CN201071550Y - 一种碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点 - Google Patents

一种碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点，它包括木柱(1)与木梁(额枋)(2)通过榫卯(3)连接而成的大木构架、碳纤维布(4、5)，所述大木构架的榫卯节点通过粘贴在木柱(1)和木梁(2)上的横向碳纤维布(4、5)进行加固，所述横向碳纤维布(4、5)的上下边缘与木梁(2)的上下边缘平行，所述横向碳纤维布(4、5)通过垂直于木梁(2)长度方向的碳纤维布环箍(6)锚固在木梁(2)上。本实用新型能提高榫卯节点的抗弯能力，同时满足古建筑“修旧如旧”、“不改变建筑原貌”的修缮原则，从而使得古建筑木结构得以保护。

Description

一种碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点
技术领域
本实用新型涉及一种古建筑木结构的节点，特别涉及一种古建筑木结构大木构架的榫卯节点。
背景技术
中国古代建筑是以木结构建筑为主发展起来的，现存的古代建筑中也以木结构建筑较多，约占全部古代建筑的50％以上。木结构以其巧妙的构建方法和卓越的抗震性能，引起了世界范围的瞩目。她是中华民族乃至世界文化的重要组成部分，是祖先留给我们的宝贵文化遗产，具有极高的历史、文物、艺术和科学价值。因此必须采取措施对这些古建筑木结构进行修缮加固及保护。
古建筑木结构的主要特点之一就是柱和梁(额枋)组成的构架采用榫卯连接，无需一铁一钉。“卯”是指在木构件上挖出的洞眼，“榫”则是在木构件上留下的准备插入卯的端头，这种连接方式使得各节点刚柔相济，具有一定的抗弯能力及良好的耗能能力。然而由于各种人为的破坏和自然力的破坏，再加上木材自身的缺陷，在榫和卯发生挤压变形之后，使得榫头宽度变小，而卯口宽度变大，从而降低榫卯节点的抗弯能力，甚至出现局部拔榫、节点松脱现象。而抗弯能力降低的最直接后果就是构架在水平荷载作用下整个结构稳定性降低及侧移加大，从而加剧建筑物的破坏甚至倒塌。但由于木材资源的限制以及更为重要的原因是为了保护文物自身的价值，使得古建筑木结构的维修加固不可能大面积的替换新材，同时传统的加固修复方法往往会破坏建筑物原貌或带来锈蚀等问题，因此，没有适合的维修加固材料和方法，是古建筑木结构维修加固面临的主要问题。
而碳纤维布(CFRP)作为一种新型加固材料，已在包括航天在内的很多领域得到了广泛应用，将其引进到木结构的加固中具有很多传统方法不具有的优点，从而解决了古建筑木结构维修加固的材料和方法问题，使得这些非常重要建筑能得到更好的保护。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点，该节点具有较高的抗弯能力，同时满足古建筑“修旧如旧”、“不改变建筑原貌”的加固原则。
为解决上述技术问题，本发明解决技术问题的技术方案是：包括木柱(1)与木梁(额枋)(2)通过榫卯(3)连接而成的大木构架、碳纤维布(4、5)，所述大木构架的榫卯节点通过粘贴在木柱(1)和木梁(2)上的横向碳纤维布(4、5)进行加固，所述横向碳纤维布(4、5)的上下边缘与木梁(2)的上下边缘平行，所述横向碳纤维布(4、5)通过垂直于木梁(2)长度方向的碳纤维布环箍(6)锚固在木梁(2)上。
所述横向碳纤维布(4、5)的宽度为木梁(2)高度的1/4～1/5。碳纤维布(1)宽度与木梁宽度相同。
所述横向碳纤维布(4、5)的层数为1～2层。
所述横向碳纤维布(4、5)在木梁(2)上的长度为1.5～2.0倍的木柱(1)直径。
所述碳纤维布环箍(6)的宽度为40～60mm，长度由木梁尺寸确定，需留有大于100mm的搭接长度。
所述碳纤维布环箍(6)之间的间距为200～300mm。
本实用新型的有益效果是：
通过粘贴在木柱和梁上的碳纤维布条带将两者连接起来，从而限制两者的相互转动，提高榫卯节点的抗弯能力，同时满足古建筑“修旧如旧”、“不改变建筑原貌”的修缮原则，从而使得古建筑木结构得以保护。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
如附图1、2所示，将横向碳纤维布4、5粘贴在木梁2和木柱1上，通过碳纤维布环箍6将横向碳纤维布4、5锚固在木梁2上，横向碳纤维布4上边缘与木梁2的上边缘平齐，横向碳纤维布5下边缘与木梁2的下边缘平齐，碳纤维布环箍6的数量根据实际情况确定。
为了能达到提高榫卯节点抗弯能力的目的，碳纤维布的宽度和长度需满足一定的要求，否则将达不到加固的目的。横向碳纤维布4、5的宽度取木梁2高度的1/4～1/5，粘贴在木梁2上的长度为1.5～2.0倍的木柱1直径，横向碳纤维布4、5的层数为1～2层；碳纤维布环箍6的宽度为40～60mm，长度由木梁尺寸确定，需留有大于100mm的搭接长度，环箍之间的间距为200～300mm。
我们通过试验研究，得到了大木构架及其用碳纤维布层数为一层，宽度为40mm，在木梁上的长度为300mm加固前后的承载力(见表1)，结果表明节点加固后承载力有了大幅度的提高。
表1未加固榫卯节点与碳纤维布加固榫卯节点承载力比较
Figure Y20072003230000061
碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点的施工工艺：
先对木梁和木柱进行表面处理，之后将榫卯节点的位置尽量恢复到原状并固定，接着粘贴横行碳纤维布4、5，然后是碳纤维布环箍6，等粘结胶干后去掉固定装置。碳纤维布粘贴的工艺要符合相关的规范要求。

Claims (6)

1.一种碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点，包括木柱(1)与木梁(2)通过榫卯(3)连接而成的大木构架，其特征是：所述大木构架的榫卯节点通过粘贴在木柱(1)和木梁(2)上的横向碳纤维布(4、5)进行加固，所述横向碳纤维布(4、5)的上下边缘与木梁(2)的上下边缘平行，所述横向碳纤维布(4、5)通过垂直于木梁(2)长度方向的碳纤维布环箍(6)锚固在木梁(2)上。
2.根据权利要求1所述的碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点，其特征是：所述横向碳纤维布(4、5)的宽度为木梁(2)高度的1/4～1/5。
3.根据权利要求1所述的碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点，其特征是：所述横向碳纤维布(4、5)的层数为1～2层。
4.根据权利要求1所述的碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点，其特征是：所述横向碳纤维布(4、5)在木梁(2)上的长度为1.5～2.0倍的木柱(1)直径。
5.根据权利要求1所述的碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点，其特征是：所述碳纤维布环箍(6)的宽度为40～60mm，长度由木梁尺寸确定，需留有大于100mm的搭接长度。
6.根据权利要求1所述的碳纤维布加固的古建筑木结构大木构架的榫卯节点，其特征是：所述碳纤维布环箍(6)之间的间距为200～300mm。
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