一种可拆卸的木结构糟朽柱脚用加固装置及其施工方法

本发明属于古建筑木结构糟朽柱脚加固，具体属于一种可拆卸的木结构糟朽柱脚用加固装置及其施工方法。

背景技术：

1、在中华文明历史进程中，中国建筑历史和文化经过上千年演变，已具备较为成熟的理论体系和建造技术。其中木构架建筑是我国古代建筑中最为常见的建筑类别之一，其最大结构特点是木柱采用平摆式搁置在础石之上，在反复荷载作用下，木柱与础石间产生摇摆恢复力，其节点的连接特点可以简化为半刚性连接，被普遍认为是具有较为良好的滑移隔振体系。木柱与础石间形成半刚性连接，在周期反复载荷和瞬间冲击荷载作用下，木柱沿柱脚边缘转动，木柱及木构架与础石间产生来自梁柱的弯矩阻力和恢复弯矩使得彼此间形成摩擦滑移减震而不发生侧倾外闪，但古建筑木结构的木材作为天然材料，长时间受温度、湿度、生物等环境影响较大，柱脚易出现开裂、糟朽、虫蛀等现象导致木柱脚承载力降低，这时在周期反复载荷或瞬间冲击荷载作用下，容易产生较大倾斜或受冲击荷载影响时易发生构件损坏，进而造成整个结构体系发生倾覆垮塌。

2、因此，目前经常在木结构柱脚处安装加固装置，以此来避免这些问题。然而，现有的加固装置存在以下缺陷：

3、1、采用的加固装置结构复杂，不便于工作人员进行拆卸安装，即不具有可拆性，无法进行二次重复加固，同时采用的加固方式改变了柱脚本身的滑移隔振体系，不利于抗震。

4、2、采用的加固装置常常需要在柱脚内进行开孔或贯穿钢铁制材料，进而造成木柱脚出现应力集中或钢铁氧化造成木柱侵蚀这样不可恢复性的损伤。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可拆卸的木结构糟朽柱脚用加固装置及其施工方法，其对原木柱和置换的新木柱采用最小干预原则，利用缓冲件与外套件之间的环形结构阻尼器和自复位组件与木柱本身的滑移隔振体系组成三机制减震耗能系统，可应对周期性载荷或冲击性载荷对建筑物木结构的影响。

2、本发明采用的技术方案如下：一种可拆卸的木结构糟朽柱脚用加固装置，包括固设在础石顶部的用于放置木柱的底座，所述底座上方的木柱外壁上由内及外依次套设有防腐加固件、缓冲件以及外套件，所述缓冲件与外套件之间设有环形结构阻尼器，所述外套件的外壁通过自复位组件与底座弹性连接。

3、优选的，所述防腐加固件包括复合纤维材料和环氧树脂，所述环氧树脂涂抹于木柱的外壁，所述复合纤维材料从下至上周向闭合包裹于涂抹环氧树脂的木柱外壁上。

4、优选的，所述缓冲件包括两个相对连接设置形成管状件的半环钢套筒。

5、优选的，所述环形结构阻尼器包括弹簧和橡胶，所述弹簧沿着半环钢套筒周向布置，所述弹簧一端焊接于半环钢套筒的外壁，另一端与外套件的内壁抵接，所述半环钢套筒的外壁与外套件的内壁之间设有橡胶。

6、优选的，所述外套件包括两个相对连接设置形成管状件的半环钢抱箍，两个所述半环钢抱箍的外壁上方设有抱箍伸臂，所述底座的顶面上设有单肢反力臂，所述抱箍伸臂与单肢反力臂之间通过自复位组件弹性连接。

7、优选的，所述自复位组件包括流体粘滞阻尼器、三角钢架和阻尼器板仓，所述流体粘滞阻尼器位于抱箍伸臂和单肢反力臂之间，所述流体粘滞阻尼器的底部与单肢反力臂通过三角钢架套环连接，所述流体粘滞阻尼器的阻尼器板仓与抱箍伸臂通过三角钢架套环连接。

8、一种采用权利要求1-6中任意一项所述的可拆卸的木结构糟朽柱脚用加固装置的施工方法，包括以下步骤，

9、步骤一、利用千斤顶将本方案中的原木柱稳固并轻微顶升，切除原木柱端部的柱脚糟朽部位，并采用传统墩接法将一新木柱紧密拼凑连接在原木柱的端部，使其组装成一个完整的木柱；

10、步骤二、在木柱的外表面涂抹一层环氧树脂，随后沿着修补置换的新木柱从下至上周向闭合包裹复合纤维材料，紧接着复合纤维材料层间再涂抹一层环氧树脂，复合纤维材料和环氧树脂组成防腐加固件，按上述步骤黏贴涂抹三层防腐加固件；

11、步骤三、将础石进行清理使其平整，利用膨胀螺栓穿过预留螺栓孔的底座，从而将底座固定安装在础石的顶面上，圆型钢板底座上顶面预留与进行涂抹防腐加固件后木柱尺寸相同的内切圆槽，待防腐加固件硬化后，将进行防腐加固件加固后的木柱平稳嵌入放置在圆型钢板底座内切圆槽中；

12、步骤四、预制两个半环钢套筒，半环钢套筒沿木柱和防腐加固件紧贴布置，再将两个半环钢套筒间利用焊接机点焊连接形成整体钢套筒；

13、步骤五、在两个半环钢套筒组成的完整钢套筒外周向焊接布置弹钢制弹簧，半环钢抱箍沿弹簧外侧抵接设置，两个半环钢抱箍通过穿过预留螺栓孔的螺栓紧密连接，两个半环钢套筒外侧和两个半环钢抱箍内侧间密实填充弹性良好的橡胶，填充的橡胶与弹簧紧密交合连接，弹簧和橡胶组成环形结构阻尼器；

14、步骤六、在圆型钢板底座上焊接单肢反力臂、半环钢抱箍上焊接抱箍伸臂，单肢反力臂和抱箍伸臂分别通过上下三角钢架与流体粘滞阻尼器连接，流体粘滞阻尼器受拉，带动结构阀门控制阻尼器板仓内液压缸活塞移动形成阻尼力，三角钢架、流体粘滞阻尼器和阻尼器板仓组成自复位组件。

15、优选的，所述防腐加固件从新木柱的底部缠绕包裹至高出新木柱的18cm∽22cm处，

16、优选的，所述防腐加固件厚度为18mm∽20mm。

17、优选的，所述半环钢套筒与防腐加固件同高，所述弹簧周向布置高度与半环钢套筒高度一致，所述半环钢抱箍与半环钢套筒高度一致。

18、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

19、该可拆卸的木结构糟朽柱脚用加固装置及其施工方法，通过防腐加固件、缓冲件、外套件、底座和自复位组件的配合，实现了对可拆卸的木结构糟朽柱脚的防腐、减震和加固，本装置结构简单便于工作人员快速安装，易于加工具有造价成本低，可二次重复加固，使用周期长等优点，除此之外本装置对原木柱和置换的新木柱采用最小干预原则，缓冲件与外套件之间的环形结构阻尼器和自复位组件与木柱本身的滑移隔振体系组成三机制减震耗能系统，可应对周期性载荷或冲击性载荷对建筑物木结构的影响，同时对木柱脚未采用开孔或贯通钢铁制材料等加固措施，避免木柱脚发生应力集中现象或钢铁件氧化造成木柱侵蚀。

20、通过在木柱表面粘贴复合纤维材料和涂抹环氧树脂形成防腐加固件，避免了木柱柱脚遭受侵蚀导致木材性能退化，进而延长木柱使用年限，增强木柱柱脚边缘抗滑移能力和整体承载能力，在反复荷载的作用下，木柱依然存在良好的滑移隔振体系，木柱构件具有较好的整体性和稳定性。

21、通过在不改变木柱本身滑移隔振体系的基础上，增设以橡胶和弹簧为主要材料的环形结构阻尼器，使得在反复周期荷载作用下，木柱周向的橡胶和弹簧产生挤压变形，当木柱本身不产生较大的残损和破坏现象，橡胶和弹簧的恢复力使得木柱产生反作用力而不发生倾斜外闪，随即橡胶弹性变形恢复，该部分减震耗能系统的设计允许柱脚在弹性范围内滑移，发挥木柱自身的滑移隔振效能，减少柱脚所受内力，增强木柱恢复力和抗侧能力。

22、通过在圆型钢板底座与半环钢抱箍上分别焊接单肢反力臂和抱箍伸臂，单肢反力臂与抱箍伸臂之间环套连接自复位组件组成减震耗能系统中的另一装置。在过大的冲击荷载影响下，单肢反力臂与抱箍伸臂带动自复位组件中的流体粘滞阻尼器，流体粘滞阻尼器借助特殊结构阀门控制阻尼器板仓内液压缸活塞移动，流体粘滞阻尼器的阀门在载荷瞬变时被激活，此时产生出与柱脚振动力大小相同的反向阻尼力，木柱与础石间一侧由柔性连接转化为刚性连接，另一侧则形成支撑体系，自复位组件能够防止木柱过度滑移并且能够实现自我复位功能，用以扼制柱脚产生较大的振动，减少振幅，从而起到保护柱脚的作用，避免结构发生倾斜外闪，提高结构整体安全性。

23、附图说明

24、为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

25、图1为本发明实施例提供的立体结构示意图；

26、图2为本发明实施例提供的木柱和础石连接结构示意图；

27、图3为本发明实施例提供的复合纤维材料立体结构示意图；

28、图4为本发明实施例提供的底座立体结构示意图；

29、图5为本发明实施例提供的两个半环钢套筒立体结构示意图；

30、图6为本发明实施例提供的两个半环钢抱箍立体结构示意图；

31、图7为本发明实施例提供的四个自复位组件立体结构示意图；

32、图8为本发明实施例提供的内平面布置示意图；

33、图9为本发明实施例提供的外平面布置示意图；

34、图10为本发明实施例提供的流体粘滞阻尼器工作示意图。