所述横部12上铰接有盖板14，盖板14为半圆形且与横梁21外周配合；所述盖板14与横部12远离其铰接处的一侧均设有凸缘15，凸缘15上开设有一组固定孔16，通过固定孔16内穿入并锁紧螺栓使得横部12与盖板14固连；盖板14配合横部12用于减少横梁21攻入木螺钉时产生的劈裂，增加加固强度；通过螺栓将盖板14与横部12进行锁紧，使得横梁21位于横部12的部位的外周形成封闭的包围和锁紧，进而在向横梁21旋入木螺钉时，防止横梁21劈裂后损坏，降低木螺钉与横梁21的连接强度，降低支撑架1与横梁21的连接强度，从而进一步增加横梁21的加固强度。
作为本发明的一种实施方式，所述横部12与盖板14内部设有环形槽17，环形槽17中设有一组T形块18，T形块18靠近横梁21的一侧与横梁21外周配合；所述横部12与盖板14上与T形块18对应位置开设有螺纹孔19；螺纹孔19中螺纹连接有调节螺钉110；所述调节螺钉110靠近T形块18的一端与T形块18关节轴承连接；通过T形块18配合调节螺钉110可以适应不同粗细的横梁21，进一步增加加固强度；当需要对不同直径的横梁21进行加固时，通过旋转调节螺钉110，带动T形块18向靠近横梁21的方向移动，当T形块18与横梁21接触后，由于T形块18与调节螺钉110通过关节轴承连接，使得继续旋转调节螺钉110时，T形块18与横梁21接触后保持不动，通过旋转调节螺钉110使得T形块18压紧横梁21，进而保持横梁21处于正确的姿态，以适应不同粗细横梁21的加固需求，进一步增加横梁21的加固强度。
作为本发明的一种实施方式，所述顶推单元3包括抱环31，抱环31有两个半圆形的钢环铰接而成，钢环远离其铰接处的一侧通过螺栓紧固；所述抱环31套在立柱2靠近横梁21的位置，抱环31内侧设有圆锥形的卡槽32，卡槽32中设有一组与卡槽32配合的楔形块33，楔形块33方便顶推单元3快速拆装；所述楔形块33顶部设有油缸34，油缸34的活塞杆35与立部11之间设有垫圈36，垫圈36为两个半圆形的钢圈通过螺栓紧固连接而成；通过对油缸34供给高压的液压油，可以方便快捷的对支撑架1进行顶升作业，进一步保证加固强度；当需要进行顶推作业时，将抱环31套在立柱2上指定位置后，通过螺栓锁紧，然后将楔形块33放入卡槽32中，之后在油缸34与支撑架1之间的立柱2上套上垫圈36，对油缸34充入高压的液压油，使得油缸34的活塞杆35伸出后顶推垫圈36和支撑架1，使得支撑架1连同横梁21一起上升至预定位置，进而使得横梁21快速处于正确的修正位置，进一步保证横梁21的加固强度。
作为本发明的一种实施方式，所述油缸34的进油管37相互串联后与高压的液压油连通，保证立柱2受力均匀，减少立柱2倾覆风险，进一步保证加固强度；通过相互串联的油缸34的进油管37，使得每个油缸34的进油量保持相同，进而使得抱环31圆周方向受到均匀的压力，防止抱环31单侧受到油缸34的压力后使得立柱2产生横向的倾覆力矩，影响立柱2的稳定性，从而进一步横梁21的加固强度。
作为本发明的一种实施方式，所述楔形块33与立柱2之间设有卷曲的垫片38，垫片38呈螺旋形包裹在立柱2外周，垫片38用于减少楔形块33对木质的立柱2的损坏，进一步保证加固强度；通过垫片38螺旋状的对立柱2进行缠绕包裹，提高木质立柱2的承载力，避免立柱2受到楔形块33的压力过大时产生塑性变形，进而破坏立柱2的表面质量和受力平衡，从而进一步减少立柱2受到的损伤，进一步保证横梁21的加固强度，避免二次损伤。
使用时，将顶推单元3固定在需要修复部位的立柱2上，然后通过木螺钉穿过横部12上的安装孔13，然后使用螺丝刀将木螺钉旋入横梁21内，将支撑架1与横梁21紧固连接，之后通过顶推单元3将支撑架1连同横梁21向上顶起，至横梁21水平并与立柱2的榫卯处脱离接触，横梁21不受立柱2的支撑力后，通过木螺钉旋入立部11上安装孔13内，完成立柱2与支撑架1的固连，使得横梁21所收到的压力完全通过支撑架1传递到立柱2上，进而使得横梁21与立柱2榫卯处腐朽的连接部不受力，完成对横梁21的加固和修正作业；通过螺栓将盖板14与横部12进行锁紧，使得横梁21位于横部12的部位的外周形成封闭的包围和锁紧，进而在向横梁21旋入木螺钉时，防止横梁21劈裂后损坏，降低木螺钉与横梁21的连接强度，降低支撑架1与横梁21的连接强度，从而进一步增加横梁21的加固强度；当需要对不同直径的横梁21进行加固时，通过旋转调节螺钉110，带动T形块18向靠近横梁21的方向移动，当T形块18与横梁21接触后，由于T形块18与调节螺钉110通过关节轴承连接，使得继续旋转调节螺钉110时，T形块18与横梁21接触后保持不动，通过旋转调节螺钉110使得T形块18压紧横梁21，进而保持横梁21处于正确的姿态，以适应不同粗细横梁21的加固需求，进一步增加横梁21的加固强度；需要进行顶推作业时，将抱环31套在立柱2上指定位置后，通过螺栓锁紧，然后将楔形块33放入卡槽32中，之后在油缸34与支撑架1之间的立柱2上套上垫圈36，对油缸34充入高压的液压油，使得油缸34的活塞杆35伸出后顶推垫圈36和支撑架1，使得支撑架1连同横梁21一起上升至预定位置，进而使得横梁21快速处于正确的修正位置，进一步保证横梁21的加固强度；过相互串联的油缸34的进油管37，使得每个油缸34的进油量保持相同，进而使得抱环31圆周方向受到均匀的压力，防止抱环31单侧受到油缸34的压力后使得立柱2产生横向的倾覆力矩，影响立柱2的稳定性，从而进一步横梁21的加固强度；通过垫片38螺旋状的对立柱2进行缠绕包裹，提高木质立柱2的承载力，避免立柱2受到楔形块33的压力过大时产生塑性变形，进而破坏立柱2的表面质量和受力平衡，从而进一步减少立柱2受到的损伤，进一步保证横梁21的加固强度，避免二次损伤。
上述前、后、左、右、上、下均以说明书附图中的图4为基准，按照人物观察视角为标准，装置面对观察者的一面定义为前，观察者左侧定义为左，依次类推。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于木结构古建筑保护的加固方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、施工布置；清空施工区域地面上的障碍，并铺设垫层；
S2、脚手架组装：在垫层上搭设脚手架，并在脚手架外围挂设防护网；
S3、安装固定装置：在需要加固的横梁下方的立柱上安装顶推单元并预紧；在横梁与立柱交叉处底部安装固定装置，并用木螺钉将固定装置与横梁固连；
S4、顶推作业：使用顶推单元将固定装置连同横梁向上顶推，至横梁与立柱的榫卯处略微脱离接触，横梁不受立柱的支撑力为止；
S5、锁定固定装置：通过固定装置上的安装孔向立柱钻孔，旋入木螺钉将固定装置与立柱紧固连接；
S6、修复美化：向固定装置与立柱和横梁的连接部位涂抹耐候胶，待耐候胶凝固后通过油泥与石膏定型，然后在定型后的表面拓印木纹，完成修复工作；
S3-S6中采用的固定装置包括支撑架(1)；所述支撑架(1)包括立部(11)与横部(12)，立部(11)与横部(12)垂直设置；所述立部(11)为半圆形钢板且与需要修复部位的立柱(2)的外周配合；所述横部(12)为半圆形钢板且与需要修复部位的横梁(21)的外周配合；所述立部(11)与横部(12)上开设有一组用于安装紧固木螺钉的安装孔(13)；所述支撑架(1)底部设有顶推单元(3)，顶推单元(3)与立柱(2)固连，顶推单元(3)用于将支撑架(1)向上顶起；通过顶推单元(3)可以精确调整横梁(21)高度，保证加固后的横梁(21)与立柱(2)位置精确，受力均匀。
2.根据权利要求1所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，其特征在于：所述横部(12)上铰接有盖板(14)，盖板(14)为半圆形且与横梁(21)外周配合；所述盖板(14)与横部(12)远离其铰接处的一侧均设有凸缘(15)，凸缘(15)上开设有一组固定孔(16)，通过固定孔(16)内穿入并锁紧螺栓使得横部(12)与盖板(14)固连；盖板(14)配合横部(12)用于减少横梁(21)攻入木螺钉时产生的劈裂，增加加固强度。
3.根据权利要求2所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，其特征在于：所述横部(12)与盖板(14)内部设有环形槽(17)，环形槽(17)中设有一组T形块(18)，T形块(18)靠近横梁(21)的一侧与横梁(21)外周配合；所述横部(12)与盖板(14)上与T形块(18)对应位置开设有螺纹孔(19)；螺纹孔(19)中螺纹连接有调节螺钉(110)；所述调节螺钉(110)靠近T形块(18)的一端与T形块(18)关节轴承连接；通过T形块(18)配合调节螺钉(110)可以适应不同粗细的横梁(21)，进一步增加加固强度。
4.根据权利要求1所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，其特征在于：所述顶推单元(3)包括抱环(31)，抱环(31)有两个半圆形的钢环铰接而成，钢环远离其铰接处的一侧通过螺栓紧固；所述抱环(31)套在立柱(2)靠近横梁(21)的位置，抱环(31)内侧设有圆锥形的卡槽(32)，卡槽(32)中设有一组与卡槽(32)配合的楔形块(33)，楔形块(33)方便顶推单元(3)快速拆装；所述楔形块(33)顶部设有油缸(34)，油缸(34)的活塞杆(35)与立部(11)之间设有垫圈(36)，垫圈(36)为两个半圆形的钢圈通过螺栓紧固连接而成；通过对油缸(34)供给高压的液压油，可以方便快捷的对支撑架(1)进行顶升作业，进一步保证加固强度。
5.根据权利要求4所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，其特征在于：所述油缸(34)的进油管(37)相互串联后与高压的液压油连通，保证立柱(2)受力均匀，减少立柱(2)倾覆风险，进一步保证加固强度。
6.根据权利要求4所述的一种用于木结构古建筑保护的加固方法，其特征在于：所述楔形块(33)与立柱(2)之间设有卷曲的垫片(38)，垫片(38)呈螺旋形包裹在立柱(2)外周，垫片(38)用于减少楔形块(33)对木质的立柱(2)的损坏，进一步保证加固强度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113958150A (zh) * 2021-11-29 2022-01-21 湘南学院 一种古建筑修复木构件防开裂结构
CN116988673A (zh) * 2023-09-26 2023-11-03 山西一建集团有限公司 一种古建筑修复用加固保护装置

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