古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构的制作方法
【专利摘要】古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构，桁檩两端搭置在梁头之上，在梁头的左右两侧分别加设枕头木，枕头木设置在桁檩与檩坊之间，枕头木的底面顶设在檀坊上，枕头木的高度大于梁头的高度，枕头木的宽度大于桁檩的直径，在不改变原材料及施工工艺的基础上，对古建筑桁檩与梁节点进行加固处理。
【专利说明】
古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构
技术领域
[0001]本发明涉及古建筑桁檩与梁节点的保护修缮，具体说的是古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构。
【背景技术】
[0002]桁檩是古建筑大木作梁架结构中沿建筑面阔方向架构的木构件，即为每一缝架间起连接拉拽和承重作用的长木，清代大式建筑称“桁”，小式建筑称“檩”，宋式建筑称“榑”。架于殿内梁袱和檐下梁头之上，或柱头科之间，根据“桁”所处的位置，可分为上金桁、下金桁、脊桁等。桁檩是直接承受屋面荷载的构件，并将荷载传递到梁和柱上。
[0003]在古建筑大木构架的保护修缮工程中，我们发现大部分古建筑都存在有桁檩滚闪、屋面下滑的现象。究其原因是由于古建筑的地基沉降不均匀或在偶然荷载的作用下，特别是当古建筑受到地震力或爆炸力作用时，地面运动加速度就会引起地基沉降不均，造成梁架结构倾斜，进而导致桁檩滚闪，屋面下滑。当遭遇过大水平方向的偶然荷载作用时，例如台风或撞击力等，这种偶然荷载作用时间虽短，但其值巨大，瞬时水平作用力超过建筑承载极限值也会造成古建筑梁架倾斜，桁檩滚闪。
[0004]古建筑桁檩与梁节点构造是:桁檩两端搭置在梁头之上，桁檩两端上部开燕尾榫，梁头左右两侧边开半圆形鼻子榫，在桁檩两端的下口，按照梁头之上鼻子榫宽的一半刻去鼻子榫所占的部分，然后将梁头左右侧的两桁檩端部通过燕尾榫拉结在一起，直接搭置在梁头的鼻子榫上，桁檩下方的木垫板起支撑作用并抵抗桁檩所受的剪力。这种构造节点虽然沿面阔方向上水平拉拽力较强，但沿进深方向的抗扭转力以及上下方向的整体性和抗震性能均较弱，如遇地基沉降不均或偶然荷载的作用极易造成桁檩滚闪、屋面基层下滑，进而导致屋面灰背层开裂破损、屋面漏雨。
[0005]目前，古建筑大木构架中的桁檩与梁头搭接节点修缮是采用铁扒钉进行加固，将梁头与桁檩搭接处的部位用铁扒钉固定起来，以防止桁檩滚闪，这种加固措施虽然刚度较强，但柔韧性、抗扭转能力不足;如遇地基不均匀沉降或地面震动容易造成铁扒钉与梁头和桁檩的连接部位松动，造成加固件失效，从而使节点的安全性仍受到威胁。其次，金属件加固节点时，铁扒钉嵌固木构件的过程中往往会破坏木构件;改变了古建筑木结构的原材料及施工工艺，且金属件加固木结构是通过“嵌入”或“固定”的方式达到加固的目的，这种不可逆的加固技术不仅不利于加固件的检修或更换，也不利于木结构的保护修缮。
【发明内容】
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构，在不改变原材料及施工工艺的基础上，对古建筑桁檩与梁节点进行加固处理。
[0007]为实现上述技术目的，所采用的技术方案是:古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构，桁檩两端搭置在梁头之上，在梁头的左右两侧分别加设枕头木，枕头木设置在桁檩与檩坊之间，枕头木的底面顶设在檀坊上，枕头木的高度大于梁头的高度，枕头木的宽度大于桁檩的直径，枕头木顶部按照桁檩的直径尺寸开设一半圆形卯口，将梁头左右两侧桁檩的端部卡进枕头木的半圆形卯口中，沿枕头木面阔方向，在枕头木与梁头的接触面上开设有拉接卯口，并在枕头木与桁檩的垫板相接触的表面上开设有一个插接卯口，在梁头的鼻子榫上设有与拉接卯口相匹配的卯口，暗榫插入拉接卯口和卯口中，将枕头木与梁头拉结在一起，垫板插入插接卯口中，使垫板的底面与檩坊的顶面贴合，在枕头木的两侧分别分设一个燕尾卯口 A，在梁头侧面相应的位置开设与燕尾卯口 A相匹配的燕尾卯口B，燕尾榫依次插入燕尾卯口 A和燕尾卯口B，将枕头木与梁头沿进深方向插接成整体。
[0008]本发明所述的燕尾卯口A的断面，小尺寸在外，大尺寸在内。
[0009]本发明所述的拉接卯口的断面为矩形断面。
[0010]本发明有益效果是:
I)、本专利能够在坚持不改变古建筑原材料及施工工艺原则的基础上，在梁头的左右两侧各增加一块干硬性的枕头木，不仅巧妙地加大了桁檩在支座处的受力面积，而且可以减小桁檩中部所受的弯矩，增强了桁檩的抗弯性能。
[0011 ] 2)、大大提高桁檩与梁头节点处的整体性能，如遇地震或突发振动，梁头与枕头木之间、枕头木与垫板之间、桁檩与枕头木之间的榫卯相互挤压和摩擦能消耗地震能量，减小结构整体的破坏;沿面阔方向，由梁头与枕头木之间的暗榫以及枕头木与垫板之间的插接来加强整体的拉结力；上下方向由枕头木上部的半圆卯口与桁檩卡接，增强了节点处的整体性;沿进深方向，梁头与枕头木通过燕尾榫插接，可以加强节点的抗扭转性能;这种加固结构大幅度提高了桁檩与梁头节点处的抗震性能，从而降低因桁檩滚闪、屋面下滑而导致屋面灰背层开裂破损、屋面漏雨的几率，减少维修次数。
[0012]3)、这种加固结构用料较少，加工十分方便，实际加固操作工序较简单，既节省原材料，有利于环保，又大大降低维修施工的劳动强度，且在以后的古建筑保护修缮过程中，只需将枕头木、暗隼和燕尾插榫更换即可。
[0013]综上所述，可以反映出这种轻质高强的桁檩与梁头节点加固处理结构在坚持不改变原材料及施工工艺的基础上，不仅能够显著提高桁檩与梁头节点处的整体性和抗震性能，阻止桁檩滚闪，而且在木构件修缮更换时拥有巨大的优势，未来在古建筑保护修缮工程方面具有广阔的市场发展前景。
【附图说明】
[0014]图1为本发明加固前的桁檩与梁头节点搭接示意图；
图2为本发明加固前的桁檩与梁头节点轴测图；
图3为本发明爆炸结构示意图；
图4为本发明桁檩与梁头节点加固处理结构轴测图；
图中:1、桁檩，101、垫板，2、梁头，201、卯口，202、燕尾卯口B，3、枕头木，301、半圆形卯口，302、拉接卯口，303、插接卯口，304、燕尾卯口 A，4、檩坊，5、暗榫，6、燕尾榫。
【具体实施方式】
[0015]古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构是:
I)、加大桁檩与梁头节点支座处的受力面积，即在梁头的左右两侧各增加一块干硬性的枕头木，枕头木的厚度为80mm，宽度应比桁檩的直径大40-50mm，高度尺寸比梁头高20-30mm。在枕头木的上表面按照桁檩的直径尺寸开一半圆形卯口，将梁头左右两侧桁檩的端部卡进枕头木的半圆形卯口中(如图3所示)。这种处理不仅可加大桁檩在支座处的受力面积，而且可以减小桁檩中部的弯矩，增强了桁檩的抗弯性能。
[0016]2)、在坚持不改变古建筑原材料及施工工艺原则的基础上，沿面阔方向，在枕头木与梁头相接触的枕头木上开设一拉接卯口，在梁头上对应开设一卯口，以及枕头木与垫板相接触的表面上开设一个矩形断面的插接卯口，梁头与枕头木之间用一个矩形断面的暗榫将枕头木与梁头拉结在一起，桁檩端部搭置在梁头的鼻子榫上并卡入枕头木上部的半圆卯口中；再将桁檩下方的垫板插入插接卯口中与枕头木插接(如图3所示)。这种处理不仅加强了桁檩与梁头节点处沿面阔方向的拉结力，而且还提高了节点处的整体性能，使梁头与枕头木之间以及枕头木与垫板之间形成一个牢固的整体，通过榫卯的相互挤压和摩擦可以消耗地震能量，增强了节点处的抗震性能。
[0017]3)、为增强桁檩与梁头之间的抗扭转性能，防止枕头木沿进深方向移位，在枕头木的两个侧面各开一个燕尾卯口 A，卯口断面小尺寸在外大尺寸在内；再在梁头侧面相应的位置各开一个断面相同的燕尾卯口 B，用燕尾榫将枕头木与梁头沿进深方向插接成整体，枕头木上部高出梁头上表面20-30mm(如图4所示)。通过燕尾榫插接可以大幅度提高桁檩与梁头节点在进深方向和上下方向的抗扭转性能;又因为枕头木上部高出梁头上表面20-30mm，如遇地震或其它的偶然荷载作用，枕头木也会在此处形成支点给桁檩施加反作用力，阻止桁檩的滚闪。
[0018]实施例1
由于古建筑的地基沉降不均匀或在偶然荷载的作用下，特别是当古建筑受到地震力或爆炸力作用时，地面运动加速度就会引起地基沉降不均，造成梁架结构倾斜，进而导致桁檩滚闪，屋面下滑。对于这种桁檩与梁头节点整体性被破坏，桁檩滚闪的情况可采用本专利技术进行加固处理。其加固步骤如下:
I )、在梁头的左右两侧各增加一块干硬性的枕头木，枕头木的厚度为80_，宽度应比桁檩的直径大40-50mm，高度尺寸比梁头高20-30mm。在枕头木的上表面按照桁檩的直径尺寸开一半圆形卯口，将梁头左右两侧桁檩的端部卡入枕头木的半圆形卯口中(如图3所示)。
[0019]2)、沿面阔方向，在枕头木与梁头和垫板相接触的左右两个表面上各开一个矩形断面的卯口，梁头与枕头木之间用一个矩形断面的暗榫将枕头木与梁头拉结在一起，两桁檩端部通过燕尾榫拉结在一起直接搭置在梁头的鼻子榫上，并卡入枕头木上部的半圆卯口中；再将桁檩下方的垫板端部与枕头木进行插接固定。
[0020]3)、为增强桁檩与梁头之间的抗扭转性能，防止枕头木沿进深方向移位，在枕头木的两个侧面各开一个燕尾卯口，卯口断面小尺寸在外大尺寸在内；再在梁头侧面相应的位置各开一个断面相同的燕尾卯口，用燕尾榫将枕头木与梁头沿进深方向插接成整体，枕头木上部高出梁头上表面20-30mm(如图4所示)。通过燕尾榫插接可以大幅度提高桁檩与梁头节点在进深方向和上下方向的抗扭转性能;又因为枕头木上部高出梁头上表面20-30mm，如遇地震或其它的偶然荷载作用，枕头木也会在此处形成支点给桁檩施加反作用力，阻止桁檩的滚闪。
[0021]实施例2 当遭遇过大的水平方向偶然荷载作用时，例如台风或撞击力等，这种偶然荷载作用时间虽短，但其值巨大，瞬时水平作用力超过建筑承载极限值也会造成古建筑梁架倾斜、桁檩滚闪。对于这种桁檩与梁头节点整体性被破坏，桁檩滚闪的情况也可采用本专利技术进行加固处理，其加固步骤与上述相同。
【主权项】
1.古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构，桁檩(I)两端搭置在梁头(2)之上，其特征在于:在梁头(2)的左右两侧分别加设枕头木(3)，枕头木(3)设置在桁檩(I)与檩坊(4)之间，枕头木(3)的底面顶设在檩坊(4)上，枕头木(3)的高度大于梁头(2)的高度，枕头木(3)的宽度大于桁檩(I)的直径，枕头木(3)顶部按照桁檩(I)的直径尺寸开设一半圆形卯口(301)，将梁头(2)左右两侧桁檩(I)的端部卡进枕头木(3)的半圆形卯口(301)中，沿枕头木(3)面阔方向，在枕头木(3)与梁头(2)的接触面上开设有拉接卯口( 302)，并在枕头木(3)与桁檩(I)的垫板(101)相接触的表面上开设有一个插接卯口(303)，在梁头(2)的鼻子榫上设有与拉接卯口(302)相匹配的卯口(201)，暗榫(5)插入对接在一起的拉接卯口(302)和卯口(201)中，将枕头木(3)与梁头(2)拉结在一起，垫板(101)插入插接卯口(303)中，使垫板(101)的底面与檩坊(4)的顶面贴合，在枕头木(3)的两侧分别分设一个燕尾卯口 A(304)，在梁头(2)侧面相应的位置开设与燕尾卯口 A(304)相匹配的燕尾卯口 B(202)，燕尾榫(6)依次插入燕尾卯口A(304)和燕尾卯口B(202)，将枕头木(3)与梁头(2)沿进深方向插接成整体。2.如权利要求1所述的古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构，其特征在于:所述的燕尾卯口 A(304)的断面，小尺寸在外，大尺寸在内。3.如权利要求1所述的古建筑桁檩与梁节点加固修缮结构，其特征在于:所述的拉接卯口(302)的断面为矩形断面。
【文档编号】E04G23/02GK105863295SQ201610381165
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】叶建华, 金云霄, 吴长航, 孟凡深
【申请人】洛阳理工学院