CN113266166A - 一种应用木质复合材料进行木结构建筑加固的围束加固方法 - Google Patents

一种应用木质复合材料进行木结构建筑加固的围束加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种应用木质复合材料进行木结构建筑加固的围束加固方法。该方法包括：在建筑结构的构件表面贴合安装木质复合材料；在所述木质复合材料的纤维方向采用指接连接；在所述木质复合材料的垂直纤维方向采用榫槽连接；在所述木质复合材料的外表面环向布置环向收紧零件；所述的环向收紧零件沿所述木质复合材料的纤维长度方向依次布置；在所述木质复合材料的外表面环向挤入木楔；所述木楔与所述环向收紧零件沿所述木质复合材料的纤维长度方向间隔布置；通过所述木质复合材料、木楔和环向收紧零件组成结构整体的围束加固体系。该加固方法可用于古木建筑结构等建筑结构加固；该加固方法与原有建筑结构之间无粘结，防止原有建筑结构的二次损伤。

Description

一种应用木质复合材料进行木结构建筑加固的围束加固方法
技术领域
本发明涉及结构加固技术领域，尤其涉及一种木质复合材料进行古木建筑结构加固的围束加固方法。
背景技术
结构加固技术目前广泛应用于土木工程的古木建筑或砌体建筑，以确保结构在使用过程中的安全性和适用性。古木建筑的结构加固研究不仅是为古建筑结构加固提供科学依据，也是古建筑遗产传承工作的重要组成部分。中国的古建筑以木结构为主，拥有悠久的历史和文化价值，保护和围护古木结构建筑具有重要的意义。
传统的木结构建筑加固方法有：落架大修、支顶加固法、化学加固法、墩接加固法、嵌补加固法、铁件加固法、近表面贴装加固法等。这些加固方法均能够在一定程度上修复和加固原木结构，但同时存在损坏原有木结构的现象，无法真正完整的保护古木结构建筑。如何无损伤保护和加固古木结构的问题亟待解决，因此本发明基于围束加固方法，采用木质复合材料进行加固古木结构建筑。
目前，现有技术中还没有一种对加固对象无损伤的加固技术，同时也没有采用该技术对古木结构建筑进行加固的方法。
发明内容
本发明的实施例提供了一种应用木质复合材料进行木结构建筑围护和加固的方法，以实现有效的对古木结构建筑进行无损伤加固。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
一种应用木质复合材料进行木结构建筑围护和加固的围束加固方法，包括：
在建筑结构的构件表面安装木质复合材料，根据不同构件的尺寸设计完全贴合构件表面的木质复合材料，将所述木质复合材料安装到建筑结构的构件表面；
在所述木质复合材料垂直纤维方向之间设置几何尺寸互补的榫槽结构，将所述木结构材料通过所述榫槽结构拼接；
将所有所述木质复合材料拼接成新结构完全包裹原结构，通过环向收紧零件施加环向应力收紧。
进一步地，所述木质复合材料纤维方向之间设置指接，将所述木质复合材料通过所述指接结构拼接。
进一步地，根据木质复合材料纤维方向依次布置环向收紧零件。
进一步地，所述环向收紧零件自身尺寸和布置间距均可调整。
进一步地，在所述环向收紧零件之间的所述木质复合材料挤入木楔，所述木楔的位置和尺寸均可调整。
进一步地，所述木质复合材料、环向收紧零件和木楔与原有建筑结构的构件完全无粘结。
进一步地，整个加固体系只粘结所述木质复合材料纤维方向之间的所述木质复合材料，作为围束加固结构体系的其它部分均无需粘结。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明适用于一般的古木结构建筑中；且适用于具有宽敞空间结构建筑的加固；同时适用于构件复杂且旅游观光频繁，要求保护具有触摸等长期磨损行为的古木结构建筑构件(例如图案精美、花纹复杂的木梁或木柱)。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例提供的应用围束加固方法对古木结构建筑进行加固和围护的示意图。
图2为本发明实施例提供的未加固古木结构建筑示意图。
图3为本发明实施例提供的古木结构建筑构件表面贴装示意图。
图4为本发明实施例提供的环向收紧零件布置示意图。
图5为本发明实施例提供的几何尺寸互补的榫槽连接和木楔位置布置示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
本发明实施例为了克服传统的结构加固方法的不足，针对特定建筑结构加固需求，提供了一种无损伤前提下，采用木质复合材料包裹原结构，达到保护原结构与加固结构的围束加固方法。
本发明实施例提出的应用木质复合材料进行古木结构建筑围束加固的方法包括：在建筑结构的构件表面安装木质复合材料，根据不同构件的尺寸设计完全贴合构件表面的木质复合材料；在所述木质复合材料的垂直纤维方向之间采用几何尺寸互补的榫槽连接；在所述木质复合材料的纤维方向采用指接连接；在所述木质复合材料的外表面环向布置环箍收紧零件；所述的环箍收紧零件沿所述木质复合材料的纤维长度方向依次布置；在所述木质复合材料的外表面环向依次挤入木楔；所述的木楔与所述的环箍收紧零件沿所述木质复合材料的纤维长度方向间隔布置；通过所述木质复合材料、木楔和环箍收紧构件组成结构加固体系。该加固方法可用于古木建筑结构等建筑结构加固；该加固方法与原有建筑结构之间无粘结，防止原有建筑结构的二次损伤。
在实际应用中，可以测量需要加固的建筑结构构件尺寸，选择合理尺寸的木质复合材料，从而可通过将木质拼接完整包裹在需要加固的建筑结构构件表面。进一步的，通过环向收紧零件将木质复合材料收紧贴合在需要加固的建筑结构构件表面。进一步的，通过将木楔挤入木质复合材料，完成结构构件的围束加固方法加固。
本发明选用木质复合材料作为围束加固方法加固的主要材料。木质复合材料具有与古木结构材料相近的性能参数。所述材料的性能参数是指：木质材料的纹理，强度，刚度等。制备木质复合材料时，要根据原结构构件的尺寸，设计完全贴合原结构的构件几何参数，在所需加固的原结构表面安装木质复合材料。所述构件几何参数是指：单根木质复合材料的长度，厚度，几何尺寸互补的榫槽尺寸等几何尺寸参数。
环向收紧零件指的是金属丝、带装物或钢箍类构件，每一个环向收紧零件都要进行环向收紧，也可以说每一个环向收紧零件就是一个施加预应力的装置。环向收紧零件的布置间距需要根据实际构件尺寸参数进行设置。所述构件尺寸参数是指：完全包裹原结构后木质复合材料的外部尺寸。
木楔指的是楔形的木质构件，所用的木楔都需要完全挤入木质复合材料，木楔实际上是给木质复合材料进一步施加预应力。木楔与环向收紧零件间隔布置。木楔的实际尺寸参数需要根据实际构件尺寸参数进行设置。所述构件尺寸参数是指：木质复合材料厚度，体积等。
原结构，木质复合材料与环向收紧零件之间采用无粘结的方式固定；木质复合材料与木楔通过挤压应力固定；安装完成木质复合材料后，通过环向收紧零件和木楔施加环向应力，收紧木质复合材料。从而形成完全包裹原结构的加固系统，完成对需要加固结构的围束加固方法加固。
上述木质复合材料的布置应根据所需加固的建筑结构构件特点，可采用变截面或等截面布置。
上述环向收紧零件，应考虑建筑结构构件的受力特点，合理布置环向收紧零件，而实现对建筑结构的加固。
所述的木楔，选用的材料与加固所用的木质复合材料完全一样，两者变形协调，选择合适外形尺寸防止挤入时木质复合材料断裂。
安装完成围束加固方法加固体系，通过限制原有结构的变形和分担原有结构承受的内力，从而对建筑结构受力和变形方面进行改善，进而实现对原结构的加固。
由于木质复合材料加工过程中容易出现尺寸误差，进行拼接时无法达到完全贴合原结构的效果。因此需要严格测量原结构尺寸和设计木质复合材料尺寸。同时，木楔挤入木质复合材料时，也容易造成木质复合材料开裂，因此需要严格控制木楔挤入量。围束加固方法加固后的原有木结构，应具有可靠的安全性和适用性，达到或基本达到结构未损伤时的承载和变形能力。
实施例二
图1为本发明实施例提供的应用围束加固方法对建筑结构结构加固的示意图示，在原结构构件(包括梁和柱构件)5适当位置选取结构构件；并且根据原结构构件5的尺寸设计和安装木质复合材料1；在木质复合材料1的垂直纤维方向之间采用几何尺寸互补的榫槽结构4进行拼接；并在沿木质复合材料1的纤维长度方向进行指接拼接；将木质复合材料1拼接完成后完全包裹原有结构构件5；在拼接完成的木质复合材料1外表面布置环向收紧零件2，沿木质复合材料1的纤维方向依次布置；最后将木楔3挤入木质复合材料1，木楔3的布置位置与环向收紧零件2沿木质复合材料1的纤维长度方向间隔布置，实现对原结构的围束加固方法加固。
图2为本发明实施例提供的需要进行加固的古木结构建筑示意图，对原结构构件5进行适当评估，选取需要加固的构件，并测量所需加固的原结构构件5的尺寸。
图3为本发明实施例提供的木质复合材料1安装示意图，根据选取的原结构构件5的尺寸，选用合适尺寸的木质复合材料1安装在原有结构构件5的表面。
图4为本发明实施例提供的围束加固方法环向收紧零件布置示意图。木质复合材料1安装完成后，木质复合材料1外表面安装环向收紧零件2。通过环向收紧零件2将木质复合材料1组成的加固部分贴合在原有结构构件5之上。初步形成加固效果。
图5为本发明实施例提供的木楔3安装布置示意图，木楔3通过挤压的方式挤入木质复合材料1。木楔3的尺寸应保证木质复合材料1能够得到理想压实效果的同时不会出现裂缝。通过挤入适量木楔3后，形成完整的围束加固方法加固系统。
本发明适用于一般的古木结构建筑中；且适用于具有宽敞空间结构建筑的加固；同时适用于构件复杂且旅游观光频繁，要求保护具有触摸等长期磨损行为的古木结构建筑构件(例如图案精美、花纹复杂的木梁或木柱)。故本发明作为一种结构加固方法适用于一些有加固需求的建筑结构中。
综上所述，本发明实施例与现有的古建筑加固方法相比，具有如下的优点：
(1)木质复合材料作为天然的绿色建筑材料，具有环保、可再生、强度高、抗震性能好等优点。木质复合材料相比于其他用于加固的材料更容易加工和施工，适用性广。
(2)相比于其他加固方法，围束加固方法加固结构时能够围护原结构不再受到损伤，而且围束加固系统本身具有承载能力，能够有效的分担原结构的荷载，提高整体结构的承载力。所需的加固构件均独立于原结构，加固构件与原结构之间采用无粘结连接。通过环向收紧零件将加固构件安装固定在原结构表面。原结构不再暴露，防止受到触摸和撞击等损伤。
加固构件的材料性能与原结构相近，尺寸合适，两者变形协调，防止两者之间出现应力集中的现象。采用环向收紧零件收紧加固材料时，应力作用在加固的木质复合材料上，当应力传递到原结构时基本是均布应力的状况。当结构受力时，三者之间变形协调，围束加固方法加固的构件和原有结构构件组成新的结构系统承载荷载。使原有木质结构构件受力转变成三向受力状态，提高原有木质结构构件的承载能力。
(3)对于一些图案精美复杂的梁柱构件，采用近表面贴装等加固方法加固时，将对文物建筑造成一定损伤。而采用围束加固方法加固时，不损伤原有建筑构件的构造和表面图案。使用木质复合材料直接贴装在原结构构件表面，木质复合材料与原结构之间的界面无粘结材料，因此不会损伤原结构。
(4)围束加固方法加固特点鲜明，工程适用性明确，对于一般的环境，具有宽敞空间结构建筑和旅游观光频繁的古木结构建筑加固具有较高的应用价值。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种应用木质复合材料进行木结构建筑加固的围束加固方法，其特征在于，包括：
在建筑结构的构件表面安装木质复合材料，根据不同构件的尺寸设计完全贴合构件表面的木质复合材料，将所述木质复合材料安装到建筑结构的构件表面；
在所述木质复合材料的垂直纤维方向之间设置几何尺寸互补的榫槽结构，将所述木结构材料通过所述榫槽结构拼接；
将所有所述木质复合材料拼接成新结构完全包裹原结构，通过环向收紧零件施加环向应力收紧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述木质复合材料纤维方向之间设置指接结构，将所述木质复合材料通过所述指接结构连接。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据木质复合材料纤维方向依次布置环向收紧零件。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述环向收紧零件自身尺寸和布置间距可调整。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述环向收紧零件之间的所述木质复合材料挤入木楔，所述木楔的位置和尺寸均可调整。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的方法，其特征在于，所述木质复合材料、环向收紧零件和木楔与原有建筑结构的构件之间完全无粘结。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，整个加固体系只粘结所述木质复合材料纤维方向之间的所述木质复合材料，作为围束加固结构体系的其它部分均无需粘结。
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