可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置及其安装与拆卸工艺

1.本发明属于古建筑加固技术领域，特别涉及可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置及其安装与拆卸工艺。


背景技术：

2.在中国古建筑的大木作结构中，木柱是重要的承重构件，可谓“立木顶千钧”，木柱承担着古建筑上层结构重量，同时通过摩擦滑移与自身结构的自复位特点，为古建筑提供了出色的抗震性能，因此，可以说木柱是古建筑木结构的抗震核心。但是，由于古代技术的局限性，木柱的材料通常使用大自然开采的原木，无法有效避免由于生长缺陷造成的例如木节、干裂与腐朽等不良因素，木柱的受力性能大打折扣，没有满足应有的力学需求。
3.现有的木柱加固方式通常以修复残损，恢复抗震性能为出发点，或是从新材料frp、开槽植筋等的思路上对原有木柱进行受力性能上的提升，这些常见传统加固方式虽然能够在一定程度上恢复木柱的原有性能，但是难以达到提升的效果。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置及其安装与拆卸工艺，通过扩大古建筑木柱的柱脚直径，来提高木柱的受力性能。柱径越大，木柱在摇摆过程中能够提供的抵抗弯矩越大，“自复位”能力也就越强。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置，包括在古建筑木柱1柱脚处设置半圆形的钢箍2与半圆形的钢箍3，所述钢箍2与钢箍3在端部通过螺栓连接在预紧在木柱1上，钢箍2与钢箍3外侧设置有加固件4与加固件5，加固件4与加固件5为两个截面为半圆的环形柱体，在加固件4与加固件5的内壁分别开设环形凹槽6与环形凹槽7，环形凹槽6用于扣合预紧在木柱1所述钢箍2，环形凹槽7用于扣合所述钢箍3。
7.所述加固件4与加固件5通过使用柔性钢带施加预紧力，紧合在柱脚1处，在连接面涂抹结构胶形成整体。
8.所述加固件4与加固件5形状相同，底面与木柱底面平齐，加固件高度大约200mm-300mm，加固件连接处的“凹凸”形榫卯，尺寸按照加固件高度进行三等分。
9.所述钢箍2与钢箍3拼凑一体后的内圆周长小于木柱周长大约2mm。钢箍外伸翼缘的长度不小于加固件4径向厚度的1/3。
10.所述环形凹槽6与环形凹槽7分别开设在加固件4与加固件5的内壁上，形状扣合钢箍2与钢箍3，凹槽宽度小于加固件整体高度的1/3，其中，凹槽距离加固件上表面的距离要大于凹槽宽度的一半。
11.所述薄钢片8贴在加固件内壁无凹槽部分，限制加固件径向开裂。
12.一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置的安装与可拆换工艺，包括以下步骤：
13.1)将木柱1上需要安装加固件处外表面的异物清除干净，并打磨平整；
14.2)将钢箍2与钢箍3固定在木柱的定位处，用扳手旋紧连接螺栓；
15.3)在加固件4与加固件5的内壁用万能胶水粘上0.2mm-0.5mm的钢薄片；
16.4)将加固件4与加固件5的榫卯接触面涂上环氧树脂胶后，用柔性钢带对两者施加压力，加固件与木柱1之间通过预紧力提高两者的整体性；
17.5)等待10小时以上，待环氧树脂胶完全固化后，拆掉柔性钢带。
18.本发明的有益效果：
19.本发明从加固效果来看，加固装置扩大了木柱柱脚的有效柱径，木柱受力摇摆时，随着柱脚抬升，加固件提供更大的抵抗弯矩，有效提高了在地震作用下古建筑木柱的抗侧性能。
20.本加固方法具有可更换特点，由于加固件与木柱之间不依靠其他固定措施，仅靠预紧力，所以加固装置很容易拆换，可根据实际需要选取不同柱径与高度的加固件。
21.本加固方法完全依靠预紧力固定加固件与木柱，对古建筑木柱进行了最大程度的保护，避免对原有古建筑产生破坏。
附图说明
22.图1为本发明提供的一种内藏预紧钢箍的扩大柱径装置及其安装与可拆换工艺的安装示意图；
23.图2为木柱柱脚处详图；
24.图3为钢箍2与钢箍3的详图；
25.图4为加固件4的详图，同加固件5；
26.附图标记：1为木柱；2为钢箍；3为钢箍；4为加固件；5为加固件；6为环形凹槽；7为环形凹槽；8为薄钢片。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
28.参考图1至图4，一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置，包括在古建筑木柱1柱脚处设置钢箍2与钢箍3，所述钢箍2与钢箍3通过螺栓连接，钢箍2与钢箍3外侧设置有加固件4与加固件5，加固件4与加固件5为两个截面为半圆的环形柱体，在加固件4与加固件5的内壁分别开设环形凹槽6与环形凹槽7，凹槽用于扣合预紧在木柱1上的钢箍。
29.所述加固件4与加固件5通过使用柔性钢带施加预紧力，紧合在柱脚1处，在连接面涂抹结构胶形成整体。
30.所述加固件4与加固件5形状相同，底面与木柱底面平齐，加固件高度大约200mm-300mm，加固件连接处的“凹凸”形榫卯，尺寸按照加固件高度进行三等分。
31.所述钢箍2与钢箍3拼凑一体后的内圆周长小于木柱周长大约2mm。钢箍外伸翼缘的长度不小于加固件4径向厚度的1/3。
32.所述环形凹槽6与环形凹槽7分别开设在加固件4与加固件5的内壁上，形状扣合钢箍2与钢箍3，凹槽宽度小于加固件整体高度的1/3，其中，凹槽距离加固件上表面的距离要大于凹槽宽度的一半。
33.所述薄钢片8贴在加固件内壁无凹槽部分，限制加固件径向开裂。本发明所述的一
种内藏预紧钢箍的扩大柱径装置及其安装与可拆换工艺的安装示意图包括以下步骤：
34.1)将木柱1上需要安装加固件处外表面的异物清除干净，并打磨平整；
35.2)将钢箍2与钢箍3固定在木柱的定位处，用扳手旋紧连接螺栓；
36.3)在加固件4与加固件5的内壁用万能胶水粘上0.2mm-0.5mm的钢薄片；
37.4)将加固件4与加固件5的榫卯接触面涂上环氧树脂胶后，用柔性钢带对两者施加压力，加固件与木柱1之间通过预紧力提高两者的整体性；
38.5)等待10小时以上，待环氧树脂胶完全固化后，拆掉柔性钢带。


技术特征：
1.一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置，其特征在于，包括在古建筑木柱(1)柱脚处设置半圆形的钢箍(2)与半圆形的钢箍(3)，所述钢箍(2)与钢箍(3)在端部通过螺栓连接，钢箍(2)与钢箍(3)外侧设置有加固件(4)与加固件(5)，加固件(4)与加固件(5)为两个截面为半圆的环形柱体，在加固件(4)与加固件(5)的内壁分别开设环形凹槽(6)与环形凹槽(7)，环形凹槽(6)用于扣合所述钢箍(2)，环形凹槽(7)用于扣合所述钢箍(3)。2.根据权利要求1所述的一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置，其特征在于，所述加固件(4)与加固件(5)通过使用柔性钢带施加预紧力，紧合在柱脚(1)处，在连接面涂抹结构胶形成整体。3.根据权利要求1所述的一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置，其特征在于，所述加固件(4)与加固件(5)形状相同，底面与木柱底面平齐，加固件高度大约200mm-300mm，加固件连接处的“凹凸”形榫卯，尺寸按照加固件高度进行三等分。4.根据权利要求1所述的一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置，其特征在于，所述钢箍(2)与钢箍(3)拼凑一体后的内圆周长小于木柱周长大约2mm，钢箍外伸翼缘的长度不小于加固件(4)径向厚度的1/3。5.根据权利要求1所述的一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置，其特征在于，所述环形凹槽(6)与环形凹槽(7)分别开设在加固件(4)与加固件(5)的内壁上，形状扣合钢箍(2)与钢箍(3)，凹槽宽度小于加固件整体高度的1/3，其中，凹槽距离加固件上表面的距离要大于凹槽宽度的一半。6.根据权利要求1所述的一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置，其特征在于，所述加固件内壁无凹槽部分贴薄钢片(8)，限制加固件径向开裂。7.基于权利要求1-6任一项所述的一种可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置的安装与可拆换工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)将木柱(1)上需要安装加固件处外表面的异物清除干净，并打磨平整；2)将钢箍(2)与钢箍(3)固定在木柱的定位处，用扳手旋紧连接螺栓；3)在加固件(4)与加固件(5)的内壁用万能胶水粘上0.2mm-0.5mm的钢薄片；4)将加固件(4)与加固件(5)的榫卯接触面涂上环氧树脂胶后，用柔性钢带对两者施加压力，加固件与木柱(1)之间通过预紧力提高两者的整体性；5)等待10小时以上，待环氧树脂胶完全固化后，拆掉柔性钢带。

技术总结
本发明公开了可更换内藏预紧钢箍的扩大柱径装置及其安装与拆卸工艺，包括在古建筑木柱柱脚处设置钢箍与钢箍，所述钢箍与钢箍通过螺栓连接，钢箍与钢箍外侧设置有加固件与加固件，加固件与加固件为两个截面为半圆的环形柱体，在加固件与加固件的内壁分别开设环形凹槽与环形凹槽，凹槽用于扣合预紧在木柱上的钢箍。本发明通过扩大古建筑木柱的柱脚直径，来提高木柱的受力性能。柱径越大，木柱在摇摆过程中能够提供的抵抗弯矩越大，“自复位”能力也就越强。就越强。就越强。


技术研发人员：谢启芳 张天伟 李胜英 吴亚杰 张保壮
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/6/1