一种木结构古建筑梁柱榫卯节点加固方法
技术领域
本发明属于木结构加固领域，具体涉及一种木结构古建筑梁柱榫卯节点加固方法。
背景技术
我国是个文明古国，迄今仍有2000多个历史性城镇，其中保存着大量古建筑。中国古以木材为主要建筑材料，创造出优美的建筑构型及相应的建筑风格，取得光辉的成绩，是中国传统文化的重要载体。中国木结构古建筑有着自己独有的结构体系，其重要特点是梁、柱采用榫卯连接。
然而现存的木结构古建筑大都建成时间较久，由于木材本身物理性能的退化、自然环境影响以及人为的破坏等因素，使得现存古建筑木结构产生了不同的损坏形式，其中梁、柱连接处很容易发生拔榫破坏。拔榫使得梁、柱构件有效受力截面面积减小，容易产生受拉、压、弯、剪破坏，对结构整体性造成一定影响，因此需要进行加固。传统的加固方法主要有:用扁钢沿着梁柱截面握裹住已拔榫的梁和柱,然后用铁钉或木钉将扁钢固定在梁、柱构件上；用角钢或短木柱对拔榫的部位进行附加支撑。这些加固方法虽然在一定程度上能够提高节点的承载力,但是存在着影响结构外观、破坏木构件、铁件易腐蚀、不利于检修等问题,因此在应用上有一定的局限性。
纤维复合增强材料(FRP)具有轻质高强、高弹性模量、耐腐蚀、易施工等特点，近年来广泛应用于各种加固领域。现有加固方法主要是将FRP包裹在梁柱区域，FRP加固区域较大，对古建外观有较大影响，且存在剥离破坏问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种木结构古建筑梁柱榫卯节点加固方法。
本发明采用如下技术方案：
一种木结构古建筑梁柱榫卯节点加固方法，包括：将缠绕纤维条带的第一棒材嵌入木梁端部的榫头中，然后在木梁与第一棒材之间嵌入第二棒材和第三棒材以固定第一棒材，其具体步骤如下：
步骤一，在木梁端部榫头中间位置开设固定孔；
步骤二，在第一棒材的外表面缠绕浸润环氧树脂的纤维条带，使第一棒材形成未缠绕纤维条带的第一段和与第一段连接缠绕纤维条带的第二段，且第二段的长度不小于木柱的直径和50mm之和，纤维条带的缠绕长度大于第二段的长度；
步骤三，在第一棒材的第一段开设与木梁梁宽方向平行的第一定位孔和与木梁梁宽垂直的第二定位孔，在木梁上开设与第一定位孔相对的第一孔洞和与第二定位孔相对的第二孔洞；
步骤四，将第一棒材嵌入固定孔中，使第一棒材的第二段位于梁柱的榫卯节点；
步骤五，将第二棒材穿过第一孔洞与第一定位孔，第三棒材穿过第二孔洞与第二定位孔，以固定住第一棒材；
步骤六，在第一棒材与固定孔之间的间隙，第二棒材与第一孔洞、第一定位孔之间的间隙，第三棒材与第二孔洞、第二定位孔之间的间隙填充环氧树脂；
步骤七，将超过第一棒材的纤维条带利用环氧树脂粘附在木柱外表面。
优选的，所述第一定位孔与第二定位孔的直径一致。
优选的，所述第一定位孔与第二定位孔之间的间距不小于1.5倍的第一定位孔的直径。
优选的，所述第一孔洞的直径为第一棒材直径的1/4-1/2。
优选的，所述第一棒材的直径为木梁直径的1/4-1/2。
优选的，所述纤维条带为碳纤维条带、芳纶纤维条带、玻璃纤维条带或玄武岩纤维条带。
优选的，所述第一棒材的第二段设置有环绕第二段外周面设置的缠绕槽，缠绕槽的深度为纤维条带的缠绕厚度。
优选的，所述第一段的长度不小于第二段的长度。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：第一，该木结构梁柱榫卯节点加固方法简单、对结构外观改变小，最大限度保持古建筑原貌；第二，结构整体性好，可有效提高梁、柱节点抗弯、抗剪承载能力；第三，耐腐蚀、使用寿命长；第四，采用局部加固、针对性强、纤维条带用量少、节约成本；第五，第二棒材与第三棒材可对第一棒材起定位作用，保证加固的稳定性；第六，第一棒材与固定孔之间的间隙，第二棒材与第一孔洞、第一定位孔之间的间隙，第三棒材与第二孔洞、第二定位孔之间的间隙填充环氧树脂，使第一棒材、第二棒材、第三棒材与木梁、木柱粘结牢固，有效提高梁、柱节点抗弯、抗剪承载能力。
附图说明
图1为梁柱榫卯节点加固方法示意图；
图2为梁柱榫卯节点的连接示意图；
图3为第一棒材的结构示意图一；
图4为第二棒材的结构示意图二；
图5为图1中A处的放大图；
图中，1-木梁、2-木柱、3-第一棒材、4-第二棒材、5-第三棒材、6-环氧树脂、11-榫头、12-固定孔、13-第一孔洞、14-第二孔洞、31-第一段、311-第一定位孔、312-第二定位孔、32-第二段、321-缠绕槽、33-纤维条带。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1至图5所示，一种木结构古建筑梁柱榫卯节点加固方法，包括：将缠绕纤维条带33的第一棒材3嵌入木梁端部的榫头11中，然后在木梁1与第一棒材3之间嵌入第二棒材4和第三棒材5以固定第一棒材3，其具体步骤如下：
步骤一，选用与原构件木梁1、木柱2相同树种的干燥木材，确有困难时，可选择强度等级不低于木梁1与木质且性能接近的木材作为第一棒材3、第二棒材4和第三棒材5；
步骤二，在木梁端部榫头11中间位置开设固定12，固定孔12的长度与第一棒材3的长度一致；
步骤三，在第一棒材3的外表面缠绕浸润环氧树脂的纤维条带33，使第一棒材形成未缠绕纤维条带33的第一段31和与第一段31连接缠绕纤维条带33的第二段32，且第二段32的长度不小于木柱2的直径和50mm之和，纤维条带33的缠绕长度大于第二段32的长度；
步骤四，在第一棒材3的第一段31开设与木梁1梁宽方向平行的第一定位孔311和与木梁1梁宽垂直的第二定位孔312，在木梁1上开设与第一定位孔311相对的第一孔洞13和与第二定位孔312相对的第二孔洞14；
步骤五，将第一棒材3嵌入固定孔12中，使第一棒材3的第二段位32于梁柱的榫卯节点；
步骤六，将第二棒材4穿过第一孔洞13与第一定位311，第三棒材5穿过第二孔洞14与第二定位孔312，以固定住第一棒材3；
步骤七，在第一棒材3与固定孔12之间的间隙，第二棒材4与第一孔洞13、第一定位孔311之间的间隙，第三棒材5与第二孔洞14、第二定位孔312之间的间隙填充环氧树脂6；
步骤八，将第二棒材45、第三棒材超出木梁1的部分削去，并将表面打磨平整；
步骤九，将超过第一棒材3的纤维条带33呈圆形扇面散开，利用环氧树脂粘附在木柱2外表面。
具体的，第一段31的长度不小于第二段32的长度，第一棒材3的第二段32设置有环绕第二段32外周面设置的缠绕槽321，缠绕槽321的深度为纤维条带33的缠绕厚度，使得纤维条带33的表面与第一段31的表面相平。
第一定位孔311与第二定位孔312的直径一致，第一孔洞13的直径为第一棒材3直径的1/4-1/2，且第一定位孔311与第二定位孔312之间的间距不小于1.5倍的第一定位孔311的直径。
第一棒材3的直径为木梁1直径的1/4-1/2。
纤维条带33可以根据现场使用需要选择碳纤维条带、芳纶纤维条带、玻璃纤维条带或玄武岩纤维条带。
使用上述加固方法，存在以下优点：第一，该木结构梁柱榫卯节点加固方法简单、对结构外观改变小，最大限度保持古建筑原貌；第二，结构整体性好，可有效提高梁、柱节点抗弯、抗剪承载能力；第三，耐腐蚀、使用寿命长；第四，采用局部加固、针对性强、纤维条带33用量少、节约成本；第五，第二棒材4与第三棒材5可对第一棒材3起定位作用，保证加固的稳定性；第六，第一棒材3与固定孔12之间的间隙，第二棒材4与第一孔洞13、第一定位孔311之间的间隙，第三棒材5与第二孔洞14、第二定位孔312之间的间隙填充环氧树脂6，使第一棒材3、第二棒材4、第三棒材5与木梁1、木柱2粘结牢固，有效提高梁、柱节点抗弯、抗剪承载能力；第七，第一棒材第二段32的长度不小于木柱2的直径和50mm之和，且纤维条带33的缠绕长度大于第二段32的长度，以使纤维条带22多于第二段32长度的部分通过环氧树脂固定在木柱2外表面，保证木结构梁柱榫卯节点连接结构的稳定性，有效提高梁、柱节点抗弯、抗剪承载能力；第八，纤维条带33多余第二段32长度的部分呈圆形扇形散开，连接在木柱2外表面，以增大纤维条带33与木柱2外表面的接触面积。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
