CN211396281U - 一种加固型木结构柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种加固型木结构柱，通过在木柱表面设置隔离层、架设增强筋、固定FRP外壳、填充夹层材料、缠绕外层FRP布对木柱进行加固，加固过程包含木柱表面清理、设置隔离层、架设增强筋、固定FRP外壳、浇筑夹层材料、在FRP外壳外侧缠绕外层FRP布等。本实用新型特点在于不仅加固了木柱，大大提高了木柱承载力，还在于解决了木结构防腐蚀、防火性能差的问题，显著提高木柱承载力和耐久性。同时，此方法易于施工，性价比高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种加固型木结构柱，属于土木工程领域，适用于对木结构柱进行维修和加固的场合。
背景技术
我国作为一个木结构建筑大国，在新建建筑中木结构应用越来越广泛。国内外诸多学者对木结构节点连接、力学性能进行了深入研究，使其性能得到极大的提高。然而木构件容易受虫蛀和腐蚀，且抗火性能较差等问题尚未得到有效解决，现有木结构建筑很多都破损严重，严重影响结构的耐久性能，急待进行维修和加固。
针对木结构柱现有加固方法大致可分为嵌补加固法、墩接加固法、换柱加固法和FRP加固法等。其中嵌补加固法即在柱产生裂缝时，利用木条和胶粘剂等方式进行嵌补，此方法相当于恢复木柱的受力截面，而此时柱相当于由两部分组成，故受力性能不如原柱。墩接加固法主要适用于柱角腐朽严重且柱底向上破损长度未超过柱高1/4的建筑物，适用范围较窄。换柱加固法即以新柱换旧柱，此方法要求先卸去作用在柱上所有荷载，对一些荷载分布复杂的木建筑来说施工困难，且安全系数较低。FRP加固法即利用高性能纤维增强复合材料 (Fiber reinforced plastics, FRP)，主要包括GFRP、CFRP、AFRP、BFRP等，对木柱进行加固，此加固方法虽然较大提高木柱承载力，但往往使用的CFRP材料价格昂贵，成本高，而且对木柱防火及防腐性能没有提升。以上不同方法不仅费时、费力，而且经济成本较高。再者木结构的防火问题也是现多数学者一直研究思考的问题。
基于现有木结构柱加固形式单一，只能对部分或者破环较小的柱进行简单加固，有学者也提出使用角钢对矩形木柱进行加固，但都存在较大的弊端或不足，木结构防腐、防火等问题难于得到有效解决，而且造价较高，施工复杂。
近年来，FRP材料已经广泛应用于建筑工程领域。研究表明该材料具有轻质高强耐腐蚀性能好的物理特性，国内外学者已经成功将其应用于土木工程领域加固，及其与钢材、混凝土等传统土木工程材料组合而形成新的组合结构，但其防火性能较差。然而，混凝土、石膏和水泥等具有较好的防火性能以及其他优良性能，也因此常被用于建筑材料中。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种加固型木结构柱，能够大大提高了木柱承载力和使用寿命。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种加固型木结构柱结构，包括木柱，所述木柱外套有纤维增强复合材料的外壳，所述纤维增强复合材料的外壳外表面包裹有纤维增强复合材料布，所述木柱和所述纤维增强复合材料的外壳之间浇注有夹层材料，所述夹层材料中固定有增强筋笼。
上述方案中，所述木柱和所述夹层材料的接触面上设置有一层隔离层。
上述方案中，所述增强筋笼由若干根增强筋通过细钢丝绑扎而成。
上述方案中，所述细钢丝直径2mm～3mm。
上述方案中，所述防护布为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料、芳纶纤维复合材料中的任意一种。
上述方案中，所述防护布通过纤维丝织制而成，且都是环向铺贴，铺贴层数为2～3层，粘贴时的搭接长度大于等150mm，每层粘贴层均涂刷粘结剂，粘结剂为环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂中的任意一种。
上述方案中，所述增强筋材料为纤维增强复合材料筋或者钢筋。
上述方案中，所述夹层材料是石膏浆或水泥浆。
本发明的有益效果：(1) 加固材料采用高性能FRP（纤维增强复合材料）材料约束木柱，并填充水泥浆或石膏浆等，使得木柱的承载力得到显著提高，解决了木柱的抗压承载力不足问题。(2) 水泥浆、石膏浆等材料具有良好的耐火和防腐性能，在木柱与FRP外壳之间填充水泥浆或石膏浆, 显著提高木柱耐久性，解决了木结构柱防腐防火性能差的问题。(3)截面形式可根据需要，自行选择。另外多种材料组合可设计性强，施工方便，性价比高。
附图说明
图1为加固木柱构件横截面示意图。
图2为加固木柱构件侧立面示意图。
图3为FRP外壳截面组合示意图。
图4为加固木柱构件I-I截面打磨缺陷部位局部放大示意图。
图5为加固木柱构件注浆示意图。
图中：1.为木柱、2.为隔离层、3.增强筋、4.外壳、4-1.注浆孔、4-2.溢浆孔、5.填充材料、6. 防护布、7. 环氧树脂胶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：如图1～图5所示,本实施例提供的一种加固型木结构柱，通过在木柱1（木柱可以为矩形截面，也可以为圆形截面）表面设置隔离层2、架设增强筋3、固定FRP的外壳4、浇筑夹层材料5、缠绕外层FRP的防护布6对木柱1进行加固，具体包括以下步骤：1）木柱1表面清理，使用粗砂纸对木柱1腐烂或遭受火烧部位进行打磨至表面色泽光亮，其目的是便于设置隔离层2且有利于木柱1与填充材料很好连接；2）设置隔离层2，设置的隔离层2为一般防水涂料或防水胶，其目的在于保护木结构；3）定位，筋的位置、直径和数量不定，可根据计算确定。增强筋与木柱距离根据实际尺寸进行布置；4）使用细钢丝绑扎增强筋3，将增强筋3平行放在地面上进行绑扎，绑扎钢丝留有15mm左右剩余接头，各筋材之间距离根据定位距离所定，绑扎钢丝间距根据木柱(1)实际高度设置，一般每150mm～200mm绑扎一次即可；5）架设增强筋3，将增强筋3立起，按照定好的位进行调整增强筋位置，调整完毕使用老虎钳将细钢丝闭合，形成一个增强筋笼并固定好；6）在FRP外壳4上钻孔，预留注浆孔4-1和溢浆孔4-2，在注浆孔管及溢浆孔管与FRP外壳4相交面用玻璃胶进行连接；7）固定FRP外壳4，FRP外壳由两个半圆壳（外壳A与外壳B）组成，闭合后使用环氧树脂胶7进行粘接，其组成形式见下及图3；8）浇筑夹层材料5，在FRP外壳4注浆孔管进行浇筑，浇筑过程在壳周围轻轻敲打直至夹层材料5从溢浆孔管流出且无气泡后及时用橡胶塞封堵，浇筑完成后养护24h～48h；9）去除注浆孔管和溢浆孔管，清理干净FRP外壳4上的玻璃胶，并将注浆孔和溢浆孔进行补平。10）铺贴外层FRP防护布6，使用树脂胶将FRP布包裹于FRP外壳4全外表面，为整个结构提供较多的环向约束。
所述的细钢丝规格为直径2mm～3mm，且在架设增强筋时可以使用结构胶涂抹在定位处；
所述铺贴的FRP纤维布为CFRP（碳纤维复合材料）、GFRP（玻璃纤维复合材料）、BFRP（玄武岩纤维复合材料）、AFRP（芳纶纤维复合材料）任意一种，所述FRP布为FRP纤维丝织制而成，且都是环向铺贴，铺贴层数为2～3层，粘贴时的搭接长度大于等于150mm，防止搭接区域脱开，每层粘贴层均涂刷粘结剂，粘结剂为环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂中的一种。
所述的增强筋3材料为FRP筋或者钢筋，使用FRP筋时，可以选择CFRP（碳纤维复合材料）、GFRP（玻璃纤维复合材料）等其中一种，直径根据计算确定，其长度与柱高相同，根据不同截面和需求可设置不同根数。
所述的填充材料可以是石膏浆或水泥浆等，具有较高的防火和防腐性能，流动性好便于浇筑。
所述的FRP外壳4形成需将纤维材料进行多种角度缠绕，可选择0°、15°、30°、45°等两种或两种以上组合,FRP壳材料可以是CFRP、GFRP等任一种。
所述浇筑夹层材料5的浇筑方式采用低压力灌浆技术，注浆孔和溢浆孔位置根据柱实际高度而定，注浆孔管和溢浆孔管及橡胶塞规格直径在10mm～15mm，长度在30mm～50mm以内。
所述的外层FRP防护布6可以由粘湿法将FRP布包裹于FRP外壳(4)全外表面，减少当截面为矩形时转角的应力集中作用和粘贴不牢。
本实用新型与已有加固木柱构件的方法相比具有较大的优势，不仅加固了木柱，大大提高了木柱承载力，还在于解决了木结构防腐防火性能差的问题，显著提高木柱承载力和耐久性。同时，此方法易于施工，性价比高。
Claims (8)
1.一种加固型木结构柱，包括木柱(1)，其特征在于，所述木柱(1)外套有纤维增强复合材料的外壳（4），所述纤维增强复合材料的外壳（4）外表面包裹有纤维增强复合材料防护布，所述木柱(1)和所述纤维增强复合材料的外壳（4）之间浇注有夹层材料(5)，所述夹层材料（5）中固定有增强筋笼。
2.根据权利要求1所述的一种加固型木结构柱，其特征在于，所述木柱(1)和所述夹层材料（5）的接触面上设置有一层隔离层(2)。
3.根据权利要求1或2所述的一种加固型木结构柱，其特征在于，所述增强筋笼由若干根增强筋(3)通过细钢丝绑扎而成。
4.根据权利要求3所述的一种加固型木结构柱，其特征在于，所述细钢丝直径2mm～3mm。
5.根据权利要求1所述的一种加固型木结构柱，其特征在于，所述防护布为碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料、芳纶纤维复合材料中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种加固型木结构柱，其特征在于，所述防护布通过纤维丝织制而成，且都是环向铺贴，铺贴层数为2～3层，粘贴时的搭接长度大于等150mm，每层粘贴层均涂刷粘结剂，粘结剂为环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂中的任意一种。
7.根据权利要求3所述的一种加固型木结构柱，其特征在于，所述增强筋（3）材料为纤维增强复合材料筋或者钢筋。
8.根据权利要求1所述的一种加固型木结构柱，其特征在于，所述夹层材料（5）是石膏浆或水泥浆。
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| CN110984608A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-04-10 | 江苏大学 | 一种加固木结构柱的方法和加固木结构柱结构 |
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