一种古建木梁柱卯榫节点加固结构及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术，更具体地说，它涉及一种古建木梁柱卯榫节点加固结构。

背景技术

古建筑是指具有历史意义的建国之前的民用建筑和公共建筑，其包括民国时期的建筑。在中国，很多古镇以及大部分的大城市还保留着一些古建筑。虽然一些古代建筑离现在很遥远，但其中的文化依然值得学习借鉴，作为是炎黄子孙，建筑文化也是中国传统文化的一部分，不仅要发展现代建筑，更要吸收古建筑中的营养，走出中国特色建筑之路，让中国古建文化得以传承和延续。

中国古代建筑在建筑结构上最重要的一个特征，因为中国古代建筑主要是木构架结构，即采用木柱、木梁构成房屋的框架，屋顶与房檐的重量通过梁架传递到立柱上，墙壁只起隔断的作用，而不是承担房屋重量的结构部分，而房屋内的横梁多数采用榫卯的结构，将横梁的端部嵌至承重的木柱内，相邻的横梁之间仅通过木柱实现连接，由于古建以卯榫节点为主，卯榫节点连接本身为半刚性连接，在遇到地震等剧烈的地质活动灾害时，横梁在剧烈摇晃作用下，容易与立柱发生脱离，从而影响屋梁的承重，进而导致建筑坍塌的情况。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种古建木梁柱卯榫节点加固结构及施工方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种古建木梁柱卯榫节点加固结构，包括立柱以及若干横梁，所述立柱内设有用于容纳相邻横梁端部的衔接腔，相邻所述横梁的端部相互拼接形成呈圆盘状结构的衔接部，所述衔接部的直径大于衔接腔的开口以限制衔接部沿水平方向脱离立柱，所述立柱上卡接有若干以衔接部的圆心呈中心对称设置的加固块，所述加固块的外周壁抵触衔接部与横梁的外表面。

通过采用上述技术方案，横梁的端部相互拼接形成呈圆盘状结构的衔接部，能嵌合在立柱内的衔接腔内，由于衔接部的直径大于衔接腔位于立柱两侧的开口大小，实现了在地震等地质灾害导致地壳运动时，横梁由于受到相邻横梁相互拼接抱合的作用力，克服在应力作用下横梁与立柱相互脱离的问题，并且衔接部呈圆盘状结构，能通过衔接部与衔接嵌内壁表面形成的呈圆弧结构的接触面，通过弧形结构具有较大的接触面积，并具备良好的应力承受能力，在受到地震等地质灾害造成的应力时，能具备良好的抗形变和抗断裂能力，进而提高横梁与立柱之间的连接强度，进而提高了建筑的抗倒塌能力。

本发明进一步设置为：所述立柱上设有贯穿立柱和加固块的支点销轴，所述衔接部至支点销轴的力臂小于加固块背向衔接部的一侧至支点销轴的力臂。

通过采用上述技术方案，立柱上设置贯穿立柱和加固块的支点销轴，从而实现衔接部至支点销轴的力臂小于加固块外表面至支点销轴的力臂距离，在横梁受力欲弯转脱离衔接腔时，收到加固块的抵触作用，在衔接部偏转而抵触加固块时，通过杠杆作用时加固块的另一侧抵触横梁以及立柱表面，提供相互挤压的作用力，进而阻碍横梁的形变，增强了横梁与立柱的连接强度。

本发明进一步设置为：所述横梁的端部设有呈半圆状结构的衔接块，所述衔接块上设有呈中心对称设置的棱形凹部和棱形凸部，所述棱形凹部与棱形凸部相互匹配，所述棱形凹部与棱形凸部的对角边经过对称中心与横梁的长度方向同向设置。

通过采用上述技术方案，衔接块相互拼接形成衔接部，由于衔接块上形成呈中心对称设置的棱形凹部和棱形凸部，能实现两相邻横梁通过棱形凹部与棱形凸部相互吻合拼接形成完整的衔接部，并且棱形凸部或棱形凹部的对角边与经过对称中心的水平线共线，从而在相邻衔接块吻合拼接后，通过其结构在水平方向上具备良好的稳定性。

本发明进一步设置为：所述立柱上开设有两以衔接部的圆心呈中心对称设置活动槽，所述活动槽用以容纳横梁及衔接部于衔接腔内顺时针或逆时针同步转动。

通过采用上述技术方案，立柱上设置活动槽用以容纳加固块，在加固块未填嵌至活动槽内时，能供给横梁带动衔接块进行转动，使两衔接块能轻松的在衔接腔内进行拼接。

本发明进一步设置为：所述立柱上开设有若干与活动槽连通的嵌槽，所述加固块上一体形成有嵌于嵌槽内的嵌部。

通过采用上述技术方案，进一步通过嵌槽的设置，在加固块嵌至活动槽内时，实现加固块对横梁端部的抵触，同时借助嵌块嵌至嵌槽内，实现对加固件的固定，限制横梁在衔接块完成吻合拼接后的转动，进而增强横梁与立柱的连接强度。

本发明进一步设置为：所述立柱上开设有与贯穿衔接部的柱孔，所述柱孔内榫卯连接有与衔接部同轴设置的承梁柱。

通过采用上述技术方案，立柱上开设的柱孔能容纳承梁柱穿过衔接部和立柱，此时两横梁的棱形凸部分别位于承梁柱的两侧，起到横向格挡的作用，并且实现承梁柱与立柱之间形成垂直状态，在立柱作为房屋的中心承重柱时，能提高房屋内各个屋梁之间的连接，具有良好的抗形变能力。

本发明进一步设置为：所述棱形凸部的尖端至衔接部的圆心的共线与经衔接部圆心的水平线之间的夹角为20-40°。

通过采用上述技术方案，棱形凸部的尖端至衔接部的圆心形成的共线与水平线之间形成的夹角为20-40°，在组装屋梁时，减小横梁转动的角度，方便人们进行组装，并且减小活动槽的开口大小，能提高加固块与立柱的连接强度。

本发明进一步设置为：所述棱形凹部与棱形凸部上分别设置有截面形状相同的棱槽和棱条，所述棱槽和棱条的截面沿棱形凹部或棱形凸部的边沿呈V形。

通过采用上述技术方案，进一步设置呈V字形的棱槽和棱条，能实现两衔接块通过棱形凸部与棱形凹部相互吻合拼接时，进一步实现卡接，提高两横梁之间的连接强度。

本发明进一步设置为：其具体步骤包括：

S1刻线雕刻，依照图纸比例在经刨削的杉木梁的端部表面以及立柱表面刻画棱形凹部与棱形凸部相配的纹路曲线；

S2测量打磨，将分割后的棱形凹部和棱形凸部相互嵌合，并测量衔接部的外圆尺寸，并在超声波扫描设备下获取衔接腔的截面尺寸，与外圆尺寸进行匹配，根据所得公差对衔接部进行打磨抛光；

S3拼接装配，将两横梁分别放置在立柱的两侧，并倾斜设置两横梁呈中心对称设置，而后将横梁端部的衔接块同步向立柱靠近，使衔接部的端部位移至衔接腔内，保持衔接部的外表面贴合衔接腔的内壁，而后同步转动横梁实现两横梁端部于立柱内的拼接；

S4加固限位，将承梁柱沿柱孔贯穿衔接部与立柱，并将加固块贴于横梁的表面并位移嵌至活动槽，使嵌部嵌至嵌槽内，最后插入支点销轴，限制加固块的水平位移；

S5表面防护，在立柱以及横梁的表面连通衔接处，将蒽油采用先喷涂后辊涂的方式进行涂抹。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

横梁的端部相互拼接形成呈圆盘状结构的衔接部，能嵌合在立柱内的衔接腔内，由于衔接部的直径大于衔接腔位于立柱两侧的开口大小，实现了在地震等地质灾害导致地壳运动时，横梁由于受到相邻横梁相互拼接抱合的作用力，克服在应力作用下横梁与立柱相互脱离的问题，并且衔接部呈圆盘状结构，能通过衔接部与衔接嵌内壁表面形成的呈圆弧结构的接触面，通过弧形结构具有较大的接触面积，并具备良好的应力承受能力，在受到地震等地质灾害造成的应力时，能具备良好的抗形变和抗断裂能力，进而提高横梁与立柱之间的连接强度，进而提高了建筑的抗倒塌能力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的爆炸图；

图4为本发明中衔接块的结构示意图；

图5为本发明中加固块的结构示意图。

图中：1、立柱；2、横梁；3、衔接腔；4、衔接部；5、加固块；6、支点销轴；7、衔接块；8、棱形凹部；9、棱形凸部；10、嵌部；11、承梁柱；12、棱槽；13、棱条；14、活动槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一：一种古建木梁柱卯榫节点加固结构如图1至图5所示，包括立柱1以及若干横梁2，立柱1内设有用于容纳相邻横梁2端部的衔接腔3，相邻横梁2的端部相互拼接形成呈圆盘状结构的衔接部4，衔接部4的直径大于衔接腔3的开口以限制衔接部4沿水平方向脱离立柱1，立柱1上卡接有若干以衔接部4的圆心呈中心对称设置的加固块5，加固块5的外周壁抵触衔接部4与横梁2的外表面。

如图2和图3所示，棱形凸部9的尖端至衔接部4的圆心的共线与经衔接部4圆心的水平线之间的夹角为20-40°，且立柱1上开设有两以衔接部4的圆心呈中心对称设置活动槽14，活动槽14用以容纳横梁2及衔接部4于衔接腔3内顺时针或逆时针同步转动，立柱1上开设有若干与活动槽14连通的嵌槽，加固块5上一体形成有嵌于嵌槽内的嵌部10，并且立柱1上开设设有贯穿立柱1和加固块5的支点销轴6，衔接部4至支点销轴6的力臂小于加固块5背向衔接部4的一侧至支点销轴6的力臂。

如图3和图4所示，横梁2的端部设有呈半圆状结构的衔接块7，衔接块7上设有呈中心对称设置的棱形凹部8和棱形凸部9，棱形凹部8与棱形凸部9相互匹配，棱形凹部8与棱形凸部9的对角边经过对称中心与横梁2的长度方向同向设置，并且，棱形凹部8与棱形凸部9上分别设置有截面形状相同的棱槽12和棱条13，棱槽12和棱条13的截面沿棱形凹部8或棱形凸部9的边沿呈V形，立柱1上开设有与贯穿衔接部4的柱孔，柱孔内榫卯连接有与衔接部4同轴设置的承梁柱11。

横梁2的端部的衔接块7相互拼接形成呈圆盘状结构的衔接部4，由于衔接块7上形成呈中心对称设置的棱形凹部8和棱形凸部9，能实现两相邻横梁2通过棱形凹部8与棱形凸部9相互吻合拼接形成完整的衔接部4，并且棱形凸部9或棱形凹部8的对角边与经过对称中心的水平线共线，从而在相邻衔接块7吻合拼接后，能嵌合在立柱1内的衔接腔3内，由于衔接部4的直径大于衔接腔3位于立柱1两侧的开口大小，使其结构在水平方向上具备良好的稳定性，并且进一步设置呈V字形的棱槽12和棱条13，能实现两衔接块7通过棱形凸部9与棱形凹部8相互吻合拼接时，进一步实现卡接，提高两横梁2之间的连接强度，在地震等地质灾害导致地壳运动时，横梁2由于受到相邻横梁2相互拼接抱合的作用力，克服在应力作用下横梁2与立柱1相互脱离的问题，并且衔接部4呈圆盘状结构，能通过衔接部4与衔接嵌内壁表面形成的呈圆弧结构的接触面，通过弧形结构具有较大的接触面积，并具备良好的应力承受能力，在受到地震等地质灾害造成的应力时，能具备良好的抗形变和抗断裂能力，进而提高横梁2与立柱1之间的连接强度，进而提高了建筑的抗倒塌能力。

棱形凸部9的尖端至衔接部4的圆心形成的共线与水平线之间形成的夹角为20-40°，在组装屋梁时，减小横梁2转动的角度，方便人们进行组装，立柱1上设置活动槽14用以容纳加固块5，在加固块5未填嵌至活动槽14内时，能供给横梁2带动衔接块7进行转动，使两衔接块7能轻松的在衔接腔3内进行拼接，而在加固块5嵌至活动槽14内时，实现加固块5对横梁2端部的抵触，同时借助嵌块嵌至嵌槽内，实现对加固件的固定，限制横梁2在衔接块7完成吻合拼接后的转动，进而增强横梁2与立柱1的连接强度，并且立柱1上设置贯穿立柱1和加固块5的支点销轴6，从而实现衔接部4至支点销轴6的力臂小于加固块5外表面至支点销轴6的力臂距离，在横梁2受力欲弯转脱离衔接腔3时，收到加固块5的抵触作用，在衔接部4偏转而抵触加固块5时，通过杠杆作用时加固块5的另一侧抵触横梁2以及立柱1表面，提供相互挤压的作用力，进而阻碍横梁2的形变，增强了横梁2与立柱1的连接强度。

立柱1上开设的柱孔能容纳承梁柱11穿过衔接部4和立柱1，此时两横梁2的棱形凸部9分别位于承梁柱11的两侧，起到横向格挡的作用，并且实现承梁柱11与立柱1之间形成垂直状态，在立柱1作为房屋的中心承重柱时，能提高房屋内各个屋梁之间的连接，具有良好的抗形变能力。

实施例二：一种古建木梁柱卯榫节点加固结构的施工方法，其具体步骤包括：

S1刻线雕刻，依照图纸比例在经刨削的杉木梁的端部表面以及立柱1表面刻画棱形凹部8与棱形凸部9相配的纹路曲线，具体的，将杉木梁先浸泡在清水中，对并对杉木梁的端部通过冷弯形成衔接部4的雏形，在晾干定型后，在雏形处进行刻线并刨削成半圆环状结构的衔接块7；

S2测量打磨，将分割后的棱形凹部8和棱形凸部9相互嵌合，并测量衔接部4的外圆尺寸，并在超声波扫描设备下获取衔接腔3的截面尺寸，与外圆尺寸进行匹配，根据所得公差对衔接部4进行打磨抛光；

S3拼接装配，将两横梁2分别放置在立柱1的两侧，并倾斜设置两横梁2呈中心对称设置，而后将横梁2端部的衔接块7同步向立柱1靠近，使衔接部4的端部位移至衔接腔3内，保持衔接部4的外表面贴合衔接腔3的内壁，而后同步转动横梁2实现两横梁2端部于立柱1内的拼接；

S4加固限位，将承梁柱11沿柱孔贯穿衔接部4与立柱1，并将加固块5贴于横梁2的表面并位移嵌至活动槽14，使嵌部10嵌至嵌槽内，最后插入支点销轴6，限制加固块5的水平位移；

S5表面防护，在立柱1以及横梁2的表面连通衔接处，将蒽油采用先喷涂后辊涂的方式进行涂抹。

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。