一種古建木作加固構(gòu)件及方法
【專利摘要】一種古建木作加固構(gòu)件及方法，屬于傳統(tǒng)建筑的木作結(jié)構(gòu)加固【技術(shù)領(lǐng)域】。其包括平行設(shè)置的鋼箍（1）和縱向連接鋼箍（1）的金屬豎肋（2）組成金屬結(jié)構(gòu)框架，在金屬結(jié)構(gòu)框架外側(cè)為無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的填充層（3），所述構(gòu)件外表面設(shè)有密封層（5）。本發(fā)明用水平及豎向金屬構(gòu)件垂直交叉連接形成加固的框架結(jié)構(gòu)，并與原木作結(jié)構(gòu)緊密連接，同時(shí)填充無(wú)機(jī)膠凝材料，最終與原木作體形成整體結(jié)構(gòu)，大大提高了木作的整體受力性能，起到結(jié)構(gòu)加固并增強(qiáng)的功效。
【專利說明】一種古建木作加固構(gòu)件及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于傳統(tǒng)建筑的木作結(jié)構(gòu)加固【技術(shù)領(lǐng)域】的構(gòu)件及方法【背景技術(shù)】
[0002]目前在傳統(tǒng)建筑保護(hù)與修繕領(lǐng)域，大木結(jié)構(gòu)為古建筑的主要結(jié)構(gòu)材料，其損壞程度往往決定了維修工程的性質(zhì)。大木維修中對(duì)柱子通常做法是小修小補(bǔ)及零星的補(bǔ)配等，損壞較嚴(yán)重的采用剔補(bǔ)墩接或附加支撐等，也有采用碳纖維加固或金屬箍加固的。
[0003]采用上述做法雖然具有一定的實(shí)用性，但對(duì)損毀較嚴(yán)重的大木結(jié)構(gòu)，尤其是柱子，上述方法均存在不足。采用墩接的方式，施工過程較復(fù)雜，這種方式不能提高原有柱子的受力性能，也減弱了原結(jié)構(gòu)的整體性能，同時(shí)外表面由于存在斷縫連接，表面新舊結(jié)構(gòu)材質(zhì)性能不同，不利于外表面的再裝飾和耐久性。采用附加支撐的方式顯然影響到了建筑形式及美觀。其他采用碳纖維加固或金屬箍加固的方式都只能滿足單向受力，不能增加木作的水平及豎向的整體受力性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的一些缺點(diǎn)，本發(fā)明主要在加固構(gòu)件的構(gòu)造、填充材料、提高整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及加固方式等方面提出改進(jìn)，目的是提供一種古建木作加固構(gòu)件及方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種古建木作加固構(gòu)件，其包括平行設(shè)置的鋼箍I和縱向連接鋼箍I的金屬豎肋2組成金屬結(jié)構(gòu)框架，在金屬結(jié)構(gòu)框架外側(cè)為無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的填充層3，所述構(gòu)件外表面設(shè)有密封層5。
[0007]所述鋼箍I和金屬豎肋2材料為金屬板材料,鋼箍I和金屬豎肋2表面打有孔,金屬錨栓或螺絲穿過所述的孔將鋼箍I和金屬豎肋2與木作結(jié)構(gòu)6連接。鋼箍I和金屬豎肋2在水平與豎向相互垂直連接，間隔布置，數(shù)量至少各2個(gè)。
[0008]所述填充層3的無(wú)機(jī)材料是由菱苦土和鹵塊水溶液為主要膠結(jié)料，添加粉煤灰及植物秸桿碎屑、木屑、麻刀的混合漿液。
[0009]所述密封層5為涂膠層，即在填充層表面涂刷界面密封層，以利于密封防水防腐。
[0010]鋼箍I和金屬豎肋2表面涂刷阻銹劑構(gòu)成的隔離層。
[0011]所述一種古建木作加固構(gòu)件的作法，包括以下步驟:
[0012]S1:首先按照設(shè)計(jì)要求對(duì)原木作結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部殘損進(jìn)行剔除，并進(jìn)行防腐處理。剔除厚度可深淺不同，但最薄處不應(yīng)小于30_。對(duì)于糟朽中空的，用高分子材料灌注。放置金屬豎肋處要剔除木作形成凹槽；
[0013]S2:根據(jù)剔除后的情況，按照加固設(shè)計(jì)要求，加工制作金屬豎肋和鋼箍。鋼箍和金屬豎肋材料為金屬材料，選用鋼板裁切加工，或選用鍍鋅干板或型材，鋁合金板或型材鋼箍；鋼箍和金屬豎肋材料也可分別選用不同的金屬材料；金屬豎肋也可選用標(biāo)準(zhǔn)的鋼型材或鍍鋅鋼材；金屬豎肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm，打孔后，用金屬螺絲連接并深入木作固定；
[0014]S3:金屬豎肋和鋼箍的安裝:首先安裝金屬豎肋，在金屬豎肋上間隔鉆孔，以金屬螺絲與木作連接固定；然后安裝鋼箍；鋼箍與金屬豎肋垂直交叉布置，相交處鉆孔，用錨栓或金屬螺絲深入木作體內(nèi)，與金屬豎肋及木作連接，鋼箍必須封閉交圈，兩端頭對(duì)齊并需固定在同一根金屬豎肋上；鋼箍的數(shù)量至少為2個(gè)，金屬豎肋的兩端都布置有鋼箍；
[0015]S4:鋼箍和金屬豎肋相互連接安裝固定后，在其表面涂刷阻銹劑，使其表面形成隔離層，阻抑填充材料當(dāng)中氯離子、氧氣和水分對(duì)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。
[0016]S5:施工填充層。首先加入菱苦土(占總重量20%_30%，主要成分為MgO，)和鹵塊水溶液(占總重量30%-40%，主要成分為MgC12)為主要膠結(jié)料，然后以粉煤灰為輔助膠結(jié)料，添加粉煤灰(占總重量10%-30%)及其他活性添加料(占總重量5%-20%，包括植物秸桿碎屑、木屑及麻刀)，加入適量水?dāng)嚢栊纬苫旌蠞{液，進(jìn)行填充和涂抹，同時(shí)纏繞至少I層中堿玻璃纖維布；此外，為提高構(gòu)件的抗變形能力和抗水性，在混合漿液中可摻入適量有機(jī)乳液(摻入量小于總重量3%);所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):用水平及豎向金屬構(gòu)件垂直交叉連接形成加固的框架結(jié)構(gòu)，并與原木作結(jié)構(gòu)緊密連接，同時(shí)填充無(wú)機(jī)膠凝材料，最終與原木作體形成整體結(jié)構(gòu)，大大提高了木作的整體受力性能，起到結(jié)構(gòu)加固并增強(qiáng)的功效。
[0018]本發(fā)明具有構(gòu)件制作簡(jiǎn)便、施工過程簡(jiǎn)單易于操作、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)木作結(jié)構(gòu)的損毀程度，具備一定靈活性，可滿足不同的加固要求。本發(fā)明具有很好的經(jīng)濟(jì)性和適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明橫斷面構(gòu)造圖；
[0020]圖2是本發(fā)明構(gòu)造示意圖。
[0021]圖中:1.鋼箍、2.金屬豎肋、3.填充層、4.隔離層、5.密封層、6.木作結(jié)構(gòu)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明是按照以下方式實(shí)現(xiàn):
[0023]如圖1和圖2所示，一種古建木作加固構(gòu)件，其包括鋼箍I和縱向連接鋼箍I的金屬豎肋2組成金屬結(jié)構(gòu)框架，在金屬結(jié)構(gòu)框架外側(cè)為無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的填充層3，所述構(gòu)件外表面設(shè)有密封層5。
[0024]所述鋼箍I和金屬豎肋2材料為金屬板材料,鋼箍I和金屬豎肋2表面打有孔,金屬錨栓或螺絲穿過所述的孔將鋼箍I和金屬豎肋2與木作結(jié)構(gòu)6連接。鋼箍I和金屬豎肋2在水平與豎向相互垂直連接，間隔布置，數(shù)量至少各2個(gè)。
[0025]所述填充層3的無(wú)機(jī)材料是由菱苦土和鹵塊水溶液為主要膠結(jié)料，添加粉煤灰及植物秸桿碎屑、木屑、麻刀等的混合漿液。
[0026]所述密封層5為涂膠層，即在填充層表面涂刷界面密封層，以利于密封防水防腐。
[0027]鋼箍I和金屬豎肋2表面涂刷阻銹劑構(gòu)成的隔離層。
[0028]本發(fā)明的施工步驟如下:
[0029]1.首先按照設(shè)計(jì)要求對(duì)原木作結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部殘損進(jìn)行剔除，并進(jìn)行防腐處理。剔除厚度可深淺不同，但最薄處一般不應(yīng)小于30_。對(duì)于糟朽中空的，可用不飽和聚酯樹脂等高分子材料灌注。放置金屬豎肋處要剔除木作形成凹槽。
[0030]2.根據(jù)剔除后的情況，按照加固設(shè)計(jì)要求，加工制作金屬豎肋和鋼箍。鋼箍和金屬豎肋材料為金屬材料，通?？蛇x用鋼板裁切加工，也可選用鍍鋅干板或型材，鋁合金板或型材鋼箍。鋼箍和金屬豎肋材料也可分別選用不同的金屬材料。金屬豎肋如設(shè)計(jì)較大尺寸時(shí)，可選用標(biāo)準(zhǔn)的鋼型材(方鋼、角鋼等)或鍍鋅。板材厚度根據(jù)設(shè)計(jì)加固要求確定，通常情況下，金屬豎肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm，打孔后，用金屬螺絲連接并深入木作固定。
[0031]3.金屬豎肋和鋼箍的安裝:首先安裝金屬豎肋，在金屬豎肋上間隔鉆孔，以金屬螺絲與木作連接固定。然后安裝鋼箍。鋼箍與金屬豎肋垂直交叉布置，相交處鉆孔，用錨栓或金屬螺絲深入木作體內(nèi)，與金屬豎肋及木作連接，鋼箍必須封閉交圈，兩端頭對(duì)齊并需固定在同一根金屬豎肋上。鋼箍的數(shù)量至少為2個(gè)，金屬豎肋的兩端都布置有鋼箍。
[0032]4.鋼箍和金屬豎肋相互連接安裝固定后，在其表面涂刷阻銹劑，使其表面形成隔離層，阻抑填充材料當(dāng)中氯離子、氧氣和水分對(duì)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。
[0033]5.施工填充層。首先加入菱苦土(占總重量20%_30%，主要成分為MgO，)和鹵塊水溶液(占總重量30%-40%，主要成分為MgC12)為主要膠結(jié)料，然后以粉煤灰為輔助膠結(jié)料，添加粉煤灰(占總重量10%-30%)及其他活性添加料(占總重量5%-20%，包括植物秸桿碎屑、木屑及麻刀等)，加入適量水?dāng)嚢栊纬苫旌蠞{液，進(jìn)行填充和涂抹，同時(shí)纏繞至少I層中堿玻璃纖維布；此外，為提高構(gòu)件的抗變形能力和抗水性，在混合漿液中可摻入適量有機(jī)乳液(摻入量小于總重量3%);所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
[0034]對(duì)選用的菱苦土的質(zhì)量要求是:Mg0>75%，CaO ( 2%，燒失量〈15%，細(xì)度170目篩余物≤25%，初凝時(shí)間≥40rnin，終凝時(shí)間≤7h。對(duì)鹵塊(主要成分為MgCl2)的質(zhì)量要求是=MgCl2≥45%，SO廣2.0%，NaCl ( 2.0%，KCl ( 0.5%。氧化鎂與氯化鎂的摩爾比，須控制在4~6之間。
[0035]6.完成填充層后，在干燥空氣中養(yǎng)護(hù)3-7天，在表面涂刷密封層，材料為防水涂料，也可選用環(huán)氧樹脂防腐涂料(如環(huán)氧樹脂E-44)。干燥后形成硬質(zhì)密封層。
[0036]7.密封層完成后,在干燥空氣中養(yǎng)護(hù)25~30天,達(dá)到加固強(qiáng)度。
【權(quán)利要求】
1.一種古建木作加固構(gòu)件，其特征在于:其包括平行設(shè)置的鋼箍(I)和縱向連接鋼箍(I)的金屬豎肋(2)組成金屬結(jié)構(gòu)框架，在金屬結(jié)構(gòu)框架外側(cè)為無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的填充層(3),所述構(gòu)件外表面設(shè)有密封層(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種古建木作加固構(gòu)件，其特征在于:所述鋼箍(I)和金屬豎肋(2)材料為金屬板材料，鋼箍(I)和金屬豎肋(2)表面打有孔，金屬錨栓或螺絲穿過所述的孔將鋼箍(I)和金屬豎肋(2)與木作結(jié)構(gòu)(6)連接；鋼箍(I)和金屬豎肋(2)在水平與豎向相互垂直連接，間隔布置，數(shù)量至少各2個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種古建木作加固構(gòu)件，其特征在于:所述填充層(3)的無(wú)機(jī)材料是由菱苦土和鹵塊水溶液為主要膠結(jié)料，添加粉煤灰及植物秸桿碎屑、木屑、麻刀等的混合漿液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種古建木作加固構(gòu)件，其特征在于:所述密封層(5)為涂膠層，即在填充層表面涂刷界面密封層，以利于密封防水防腐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種古建木作加固構(gòu)件，其特征在于:鋼箍(I)和金屬豎肋(2)表面涂刷阻銹劑構(gòu)成的隔離層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的古建木作加固構(gòu)件的作法，其特征在于:包括以下步驟: S1:首先按照設(shè)計(jì)要求對(duì)原木作結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部殘損進(jìn)行剔除，并進(jìn)行防腐處理；剔除厚度可深淺不同，但最薄處不應(yīng)小于30_;對(duì)于糟朽中空的，用高分子材料灌注；放置金屬豎肋處要剔除木作形成凹槽； 52:根據(jù)剔除后的情況，按照加固設(shè)計(jì)要求，加工制作金屬豎肋和鋼箍；鋼箍和金屬豎肋材料為金屬材料，選用鋼板裁切加工，或選用鍍鋅干板或型材，鋁合金板或型材鋼箍；鋼箍和金屬豎肋材料也可選用不同材料；金屬豎肋也可選用標(biāo)準(zhǔn)的鋼型材或鍍鋅；金屬豎肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm,打孔后,用金屬螺絲連接并深入木作固定； 53:金屬豎肋和鋼箍的安裝:首先安裝金屬豎肋，在金屬豎肋上間隔鉆孔，以金屬螺絲與木作連接固定；然后安裝鋼箍；鋼箍與金屬豎肋垂直交叉布置，相交處鉆孔，用錨栓或金屬螺絲深入木作體內(nèi)，與金屬豎肋及木作連接，鋼箍必須封閉交圈，兩端頭對(duì)齊并需固定在同一根金屬豎肋上；鋼箍的數(shù)量至少為2個(gè)，金屬豎肋的兩端都布置有鋼箍； S4:鋼箍和金屬豎肋相互連接安裝固定后，在其表面涂刷阻銹劑，使其表面形成隔離層，阻抑填充材料當(dāng)中氯離子、氧氣和水分對(duì)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕； S5:施工填充層；填充層材料為無(wú)機(jī)復(fù)合材料,其由主要成分為MgO的菱苦土和主要成分為MgC12的鹵塊水溶液作為主要膠結(jié)料，以粉煤灰為輔助膠結(jié)料，質(zhì)量百分比10%-20% ；添加適量植物秸桿碎屑或木屑，質(zhì)量百分比10%-20%，加水?dāng)嚢瓒傻幕旌蠞{液；混合漿液攪拌后，進(jìn)行填充和涂抹，同時(shí)纏繞至少I層中堿玻璃纖維布；此外，混合漿液中可摻入有機(jī)乳液；所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
【文檔編號(hào)】E04G23/02GK103726671SQ201310751880
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】肖中發(fā), 戴儉, 常麗紅, 郝成寶 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué), 肖中發(fā)