仿古建筑屋面修复防水结构及其施工方法与流程

本发明涉及古建修复技术领域，更具体的说，它涉及一种仿古建筑屋面修复防水结构及其施工方法。

背景技术：

古建筑木结构的主要由榫卯连接，典型的即为梁端做成榫头形式，柱身做成卯口形式，这种连接节点具有刚柔并济的作用，结合我国古建筑木结构体系自身，具有良好的抗弯能力和耗能能力。然而由于外界因素作用（地震、台风、环境温湿度等）和木材自身缺陷等原因，在榫卯节点部位发生挤压变形后，榫和卯均出现不同程度的残余变形，这就使得榫卯节点逐渐变得松动、榫和卯之间空隙加大，更甚者出现局部拔榫、节点松脱等现象。尤其对于椽木和横梁来说，这种松脱移动容易导致其上方的筒瓦和底瓦连接处移位产生缝隙，在雨天时屋面上的水容易从缝隙处渗漏到下方，雨水一方面直接滴落到室内影响居住，另一方面雨水渗入到屋顶的支撑结构中，由于支撑结构多为木质结构，木质结构受到雨水浸泡后膨胀变形，长期作用下降低支撑结构的强度，影响屋顶结构的稳定性。因此需要对屋顶进行有效的防水处理。

现有技术参考申请公布号为cn106121140a的中国发明专利申请公开了一种文物古建筑屋面保温防水的结构及其施工方法，在屋架上布置荷包缘，荷包缘上铺设望砖，望砖的间隙处设有木块，木块与荷包缘连接固定，木块凸设于望砖的上表面，沿横向和纵向布置的木条搁置于木块上且与木块连接固定，并形成数个方格，每一方格中镶嵌有保温板，其上覆盖一层夹板，夹板上覆盖防水卷材，防水卷材上铺设小青瓦屋面。该发明的通过保温板提高保温效果，防水卷材能够起到较好的抗漏作用，但是存在以下不足：由于采用木条支撑，木条在外界作用下仍会出现开裂变形，影响筒瓦和底瓦的铺设连接，没有从根本上解决上述问题，过一段时间后仍会出现屋面渗漏现象。

申请公布号为cn103046698a的中国发明专利申请公开一种仿古建筑混凝土屋面连檐抗裂防渗方法，将仿古建筑屋面防水层的下端，在距连檐l1和l2两处，向上翻起并压接在屋面瓦搭接缝隙内，使得防水层表面水排出到屋面瓦的上表面，并顺瓦面流至檐口端部滴下；同时檐口外端屋面瓦直接粘贴在配筋砂浆苫背层及混凝土结构板上。该发明在不改变仿古建筑外观效果和防水功能的前提下，采用改变屋面檐口防水构造细部做法，将渗透至防水层面的水提前排离，确保连檐部位不受水侵蚀。但存在以下不足：由于采用混凝土屋面，虽然取代了木质支撑结构，具有防止屋面变形效果，但无法应用到木质仿古建筑的修复，这会破坏仿古建筑的结构，在后期维护时拆除困难。

综上，目前急需设计一种最大化保持仿古建筑原貌的基础上提高屋面防水效果的方式，以延长仿古建筑的寿命。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种仿古建筑屋面修复防水结构，能够保持仿古建筑原貌结构下提高屋面防水效果，延长仿古建筑的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种仿古建筑屋面修复防水结构，包括支撑于桁木上并倾斜设置的防水组件、位于防水组件两侧并固定于墙体上的吊装机构、与吊装机构连接的横梁修复体和与横梁修复体垂直交错连接的椽木修复体，横梁修复体和椽木修复体上固定有筒瓦和底瓦；吊装机构包括穿过防水组件的多个吊拉组件和穿过吊拉组件上下两端的拉索。

通过采用上述技术方案，吊装机构对横梁修复体和椽木修复体起到支撑作用，使得横梁修复体承载重量不会压在防水组件上，减小防水组件的变形可能，延长防水组件的使用效果。拉索对吊拉组件起到辅助承载作用，使得吊拉组件受力时结构稳定。由于横梁修复体与椽木修复体由吊拉组件支撑，结构稳定性提高，使得筒瓦和底瓦之间连接位置固定，防止因变形偏移造成漏水缝隙，防水效果提高。即使有少量雨水透过缝隙落在防水层上，也会沿着防水层落下而不会渗入到室内，提高屋面修复防水效果。

本发明进一步设置为：所述吊拉组件包括与墙体固定连接的h型的支撑杆、可拆卸连接于支撑杆一端的第一连接头、可拆卸连接于支撑杆另一端的第二连接头，第一连接头和第二连接头上分别设有供拉索穿过的通孔，第一连接头上还设有用于插接横梁修复体的插孔。

通过采用上述技术方案，吊拉组件由三部分构成，可以分别制作再进行组装，以便批量化生产降低成本。横梁修复体与第一连接头插接固定，修复时安装快速，提高施工效率。

本发明进一步设置为：防水组件包括自下而上依次设置的支撑板、保温层和防水层。

通过采用上述技术方案，支撑板支撑在桁木上，使得上方的保温层和防水层能够平铺，减少凹陷起皱的可能，使得防水组件整体呈平板状，避免雨水从筒瓦与底瓦缝隙流下后可能聚集，提高防水效果。防水层避免雨水透过渗入到室内，保温层提高屋顶的保温性能，使得仿古建筑内部热量流失减少，更加节能。

本发明进一步设置为：所述防水层上方还连接有保护层和固定层；保护层为钢丝网，固定层为15-25mm的水泥砂浆层。

通过采用上述技术方案，钢丝网一方面提高整个防水组件的强度，使得防水组件在长期使用下不易变形凹陷，另一方面钢丝网提高水泥砂浆与防水层之间的连接强度，水泥砂浆层固定效果好。

本发明进一步设置为：所述横梁修复体包括木质横梁芯体和设置于木质横梁芯体外部的外壳，外壳端部可拆卸连接有密封用的端盖；外壳与端盖采用防水的复合板加工而成。

通过采用上述技术方案，横梁修复体的外壳采用防水的复合板材制作，能够避免木质横梁芯体受到雨淋日晒的影响，延长木质横梁芯体的寿命。修复时打开端盖将木质横梁芯体装入到外壳内，然后合上端盖密封，减少了木质横梁芯体与外部环境接触的可能，使其处于较为稳定的环境，保护效果好。

本发明进一步设置为：所述椽木修复体包括木质椽木芯体和设置于木质椽木芯体的表面的防护壳；防护壳采用防水的复合板加工而成。

通过采用上述技术方案，椽木修复体的防护壳采用防水的复合板材制作，能够避免木质椽木芯体受到雨淋日晒的影响，延长木质椽木芯体的寿命。修复时打开端盖将木质椽木芯体装入到防护壳内，然后合上端盖密封，减少了木质椽木芯体与外部环境接触的可能，使其处于较为稳定的环境，保护效果好。

本发明进一步设置为：所述复合板包括铝蜂窝板和固定于铝蜂窝板表面的铜板；所述椽木修复体上设有限位槽，所述横梁修复体设有凹槽，横梁修复体靠近凹槽处形成与限位槽配合的限位台。

通过采用上述技术方案，铜板经过喷漆工艺表面形成仿古色，这样使得横梁修复体与椽木修复体的表面与木质结构的颜色接近，不会破坏仿古建色整体色彩。铝蜂窝板相当于为铜板增加了一个密肋结构。外壳在受力过程中，充分利用铝蜂窝板稳定的构造特征，有效阻止铜板的变形，从而达到表面平整的目的。此外，铝蜂窝板使得横梁修复体的内部温度较为恒定，有利于木质横梁本体的存储保护。限位台与限位槽配合使得椽木修复体与横梁修复体之间固定，避免使用钉子固定，保持整体结构完整。由于省去了钉子钉固，提高施工效率。

本发明进一步设置为：所述椽木修复体上沿其长度方向设有至少一个支固杆，筒瓦上设有与支固杆的端部配合的卡块。

通过采用上述技术方案，筒瓦通过卡块与支固杆卡固，使得筒瓦与椽木修复体固定连接，防止筒瓦发生移动。由于筒瓦两侧压在底瓦上，使得底瓦位置固定，筒瓦与底瓦不会发生偏移。

针对现有技术存在的不足，本发明的另一个目的在于提供一种仿古建筑屋面修复防水结构的施工方法，能够保持仿古建筑原貌结构下提高屋面防水效果，延长仿古建筑的使用寿命

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种仿古建筑屋面修复防水结构的施工方法，包括以下步骤：

s1：在两侧墙体上沿长度方向均匀固定多个吊拉组件，用两根拉索依次穿过吊拉组件并将两端固定；

s2：在桁木上依次铺设木板、聚氨酯板、sbs防水卷材并用胶粘接固定，然后在sbs防水卷材上铺设网孔10目的钢丝网，浇筑水泥砂浆2-3cm后养护至硬化形成防水组件，木板、聚氨酯板和sbs防水卷材上预先开设有供吊拉组件穿过的过孔；

s3：在防水组件上方搭建铺设横梁修复体和椽木修复体，横梁修复体的两端与吊拉组件固定，然后将底瓦铺设在两个椽木修复体之间，最后把筒瓦固定在椽木修复体的支固杆上。

通过采用上述技术方案，修复的屋面防水性能好，长期使用后不会因发生变形导致筒瓦与底瓦松脱，防止雨水渗入。

本发明进一步设置为：所述施工方法还包括位于s3前的以下步骤：

s2-1：将仿古建筑上的原木质横梁和木质椽木从原结构上拆下，加工去除表面腐朽的木材，保留内部坚硬木质结构形成木质横梁芯体和木质椽木芯体，然后测量尺寸；

s2-2：使用1.2mm厚的铜板和20mm厚的铝蜂窝板形成的复合板材加工出外壳和保护壳，将木质横梁芯体插入到外壳中，将木质椽木芯体插入到保护壳中，并在端部填充木炭粉作为填充层，最后固定端盖密封，制得横梁修复体和椽木修复体。

通过采用上述技术方案，对木质结构的仿古建筑原貌保持较好。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

1.吊装机构将横梁修复体与椽木修复体支撑悬空于防水组件上方，使得防水组件载荷大大减轻，较长一段时间内部会发生变形凹陷，不会存在雨水堆积，防水效果好；

2.筒瓦和底瓦固定在横梁修复体和椽木修复体上，横梁修复体与椽木修复体表面采用复合板材制作，能够承受雨淋日晒而不变形，结构稳定，筒瓦和底瓦位置固定不会偏移产生漏水缝隙，提高修复后屋面的防水效果；

3.横梁修复体和椽木修复体内部装有原木质结构的硬芯，保持仿古建筑的木质结构的原貌，适用于古建筑修复，文物修复价值高。

附图说明

图1为实施例整体结构的示意图；

图2为显示构成屋面的各部件结构位置关系在图1的主视图；

图3为显示吊装机构与防水组件连接关系的局部剖视图；

图4为凸显吊拉组件与防水组件和横梁连接结构在图3中a-a向的局部剖视图；

图5为显示横梁与椽木连接结构的轴测图；

图6为显示横梁内部结构在图5中b-b向的局部剖视图；

图7为凸显保护壳内部结构在图6中c部的放大图；

图8为凸显横梁与椽木连接处的结构在图6中d-d向的剖视图。

附图标记：1、墙体；11、桁木；2、防水组件；21、支撑板；22、保温层；23、防水层；24、保护层；25、固定层；3、吊装机构；31、下拉索；32、上拉索；33、吊拉组件；331、支撑杆；332、第一连接头；333、第二连接头；4、筒瓦；41、卡块；42、第一凸棱；5、底瓦；51、第二凸棱；6、横梁修复体；61、外壳；611、铜板；612、铝蜂窝板；6121、外铝板；6122、蜂窝胶；6123、内铝板；6124、柔性垫；613、凹槽；62、木质横梁芯体；63、端盖；64、填充层；7、椽木修复体；71、保护壳；711、限位槽；72、木质椽木芯体；73、支固杆。

具体实施方式

一种仿古建筑屋面修复防水结构，如图1和图2所示，包括支撑于墙体1上的防水组件2，防水组件2靠近两侧墙体1处连接有吊装机构3，防水组件2上方铺设有横梁修复体6和椽木修复体7，在横梁修复体6和椽木修复体7上支撑固定有筒瓦4和底瓦5。吊装机构3提高防水组件2、横梁修复体6和椽木修复体7的支撑性能防止下沉，横梁修复体6和椽木修复体7保持仿古建筑的结构样式并对筒瓦4和底瓦5进行固定。雨水落在屋面上，沿着底瓦5流下，由于横梁修复体6和椽木修复体7不易因外界环境发生变形，使得筒瓦4和底瓦5连接紧密，雨水不易透过筒瓦4和底瓦5的间隙渗漏，防水组件2进一步防止雨水渗漏到室内。

参考图3和图4，墙体1顶部支撑固定有桁木11，防水组件2支撑于桁木11上。防水组件2包括由下至上依次固定设置的支撑板21、保温层22、防水层23、保护层24和固定层25。其中支撑板21可以是3-5mm的木板，也可以是彩钢板，彩钢板的底面设有木质纹路的花纹，以便从室内看防水组件2与桁木11视觉融合性好，保持仿古建筑的风格；保温层22可以是5-10mm厚的聚氨酯板，能够减少仿古建筑室内与室外的热交换速率，使得室内保暖效果更好；防水层23可以是sbs防水卷材或者聚乙烯防水卷材，具有良好的防水性能，避免雨水从上方渗漏到室内，保持仿古建筑室内干爽；保护层24为钢丝网，钢丝网的网孔可以为10目；固定层25可以是水泥2-3cm的水泥砂浆层，水泥砂浆通过钢丝网与防水卷材紧密固定；支撑板21、保温层22和防水层23之间可以用胶粘接固定形成整体。根据需要，固定层25也可以是1-2mm厚的不锈钢板，不锈钢板与钢丝网之间可以用铆钉固定。

参考图3和图4，吊装机构3包括沿两侧墙体1顶部固定设置的多个吊拉组件33、穿过吊拉组件33上端的上拉索32和穿过吊拉组件33下端的下拉索31；吊拉组件33可以采用钢制作，吊拉组件33包括h型的支撑杆331、可拆卸连接于支撑杆331一端的第一连接头332、可拆卸连接于支撑杆331另一端的第二连接头333，第一连接头332和第二连接头333分别螺纹连接于支撑杆331竖直段的两端，支撑杆331弯折端与墙体1固定连接，支撑杆331的竖直段穿过防水组件2，支撑杆331与防水组件2的连接位置位于墙体1外侧，避免雨水可能沿着支撑杆331与防水组件2之间的缝隙落到室内；第一连接头332上设有供上拉索32穿过的通孔，第一连接头332沿通孔径向设有插孔，横梁修复体6的端部能够与插孔配合固定；第二连接头333上设有供下拉索31穿过的通孔；上拉索32和下拉索31的一端固定在屋脊处，另一端与位于最底端的支撑杆331固定，使得上拉索32和下拉索31对吊拉组件33起到辅助承载作用，有效防止支撑杆331支撑上方较重物体发生变形而影响筒瓦4和底瓦5的连接位置。上拉索32与下拉索31可以是钢丝绳。

在椽木修复体7上延其长度设有多个支固杆73，在筒瓦4上设有卡块41，卡块41与支固杆73之间可以插接，使得按压筒瓦4时，筒瓦4直接固定在椽木修复体7上。在筒瓦4的两侧设有第一凸棱42，在底瓦5的两侧设有第二凸棱51，筒瓦4与底瓦5连接时，第一凸棱42与第二凸棱51交错卡接，第一凸棱42与第二凸棱51增加了筒瓦4与底瓦5接缝处的绕流路径，进一步缝制雨水从两者接缝处渗入。

参考图5和图6，多根平行的横梁修复体6与多根平行的椽木修复体7垂直交错设置，横梁修复体6包括木质横梁芯体62和包覆在木质横梁芯体62表面的管状外壳61，在外壳61的端部安装有端盖63；椽木修复体7包括木质椽木芯体72可包覆在木质椽木芯体72表面的保护壳71。横梁修复体6和椽木修复体7能够使得木质横梁芯体62和木质椽木芯体72免受风吹雨淋日晒的影响，结构保温稳定，使得筒瓦4和底瓦5之间连接位置固定，减少偏移产生漏水缝隙的可能。

参考图6和图7，外壳61的端部设有环形的卡槽，端盖63上设有与卡槽配合的卡环，端盖63与外壳61可以卡固，以便根据需要取出内部的木质横梁芯体62。

外壳61包括内层的铝蜂窝板612和固定在铝蜂窝板612外表面的铜板611，铝蜂窝板612由平行的外铝板6121和内铝板6123通过蜂窝胶6122固定，蜂窝胶6122形成方式如下：在内铝板6123上涂敷胶水，然后将外铝板6121平压在内铝板6123上，然后将外铝板6121抬起将胶水拉长，待胶水固定后形成蜂窝状。铝蜂窝板612的厚度可以为20mm，外铝板6121和内铝板6123的厚度可以为1.0-1.5mm。铜板611厚1.2-1.5mm，铜板611与铝蜂窝板612可以通过胶粘连接，以阻止外力作用时产生的层间变形，由此两种板材形成共同受力的复合材料。铝蜂窝板612相当于为611增加了一个密肋结构。外壳61在受力过程中，充分利用铝蜂窝板612稳定的构造特征，有效阻止铜板611的变形，从而达到表面平整的目的。铜板611经过喷漆工艺表面形成仿古色，这样使得横梁修复体6的表面与木质横梁芯体62的颜色接近，不会破坏古建色整体色彩。此外，铝蜂窝板612使得横梁修复体6的内部温度较为恒定，有利于木质横梁芯体62的存储保护。

为了减少木质横梁芯体62放入到横梁修复体6中表面磨损，在内铝板6123的表面固定有一层柔性垫6124，柔性垫6124可以是绒布，绒布通过胶与内铝板6123粘接固定。

参考图6和图7，外壳61的长度比木质横梁芯体62多1-2cm，在端盖63与木质横梁芯体62的端部设有填充层64，填充层64可以为木炭粉，有效阻止外部的潮气通过端盖63与外壳61连接缝隙进入到木质横梁芯体62中，提高木质横梁芯体62的保护效果。

参考图2和图4，为了便于椽木修复体7与横梁修复体6的安装，横梁修复体6上压制加工出凹槽613。在椽木修复体7上压制加工出限位槽711，限位槽711横截面呈v形，横梁修复体6靠近凹槽613部位与限位槽711形状相适应，使得椽木修复体7与横梁修复体6卡固，同时横梁修复体6靠近凹槽613处的凸起能够限制椽木修复体7向下滑移，两者之间不必用螺钉固定，施工方便，提高古建修复施工速率。

该仿古建筑屋面修复防水结构的施工方法如下：

s1：将仿古建筑上的原木质横梁和木质椽木从原结构上拆下，加工去除表面腐朽的木材，加工去除深度一般为2-3cm，保留内部坚硬木质结构形成木质横梁芯体62和木质椽木芯体72，然后测量尺寸。

s2：使用1.2mm厚的铜板611和20mm厚的铝蜂窝板612形成的复合板材加工出外壳611和保护壳71，将木质横梁芯体62插入到外壳611中，将木质椽木芯体72插入到保护壳71中，并在端部填充木炭粉作为填充层64，最后固定端盖63密封，制得横梁修复体6和椽木修复体7。

s3：在两侧墙体1上沿长度方向均匀固定5个支撑杆331，然后在每个支撑杆331上安装第一连接头332和第二连接头333，用钢丝绳依次穿过这4个支撑杆331并将两端固定。

s4：在桁木11上依次铺设木板、聚氨酯板、sbs防水卷材并用胶粘接固定，然后在sbs防水卷材上铺设网孔10目的钢丝网，浇筑水泥砂浆2-3cm后养护至硬化形成防水组件2，木板、聚氨酯板和sbs防水卷材上预先开设有供支撑杆331穿过的过孔，避免后续安装支撑杆331时感到不便。

s5：在防水组件2上方搭建铺设横梁修复体6和椽木修复体7，然后将底瓦5铺设在两个椽木修复体7之间，最后把筒瓦4固定在椽木修复体7的支固杆73上，从而筒瓦4与底瓦5连接牢靠，降低水渗入到室内的可能。

由于横梁修复体6与椽木修复体7表面被一层耐水抗渗的结构物质保护，不会受到雨淋日晒，寿命延长，使得整体结构长时间保持稳定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。