一种古建木作加固构件及方法
【专利摘要】一种古建木作加固构件及方法，属于传统建筑的木作结构加固【技术领域】。其包括平行设置的钢箍（1）和纵向连接钢箍（1）的金属竖肋（2）组成金属结构框架，在金属结构框架外侧为无机材料构成的填充层（3），所述构件外表面设有密封层（5）。本发明用水平及竖向金属构件垂直交叉连接形成加固的框架结构，并与原木作结构紧密连接，同时填充无机胶凝材料，最终与原木作体形成整体结构，大大提高了木作的整体受力性能，起到结构加固并增强的功效。
【专利说明】一种古建木作加固构件及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于传统建筑的木作结构加固【技术领域】的构件及方法【背景技术】
[0002]目前在传统建筑保护与修缮领域，大木结构为古建筑的主要结构材料，其损坏程度往往决定了维修工程的性质。大木维修中对柱子通常做法是小修小补及零星的补配等，损坏较严重的采用剔补墩接或附加支撑等，也有采用碳纤维加固或金属箍加固的。
[0003]采用上述做法虽然具有一定的实用性，但对损毁较严重的大木结构，尤其是柱子，上述方法均存在不足。采用墩接的方式，施工过程较复杂，这种方式不能提高原有柱子的受力性能，也减弱了原结构的整体性能，同时外表面由于存在断缝连接，表面新旧结构材质性能不同，不利于外表面的再装饰和耐久性。采用附加支撑的方式显然影响到了建筑形式及美观。其他采用碳纤维加固或金属箍加固的方式都只能满足单向受力，不能增加木作的水平及竖向的整体受力性能。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的一些缺点，本发明主要在加固构件的构造、填充材料、提高整体结构强度及加固方式等方面提出改进，目的是提供一种古建木作加固构件及方法。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006]一种古建木作加固构件，其包括平行设置的钢箍I和纵向连接钢箍I的金属竖肋2组成金属结构框架，在金属结构框架外侧为无机材料构成的填充层3，所述构件外表面设有密封层5。
[0007]所述钢箍I和金属竖肋2材料为金属板材料,钢箍I和金属竖肋2表面打有孔,金属锚栓或螺丝穿过所述的孔将钢箍I和金属竖肋2与木作结构6连接。钢箍I和金属竖肋2在水平与竖向相互垂直连接，间隔布置，数量至少各2个。
[0008]所述填充层3的无机材料是由菱苦土和卤块水溶液为主要胶结料，添加粉煤灰及植物秸杆碎屑、木屑、麻刀的混合浆液。
[0009]所述密封层5为涂胶层，即在填充层表面涂刷界面密封层，以利于密封防水防腐。
[0010]钢箍I和金属竖肋2表面涂刷阻锈剂构成的隔离层。
[0011]所述一种古建木作加固构件的作法，包括以下步骤:
[0012]S1:首先按照设计要求对原木作结构构件局部残损进行剔除，并进行防腐处理。剔除厚度可深浅不同，但最薄处不应小于30_。对于糟朽中空的，用高分子材料灌注。放置金属竖肋处要剔除木作形成凹槽；
[0013]S2:根据剔除后的情况，按照加固设计要求，加工制作金属竖肋和钢箍。钢箍和金属竖肋材料为金属材料，选用钢板裁切加工，或选用镀锌干板或型材，铝合金板或型材钢箍；钢箍和金属竖肋材料也可分别选用不同的金属材料；金属竖肋也可选用标准的钢型材或镀锌钢材；金属竖肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm，打孔后，用金属螺丝连接并深入木作固定；
[0014]S3:金属竖肋和钢箍的安装:首先安装金属竖肋，在金属竖肋上间隔钻孔，以金属螺丝与木作连接固定；然后安装钢箍；钢箍与金属竖肋垂直交叉布置，相交处钻孔，用锚栓或金属螺丝深入木作体内，与金属竖肋及木作连接，钢箍必须封闭交圈，两端头对齐并需固定在同一根金属竖肋上；钢箍的数量至少为2个，金属竖肋的两端都布置有钢箍；
[0015]S4:钢箍和金属竖肋相互连接安装固定后，在其表面涂刷阻锈剂，使其表面形成隔离层，阻抑填充材料当中氯离子、氧气和水分对金属产生电化学腐蚀。
[0016]S5:施工填充层。首先加入菱苦土(占总重量20%_30%，主要成分为MgO，)和卤块水溶液(占总重量30%-40%，主要成分为MgC12)为主要胶结料，然后以粉煤灰为辅助胶结料，添加粉煤灰(占总重量10%-30%)及其他活性添加料(占总重量5%-20%，包括植物秸杆碎屑、木屑及麻刀)，加入适量水搅拌形成混合浆液，进行填充和涂抹，同时缠绕至少I层中碱玻璃纤维布；此外，为提高构件的抗变形能力和抗水性，在混合浆液中可掺入适量有机乳液(掺入量小于总重量3%);所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
[0017]与现有技术相比，本发明具有如下优点:用水平及竖向金属构件垂直交叉连接形成加固的框架结构，并与原木作结构紧密连接，同时填充无机胶凝材料，最终与原木作体形成整体结构，大大提高了木作的整体受力性能，起到结构加固并增强的功效。
[0018]本发明具有构件制作简便、施工过程简单易于操作、造价低等优点。同时根据木作结构的损毁程度，具备一定灵活性，可满足不同的加固要求。本发明具有很好的经济性和适用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明横断面构造图；
[0020]图2是本发明构造示意图。
[0021]图中:1.钢箍、2.金属竖肋、3.填充层、4.隔离层、5.密封层、6.木作结构。【具体实施方式】
[0022]本发明是按照以下方式实现:
[0023]如图1和图2所示，一种古建木作加固构件，其包括钢箍I和纵向连接钢箍I的金属竖肋2组成金属结构框架，在金属结构框架外侧为无机材料构成的填充层3，所述构件外表面设有密封层5。
[0024]所述钢箍I和金属竖肋2材料为金属板材料,钢箍I和金属竖肋2表面打有孔,金属锚栓或螺丝穿过所述的孔将钢箍I和金属竖肋2与木作结构6连接。钢箍I和金属竖肋2在水平与竖向相互垂直连接，间隔布置，数量至少各2个。
[0025]所述填充层3的无机材料是由菱苦土和卤块水溶液为主要胶结料，添加粉煤灰及植物秸杆碎屑、木屑、麻刀等的混合浆液。
[0026]所述密封层5为涂胶层，即在填充层表面涂刷界面密封层，以利于密封防水防腐。
[0027]钢箍I和金属竖肋2表面涂刷阻锈剂构成的隔离层。
[0028]本发明的施工步骤如下:
[0029]1.首先按照设计要求对原木作结构构件局部残损进行剔除，并进行防腐处理。剔除厚度可深浅不同，但最薄处一般不应小于30_。对于糟朽中空的，可用不饱和聚酯树脂等高分子材料灌注。放置金属竖肋处要剔除木作形成凹槽。
[0030]2.根据剔除后的情况，按照加固设计要求，加工制作金属竖肋和钢箍。钢箍和金属竖肋材料为金属材料，通常可选用钢板裁切加工，也可选用镀锌干板或型材，铝合金板或型材钢箍。钢箍和金属竖肋材料也可分别选用不同的金属材料。金属竖肋如设计较大尺寸时，可选用标准的钢型材(方钢、角钢等)或镀锌。板材厚度根据设计加固要求确定，通常情况下，金属竖肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm，打孔后，用金属螺丝连接并深入木作固定。
[0031]3.金属竖肋和钢箍的安装:首先安装金属竖肋，在金属竖肋上间隔钻孔，以金属螺丝与木作连接固定。然后安装钢箍。钢箍与金属竖肋垂直交叉布置，相交处钻孔，用锚栓或金属螺丝深入木作体内，与金属竖肋及木作连接，钢箍必须封闭交圈，两端头对齐并需固定在同一根金属竖肋上。钢箍的数量至少为2个，金属竖肋的两端都布置有钢箍。
[0032]4.钢箍和金属竖肋相互连接安装固定后，在其表面涂刷阻锈剂，使其表面形成隔离层，阻抑填充材料当中氯离子、氧气和水分对金属产生电化学腐蚀。
[0033]5.施工填充层。首先加入菱苦土(占总重量20%_30%，主要成分为MgO，)和卤块水溶液(占总重量30%-40%，主要成分为MgC12)为主要胶结料，然后以粉煤灰为辅助胶结料，添加粉煤灰(占总重量10%-30%)及其他活性添加料(占总重量5%-20%，包括植物秸杆碎屑、木屑及麻刀等)，加入适量水搅拌形成混合浆液，进行填充和涂抹，同时缠绕至少I层中碱玻璃纤维布；此外，为提高构件的抗变形能力和抗水性，在混合浆液中可掺入适量有机乳液(掺入量小于总重量3%);所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
[0034]对选用的菱苦土的质量要求是:Mg0>75%，CaO ( 2%，烧失量〈15%，细度170目筛余物≤25%，初凝时间≥40rnin，终凝时间≤7h。对卤块(主要成分为MgCl2)的质量要求是=MgCl2≥45%，SO广2.0%，NaCl ( 2.0%，KCl ( 0.5%。氧化镁与氯化镁的摩尔比，须控制在4~6之间。
[0035]6.完成填充层后，在干燥空气中养护3-7天，在表面涂刷密封层，材料为防水涂料，也可选用环氧树脂防腐涂料(如环氧树脂E-44)。干燥后形成硬质密封层。
[0036]7.密封层完成后,在干燥空气中养护25~30天,达到加固强度。
【权利要求】
1.一种古建木作加固构件，其特征在于:其包括平行设置的钢箍(I)和纵向连接钢箍(I)的金属竖肋(2)组成金属结构框架，在金属结构框架外侧为无机材料构成的填充层(3),所述构件外表面设有密封层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种古建木作加固构件，其特征在于:所述钢箍(I)和金属竖肋(2)材料为金属板材料，钢箍(I)和金属竖肋(2)表面打有孔，金属锚栓或螺丝穿过所述的孔将钢箍(I)和金属竖肋(2)与木作结构(6)连接；钢箍(I)和金属竖肋(2)在水平与竖向相互垂直连接，间隔布置，数量至少各2个。
3.根据权利要求1所述的一种古建木作加固构件，其特征在于:所述填充层(3)的无机材料是由菱苦土和卤块水溶液为主要胶结料，添加粉煤灰及植物秸杆碎屑、木屑、麻刀等的混合浆液。
4.根据权利要求1所述的一种古建木作加固构件，其特征在于:所述密封层(5)为涂胶层，即在填充层表面涂刷界面密封层，以利于密封防水防腐。
5.根据权利要求1所述的一种古建木作加固构件，其特征在于:钢箍(I)和金属竖肋(2)表面涂刷阻锈剂构成的隔离层。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的古建木作加固构件的作法，其特征在于:包括以下步骤: S1:首先按照设计要求对原木作结构构件局部残损进行剔除，并进行防腐处理；剔除厚度可深浅不同，但最薄处不应小于30_;对于糟朽中空的，用高分子材料灌注；放置金属竖肋处要剔除木作形成凹槽； 52:根据剔除后的情况，按照加固设计要求，加工制作金属竖肋和钢箍；钢箍和金属竖肋材料为金属材料，选用钢板裁切加工，或选用镀锌干板或型材，铝合金板或型材钢箍；钢箍和金属竖肋材料也可选用不同材料；金属竖肋也可选用标准的钢型材或镀锌；金属竖肋的板材截面尺寸不小于40mm*10mm,打孔后,用金属螺丝连接并深入木作固定； 53:金属竖肋和钢箍的安装:首先安装金属竖肋，在金属竖肋上间隔钻孔，以金属螺丝与木作连接固定；然后安装钢箍；钢箍与金属竖肋垂直交叉布置，相交处钻孔，用锚栓或金属螺丝深入木作体内，与金属竖肋及木作连接，钢箍必须封闭交圈，两端头对齐并需固定在同一根金属竖肋上；钢箍的数量至少为2个，金属竖肋的两端都布置有钢箍； S4:钢箍和金属竖肋相互连接安装固定后，在其表面涂刷阻锈剂，使其表面形成隔离层，阻抑填充材料当中氯离子、氧气和水分对金属产生电化学腐蚀； S5:施工填充层；填充层材料为无机复合材料,其由主要成分为MgO的菱苦土和主要成分为MgC12的卤块水溶液作为主要胶结料，以粉煤灰为辅助胶结料，质量百分比10%-20% ；添加适量植物秸杆碎屑或木屑，质量百分比10%-20%，加水搅拌而成的混合浆液；混合浆液搅拌后，进行填充和涂抹，同时缠绕至少I层中碱玻璃纤维布；此外，混合浆液中可掺入有机乳液；所述的乳液包括苯丙乳液，偏氯乳液。
【文档编号】E04G23/02GK103726671SQ201310751880
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】肖中发, 戴俭, 常丽红, 郝成宝 申请人:北京工业大学, 肖中发