一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法

技术领域

本发明涉及古建筑木结构修复加固技术领域，特别涉及一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法。

背景技术

古建筑木结构中木梁是重要的承弯构件，裂缝会显著影响木梁承载能力，严重威胁结构的安全。为了保证古建筑木结构的安全使用，需要对开裂木梁进行修复与加固。裂缝在木结构建筑中较为常见，轻微的裂缝不会对木结构产生结构上的危害，通常只需将环氧树脂调配至与木构件一致的颜色，再对裂缝进行填补，使其表面完好；而对于较为严重的裂缝，裂缝较深(如裂缝深度超过梁宽的1/3)时，裂缝减少了木梁横截面的连接范围，降低了木梁顺纹抗剪承载力，容易使开裂木梁在受弯时因裂缝所在平面的水平切应力大于该截面抗剪承载力而逐渐被分割为叠合梁，承载力大幅降低，所以木梁开裂较严重时，除了填补裂缝外，还需对木梁的抗剪性能与抗弯性能进行加固增强。

传统的开裂木梁加固方式通常有：使用钢箍与螺栓将开裂木梁箍紧；将开裂木梁自底至顶穿孔，再插销并锚固。后来出现了在梁底面、侧面粘贴FRP布的加固方法。这些方法在加固后往往会在表面留下很明显的加固痕迹，难以融入环境，影响美观。如果直接替换开裂木梁则会造成历史文物的损失，违背修缮加固的原则。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法，解决现有开裂木梁加固技术的不足。如：钢箍加固法、销栓锚固法体积较大而显得外观突兀，FRP纤维布粘贴法明显改变了木梁外观等技术问题。本发明在没有明显改变木梁外观的前提下，修复木梁裂缝的同时提升了开裂木梁的抗剪性能，满足修旧如旧，最小干预修缮加固原则。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种古建筑木结构开裂木梁加固装置，包括木梁1、嵌固木条2、L型钢板3、高强抗拔螺栓4，嵌固木条2通过胶粘剂嵌入裂缝沟槽11，养护至胶结牢固后，在木梁端部与钻设螺栓引导孔12，在L型钢板3上相应位置开设引导孔31，将L型钢板3通过结构胶粘剂固定在木梁端部，在引导孔12内注胶并埋入高强抗拔螺栓4，静置至木梁胶结牢固。

所述裂缝沟槽11为将木梁1裂缝修整得到的矩形截面沟槽，深度与裂缝最深处一致，其宽度与裂缝最宽处相同，其长度与裂缝长度一致，木梁1裂缝形状各异，修整沟槽时，将位于同一平面的多个相邻裂缝修整成为一个沟槽。

所述嵌固木条2采用与加固目标木梁1同种木材，从木纹相近、颜色相近木料的无缺陷处截取，视裂缝沟槽11的具体尺寸，嵌固木条2长度、宽度、深度略小于所需嵌入的裂缝沟槽11。

所述螺栓引导孔12与引导孔31在嵌固木条2嵌入并粘结牢固后开设，且在木梁1正反两面位置对齐。

所述L型钢板3应完全覆盖木梁榫头区域，厚度不小于3mm，若粘贴L型钢板3致榫头过厚而无法插入节点卯口，适当对榫头进行打磨至节点榫卯正常连接。

所述L型钢板3先粘贴于木梁端部后再埋入高强抗拔螺栓4。

一种古建筑木结构开裂木梁加固装置的安装方法，包括以下步骤；

1)采用阻力仪或测量尺、探针等无损或微损方法对木梁1裂缝深度、宽度、走向进行测量确定；

2)对于非细小裂缝(裂缝宽度大于5mm)，使用切割片、凿子等工具将木梁裂缝修整为矩形截面的裂缝沟槽11，用于嵌补木条修复，沟槽宽度与该裂缝最大宽度一致，沟槽深度与裂缝深度一致；细小裂缝通过填充环氧树脂修补，利用工具将各裂缝内部表面处理平滑即可，再使用毛刷、吸尘器或气流将木屑等杂物清理干净；

3)根据裂缝沟槽尺寸加工嵌固木条2，特征在于采用与加固目标木梁1同种木材，从木纹相近、颜色相近木料的无缺陷处截取，视裂缝沟槽11的具体尺寸，嵌固木条2长度、宽度、深度略小于所需嵌入的裂缝沟槽11，在木梁1沟槽及其他裂缝开口边缘粘贴胶带，防止填充时胶水污染梁身；

4)根据木梁1的榫头尺寸加工L型钢板3，其应完全覆盖木梁1榫头部分，即每个榫头需要两个L型钢板3，钢板厚度不小于3mm；

5)在沟槽内注入适量结构胶粘剂，将嵌固木条2嵌入裂缝沟槽11用于裂缝修复，将填充用环氧树脂的颜色调配至与木梁一致，在剩余沟槽、细小裂缝内注入填充用环氧树脂修复裂缝，树脂填满裂缝后将木梁表面刮平，将木梁1静置至粘接牢固；

6)在木梁1端部裂缝两侧各开设一个引导孔，孔径略小于螺栓直径，用于埋置高强抗拔螺栓4，视木梁开裂情况，孔洞设置在未开裂区域，且孔洞位置与裂缝位置距离尽量不小于30mm，与木梁边缘距离尽量不小于30mm，并根据木梁引导孔12位置在L型钢板3相应位置开孔；

7)在木梁1榫头处通过结构胶粘剂粘贴L型钢板3，在木梁引导孔12内注入适量结构胶粘剂，之后埋入高强抗拔螺栓4，将开裂木梁的上下两肢拉结固定为一个整体；

8)将木梁1静置至胶结牢固后，打磨、清理木梁1表面至干净完整。

本发明的有益效果：

1)本方法在开裂木梁上将裂缝修整为规则的裂缝沟槽11，再使用嵌固木条2进行修复，保证粘结牢固与结构完整，能在修复裂缝的同时最大化还原木梁原貌；

2)本方法加固所用L型钢板3与高强抗拔螺栓4组成开裂木梁加固装置，其位于木梁端部榫头处，加固后不影响木梁外观；

3)本方法在木梁1的榫头处使用L型钢板4将开裂木梁上下两肢连接为一体，在增强开裂木梁抗剪性能的同时，为木梁榫头提供保护。

附图说明

图1为一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法流程图。

图2为一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法裂缝修整沟槽与木梁开孔示意图。

图3为一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法爆炸视图。

图4为一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法最终效果立体图。

图5为一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法正视图。

图6为一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-6所示，一种古建筑木结构开裂木梁加固装置，包括木梁1、嵌固木条2、L型钢板3、高强抗拔螺栓4，嵌固木条2通过胶粘剂嵌入裂缝沟槽11，养护至胶结牢固后，在木梁端部与钻设引导孔12，在L型钢板3上相应位置开设引导孔31，将L型钢板3通过结构胶粘剂固定在木梁端部，在引导孔12内注胶并埋入高强抗拔螺栓4，静置至木梁胶结牢固。

所述裂缝沟槽11是将木梁裂缝修整得到的矩形截面沟槽，其深度与裂缝最深处一致，其宽度与裂缝最宽处相同，其长度与裂缝长度一致。木梁裂缝形状各异，修整沟槽时，将位于同一平面的多个相邻裂缝修整成为一个沟槽。

所述嵌固木条2采用与加固目标木梁1同种木材，从木纹相近、颜色相近木料的无缺陷处截取，视裂缝沟槽11的具体尺寸，嵌固木条2长度、宽度、深度略小于所需嵌入的裂缝沟槽11。

所述螺栓引导孔12与引导孔31在嵌固木条2嵌入并粘结牢固后开设，且在木梁正反两面位置对齐。

所述L型钢板3应完全覆盖木梁榫头区域，厚度不小于3mm，若粘贴L型钢板3致榫头过厚而无法插入节点卯口，适当对榫头进行打磨至节点榫卯正常连接。

所述L型钢板3先粘贴于木梁端部榫头后再埋入高强抗拔螺栓4。

一种古建筑木结构开裂木梁加固装置及方法，包括以下步骤；

1)采用阻力仪或测量尺、探针等无损或微损方法对木梁1裂缝深度、宽度、走向进行测量确定；

2)对于非细小裂缝(裂缝宽度大于5mm)，使用切割片、凿子等工具将木梁裂缝修整为矩形截面的裂缝沟槽11，用于嵌补木条修复，沟槽宽度与该裂缝最大宽度一致，沟槽深度与裂缝深度一致；细小裂缝通过填充环氧树脂修补，利用工具将各裂缝内部表面处理平滑即可，再使用毛刷、吸尘器或气流将木屑等杂物清理干净；

3)根据裂缝沟槽尺寸加工嵌固木条2，特征在于采用与加固目标木梁1同种木材，从木纹相近、颜色相近木料的无缺陷处截取，视裂缝沟槽11的具体尺寸，嵌固木条2长度、宽度、深度略小于所需嵌入的裂缝沟槽11，在木梁1沟槽及其他裂缝开口边缘粘贴胶带，防止填充时胶水污染梁身；

4)根据木梁1的榫头尺寸加工L型钢板3，其应完全覆盖木梁1榫头部分，即每个榫头需要两个L型钢板3，钢板厚度不小于3mm；

5)在沟槽内注入适量结构胶粘剂，将嵌固木条2嵌入裂缝沟槽11用于裂缝修复，将填充用环氧树脂的颜色调配至与木梁一致，在剩余沟槽、细小裂缝内注入填充用环氧树脂修复裂缝，树脂填满裂缝后将木梁表面刮平，将木梁1静置至粘接牢固；

6)在木梁1端部裂缝两侧各开设一个引导孔，孔径略小于螺栓直径，用于埋置高强抗拔螺栓4，视木梁开裂情况，孔洞设置在未开裂区域，且孔洞位置与裂缝位置距离尽量不小于30mm，与木梁边缘距离尽量不小于30mm，并根据木梁引导孔12位置在L型钢板3相应位置开孔；

7)在木梁1榫头处通过结构胶粘剂粘贴L型钢板3，在木梁引导孔12内注入适量结构胶粘剂，之后埋入高强抗拔螺栓4，将开裂木梁的上下两肢拉结固定为一个整体；

8)将木梁1静置至胶结牢固后，打磨、清理木梁1表面至干净完整。