古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，童柱的柱腳通過(guò)木質(zhì)構(gòu)件卡設(shè)在梁上，在童柱的柱腳上設(shè)有雙榫，在梁上開(kāi)設(shè)有與雙榫相匹配的雙榫卯口，在不改變?cè)牧霞笆┕すに嚨幕A(chǔ)上，不采用鐵扒釘、扁鋼固定或角鋼進(jìn)行加固，只采用木結(jié)構(gòu)對(duì)古建筑童柱與梁的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固處理。
【專利說(shuō)明】
古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的保護(hù)修繕技術(shù)，具體說(shuō)的是古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]童柱為古建筑大木作構(gòu)件，對(duì)于童柱的解釋主要有以下幾種:
(I)、在清式建筑中，童柱是對(duì)小短柱的泛稱，以區(qū)別梁架柱子，比如檐柱、金柱等長(zhǎng)柱。
[2]、樓閣式建筑上層平臺(tái)之上的檐柱，亦稱“平臺(tái)童柱”。大式建筑的“童柱”直徑為6.6斗口。(3)、童柱也稱“燈籠柱”，位于順扒梁與抹角梁之上，屬于短柱之列，其柱腳榫通常為雙榫做法。
[0003]我國(guó)古建筑為框架式木結(jié)構(gòu)，其水平構(gòu)件與垂直構(gòu)件相交處的節(jié)點(diǎn)很多，最常見(jiàn)的有柱與梁、柱與枋、山柱與排山梁架等。在對(duì)古建筑大木構(gòu)架的保護(hù)修繕過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)柱與梁節(jié)點(diǎn)拔榫、榫頭破壞的現(xiàn)象非常突出。其原因是由于古建筑的地基沉降不均勻或水平外力的作用下，特別是偶然荷載，一旦出現(xiàn)雖持續(xù)時(shí)間較短，但對(duì)梁架節(jié)點(diǎn)的破壞力十分巨大。例如爆炸力、撞擊力、地震、臺(tái)風(fēng)等。震害調(diào)查表明，古建筑梁架結(jié)構(gòu)震害的嚴(yán)重部位多發(fā)生在梁柱節(jié)點(diǎn)處，一般是柱的震害重于梁，角柱的震害重于內(nèi)柱，短柱的震害重于一般柱。童柱是坐于順扒梁或抹角梁上的短柱，當(dāng)古建筑受到地震力或撞擊力作用時(shí)，地面運(yùn)動(dòng)加速度引起地基沉降不均，極易造成童柱柱腳和梁之間的榫頭拔出，進(jìn)而削弱木構(gòu)架整體的穩(wěn)定性;且過(guò)大尺寸的拔榫很可能造成木構(gòu)架?chē)?yán)重傾斜、歪閃；另外，榫頭插入卯口中，在長(zhǎng)期外力的作用下，特別是風(fēng)荷載是梁架結(jié)構(gòu)的主要水平力，在風(fēng)壓的作用下榫頭由于卯口的擠壓可能造成破壞，或者因卯口擠壓變形造成自身截面尺寸減小并導(dǎo)致下沉，從而削弱梁柱之間的連接性能，因此，在古建筑保護(hù)修繕工程的殘損評(píng)估中，童柱與梁節(jié)點(diǎn)的破壞狀況都非常嚴(yán)重。童柱拔榫將會(huì)使梁架傾斜、檁條滾閃，從而導(dǎo)致整個(gè)梁架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。
[0004]目前，古建筑大木構(gòu)架梁柱節(jié)點(diǎn)榫卯修繕是采用鐵扒釘或角鋼進(jìn)行加固，將梁、枋、柱連接部位用鐵扒釘、角鋼、扁鋼固定起來(lái)，以防止榫卯移位，這些加固措施雖然剛度較強(qiáng)，但柔韌性、抗扭轉(zhuǎn)能力不足;如遇地基不均勻沉降或地面震動(dòng)容易造成金屬件與梁柱的連接部位松動(dòng)，造成加固件失效，從而使節(jié)點(diǎn)的安全性仍受到威脅。其次，金屬件加固節(jié)點(diǎn)時(shí)，鉚釘嵌固木構(gòu)件的過(guò)程中往往會(huì)破壞木構(gòu)件;改變了古建筑木結(jié)構(gòu)的原材料及施工工藝，且金屬件加固木結(jié)構(gòu)是通過(guò)“嵌入”或“固定”的方式達(dá)到加固的目的，這種不可逆的加固技術(shù)不僅不利于加固件的檢修或更換，也不利于木結(jié)構(gòu)的保護(hù)修繕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，在不改變?cè)牧霞笆┕すに嚨幕A(chǔ)上，不采用鐵扒釘、扁鋼固定或角鋼進(jìn)行加固，只采用木結(jié)構(gòu)對(duì)古建筑童柱與梁的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固處理。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案是:古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，童柱的柱腳通過(guò)木質(zhì)構(gòu)件卡設(shè)在梁上，在童柱的柱腳上設(shè)有雙榫，在梁上開(kāi)設(shè)有與雙榫相匹配的雙榫卯口，所述的木質(zhì)構(gòu)件由中部的暗榫和暗榫兩端的木墊塊組成，暗榫的長(zhǎng)度與童柱的柱身直徑相等，在童柱的雙榫之間的柱身上開(kāi)設(shè)一個(gè)暗榫卯口，暗榫卯口與暗榫的大小相匹配，雙榫之間的距離與暗榫的厚度相等，雙榫插入雙榫卯口，暗榫卡入暗榫卯口內(nèi)，在木墊塊的端部開(kāi)設(shè)有燕尾卯口，在梁的相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)有燕尾卯口相匹配的卯口，與燕尾卯口相配合的插榫通過(guò)插入燕尾卯口和卯口將木墊塊與梁連接在一起。
[0007]本發(fā)明所述的暗榫的截面為矩形斷面。
[0008]本發(fā)明所述的木墊塊的厚度與梁寬度相等。
[0009]本發(fā)明所述的木墊塊與暗榫的連接面為弧面，該弧面弧度與童柱的柱身的弧度相同。
[0010]本發(fā)明所述的木墊塊的底面與暗榫的底面相平齊。
[0011 ]本發(fā)明所述的燕尾卯口的短邊在外，長(zhǎng)邊在內(nèi)。
[0012]本發(fā)明有益效果是:
首先，本專利能夠大大提高梁與童柱柱腳節(jié)點(diǎn)的整體性能，如遇地震或突發(fā)振動(dòng)，榫頭與卯口的相互擠壓和摩擦能消耗地震能量，減小結(jié)構(gòu)整體的破壞，水平方向有燕尾榫和暗隼加強(qiáng)整體的拉結(jié)力，上下方向可由帶燕尾榫的插榫來(lái)抵抗梁所受的剪力，增強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)的抗扭轉(zhuǎn)性能，從而達(dá)到加強(qiáng)梁與童柱節(jié)點(diǎn)處整體的強(qiáng)度和抗震性能。而且這種輕質(zhì)高強(qiáng)的加固結(jié)構(gòu)還可以降低梁柱因拔榫而破壞的幾率，減少維修次數(shù)。
[0013]其次，這種加固結(jié)構(gòu)用料較少，加工十分方便，實(shí)際加固操作工序較簡(jiǎn)單，既節(jié)省原材料，有利于環(huán)保，又大大降低維修施工的勞動(dòng)強(qiáng)度，且在以后的古建筑保護(hù)修繕過(guò)程中，只需將水平方向帶有暗隼的木墊塊及上下方向的燕尾插榫更換即可。
[0014]因此，可以反映出這種輕質(zhì)高強(qiáng)的梁柱節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)在堅(jiān)持不改變?cè)牧霞笆┕すに嚨幕A(chǔ)上，不僅能夠顯著提高童柱與梁節(jié)點(diǎn)的整體性和抗震性能，而且木構(gòu)件修繕更換時(shí)擁有巨大的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)在建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)修繕?lè)矫婢哂袕V闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。
【附圖說(shuō)明】
[00?5]圖1為加固如的童柱與梁節(jié)點(diǎn)不意圖；
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；
圖3為本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、童柱，11、雙榫，102、暗榫卯口，2、木質(zhì)構(gòu)件，201、暗榫，202、木墊塊，2021、燕尾卯口，3、梁，301、雙榫卯口，302、卯口，4、插榫。
【具體實(shí)施方式】
[0016]古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu):
I)童柱柱腳與梁的連接不僅僅依靠梁、柱榫卯之間的摩擦力，還要在梁的上方與童柱柱腳雙榫之間的連接處增加一根木質(zhì)構(gòu)件，在堅(jiān)持不改變古建筑原材料及施工工藝原則的基礎(chǔ)上，此木質(zhì)構(gòu)件中間段開(kāi)一個(gè)矩形斷面的暗榫，厚度尺寸與童柱柱腳雙榫之間的距離相同，長(zhǎng)度等于童柱柱徑。暗榫的兩端分別對(duì)稱連接一個(gè)木墊塊，木墊塊兩端厚度等于梁寬，并在木墊塊中間各開(kāi)一個(gè)斷面為40x20mm燕尾卯口，短邊在外側(cè)，長(zhǎng)邊在內(nèi)側(cè)。
[0017]2)在童柱柱腳雙榫之間的柱身上開(kāi)一個(gè)矩形斷面的卯口，尺寸同木質(zhì)構(gòu)件中間段的暗榫;將暗榫卡入童柱柱腳所開(kāi)的暗榫卯口中，通過(guò)暗榫卯接使木質(zhì)構(gòu)件與童柱連接在一起。在梁上部與木墊塊兩端部卯口對(duì)應(yīng)的位置也各開(kāi)一個(gè)斷面為40x20mm燕尾卯口，兩端各用一個(gè)120x40x20mm的插榫通過(guò)燕尾卯口插接將木墊塊與梁連接在一起。
[0018]3)木墊塊與童柱柱腳通過(guò)暗榫卯接可以加強(qiáng)梁與童柱柱腳在水平方向的拉結(jié)力，木墊塊兩端部通過(guò)燕尾插榫與梁連接，可以加強(qiáng)梁與童柱在上下方向的整體性能和抗扭轉(zhuǎn)性能;偶然荷載一旦發(fā)生其值很大，而持續(xù)時(shí)間很短，對(duì)于結(jié)構(gòu)是瞬時(shí)作用，地震力的大小與建筑質(zhì)量的大小成正比。所以，這種輕質(zhì)高強(qiáng)的加固措施大大提高了梁與童柱柱腳節(jié)點(diǎn)的整體性能，如遇地震或突發(fā)振動(dòng)，榫頭與卯口的相互擠壓和摩擦能消耗地震能量，減小結(jié)構(gòu)整體的破壞，水平方向有燕尾榫和暗隼加強(qiáng)整體的拉結(jié)力，上下方向可由帶燕尾榫的插榫來(lái)抵抗梁所受的剪力，增強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)的抗扭轉(zhuǎn)性能，從而達(dá)到加強(qiáng)梁與童柱節(jié)點(diǎn)處整體的強(qiáng)度和抗震性能。
[0019]實(shí)施例1
根據(jù)建筑工程實(shí)踐及震害調(diào)查可知，短柱的抗震性能較弱，當(dāng)古建筑地基沉降不均或遭遇地震、爆炸、撞擊力、臺(tái)風(fēng)等作用時(shí)，童柱柱腳與順扒梁節(jié)點(diǎn)處的榫頭極易拔出，造成童柱傾斜，梁架歪閃；對(duì)于這種童柱與順扒梁節(jié)點(diǎn)拔榫或榫頭破損的情況可采用本專利技術(shù)進(jìn)行加固處理。
[0020](I)在順扒梁的上方與童柱柱腳雙榫之間的連接處增加一根木質(zhì)構(gòu)件，木質(zhì)構(gòu)件中間段開(kāi)一個(gè)矩形斷面的暗榫，厚度尺寸與童柱柱腳雙榫之間的距離相同，長(zhǎng)度等于童柱柱徑。木墊塊厚度等于順扒梁寬，并在木墊塊兩端部中間各開(kāi)一個(gè)斷面為40x20mm燕尾卯口，短邊在外，長(zhǎng)邊在內(nèi)，暗榫底面與木墊塊的底面處于同一平面內(nèi)，使整個(gè)木構(gòu)件的底面與梁面貼合。
[0021](2)在童柱柱腳雙榫之間的柱身上開(kāi)一個(gè)矩形斷面的卯口，尺寸同木墊塊中間段的暗榫;將木墊塊的暗榫卡入童柱柱腳所開(kāi)的卯口中，通過(guò)暗榫卯接使木墊塊與童柱連接在一起。在順扒梁上部與木墊塊兩端部卯口對(duì)應(yīng)的位置也各開(kāi)一個(gè)斷面為40x20mm燕尾卯口，兩端各用一個(gè)120x40x20mm的插榫通過(guò)燕尾卯口插接將木墊塊與順扒梁連接在一起。
[0022](3)通過(guò)這種輕質(zhì)高強(qiáng)的加固措施能夠大大提高順扒梁與童柱柱腳節(jié)點(diǎn)的整體性能，如遇地震或突發(fā)振動(dòng)，榫頭與卯口的相互擠壓和摩擦能消耗地震能量，減小結(jié)構(gòu)整體的破壞，水平方向有燕尾榫和暗榫加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)整體的拉結(jié)力，上下方向可由帶燕尾榫的插榫來(lái)抵抗順扒梁所受的剪力，增強(qiáng)順扒梁與童柱節(jié)點(diǎn)的抗扭轉(zhuǎn)性能，從而達(dá)到加強(qiáng)順扒梁與童柱節(jié)點(diǎn)處整體的強(qiáng)度和抗震性能。
[0023]實(shí)施例2
古建筑抗震性能較弱的另一部位是抹角梁與童柱柱腳節(jié)點(diǎn)處。抹角梁位于古建筑平面轉(zhuǎn)角處，根據(jù)震害調(diào)查表明，角柱的震害重于內(nèi)柱，短柱的震害重于一般柱。此處的童柱既為角柱又為短柱，因此，該節(jié)點(diǎn)處的震害最為嚴(yán)重?？刹捎帽緦＠夹g(shù)對(duì)抹角梁與童柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固處理。加固的步驟與上述同，木質(zhì)構(gòu)件與童柱柱腳通過(guò)暗榫卯接可以加強(qiáng)抹角梁與童柱柱腳在水平方向的拉結(jié)力，木墊塊兩端部通過(guò)燕尾插榫與抹角梁連接，可以加強(qiáng)抹角梁與童柱在上下方向的整體性能和抗扭轉(zhuǎn)性能;所以，這種輕質(zhì)高強(qiáng)的加固措施能夠大幅度提高抹角梁與童柱柱腳節(jié)點(diǎn)的整體性能和抗震性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，其特征在于:童柱(I)的柱腳通過(guò)木質(zhì)構(gòu)件(2)卡設(shè)在梁(3)上，在童柱(I)的柱腳上設(shè)有雙榫(101)，在梁(3)上開(kāi)設(shè)有與雙榫(101)相匹配的雙榫卯口( 301)，所述的木質(zhì)構(gòu)件(2)由中部的暗榫(201)和暗榫(201)兩端的木墊塊(202)組成，暗榫(201)的長(zhǎng)度與童柱(I)的柱身直徑相等，在童柱(I)的雙榫(101)之間的柱身上開(kāi)設(shè)一個(gè)暗榫卯口(102)，暗榫卯口(102)與暗榫(201)的大小相匹配，雙榫(101)之間的距離與暗榫(201)的厚度相等，雙榫(101)插入雙榫卯口(301)，暗榫(201)卡入暗榫卯口(102)內(nèi)，在木墊塊(202)的端部開(kāi)設(shè)有燕尾卯口(2021)，在梁(3)的相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)有燕尾卯口(2021)相匹配的卯口(302)，與燕尾卯口(2021)相配合的插榫(4)通過(guò)插入燕尾卯口(2021)和卯口(302)將木墊塊(202)與梁(3)連接在一起。2.如權(quán)利要求1所述的古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的暗榫(201)的截面為矩形斷面。3.如權(quán)利要求1所述的古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的木墊塊(202)的厚度與梁(3)寬度相等。4.如權(quán)利要求1所述的古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的木墊塊(202)與暗榫(201)的連接面為弧面，該弧面與童柱(I)的柱身完全貼合。5.如權(quán)利要求1所述的古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的木墊塊(202)的底面與暗榫(201)的底面相平齊。6.如權(quán)利要求1所述的古建筑童柱與梁節(jié)點(diǎn)加固處理結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的燕尾卯口( 2021)的短邊在外，長(zhǎng)邊在內(nèi)。
【文檔編號(hào)】E04G23/02GK105863296SQ201610381169
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】葉建華, 金云霄, 吳長(zhǎng)航, 梅魁
【申請(qǐng)人】洛陽(yáng)理工學(xué)院