一種應用于木結構框架的預應力固偏結構的制作方法

本實用新型涉及一種應用于木結構框架的預應力固偏結構。

背景技術：

在中國的建筑史上，古建筑木結構無疑是一個重要的篇章，在歷史的長河中，木結構貫通古今，是當代重要的建筑材料及結構形式。木結構有質輕、取材方便、施工過程簡單、施工速度快的特點，但木材本身在經歷一段時期的使用之后，結構性能會發生退化，特別是木材存在先天缺陷，如木節、蟲蛀、腐朽時，性能的退化將會變得更加明顯，因此對木結構需要進行加固。

目前常見的木結構柱子傾斜的加固方法主要有落架大修：全部或局部拆落木構架，對殘損構件或殘損點逐個進行修整、更換殘損嚴重的構件，再重新安裝，并在安裝時進行整體加固；打牮撥正：即在不拆落木構架的情況下，使傾斜、扭轉、拔榫的構建復位，再進行整體加固；在結構框架中增設整塊的膠合板墻；在構架本身內增設鋼鐵構架；在柱子旁增設扶壁墻。這些方法在一定程度上提高木結構框架的抗側剛度、整體剛度及承載力，但是這些方法仍然存在不足之處：落架大修的工作量大、造價大、施工周期長且對于古建筑會使其失去文物價值；打牮撥正施工時一樣要先揭除瓦頂，拆下望板和部分椽，并將擦端的榫卯縫隙清理干凈，這樣工作量也較大；增設膠合板墻和扶壁墻雖然提高抗側剛度，但對整體剛度沒有提高，且對原結構的文物價值有較大的影響；增設鋼鐵構架占用空間較大，破壞古木結構的美觀性。以上加固方法，只單純提高結構的剛度，使原結構的延性和耗能性能遭到破壞。

當柱子的損壞程度并不嚴重、本身尚未開始傾斜，但是已經能夠通過損壞的跡象判斷其傾斜方向的情況下采用上述方法進行加固未免過于大材小用，一方面浪費人力物力，另一方面也更加損壞了建筑；當柱子本身并未損壞，但仍想進行保險加固的情況下，也無法采用上述方法。

技術實現要素：

鑒于現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、操作便捷高效的應用于木結構框架的預應力固偏結構。

為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：一種應用于木結構框架的預應力固偏結構，包括支撐于建筑地面上的若干根柱子，若干根柱子組成一支撐框架，每根柱子上套設有抱箍，兩相鄰柱子上的抱箍之間均經預應力鋼絲進行相互拉緊，所述支撐框架至少在一外側部的抱箍上經預應力鋼絲與外部固定端相連接。

優選的，若干根柱子呈陣列式分布在地面上，兩相鄰柱子之間均固設有若干根橫梁與縱梁，形成具有若干行、若干列的支撐框架。

優選的，若干根柱子經柱子頂部的建筑樓板或梁壓在建筑地面上。

優選的，所述抱箍包括四片箍板單元，四片箍板單元對合后螺接成抱箍本體，所述抱箍本體的中心設有用于套設在柱子上的環形中空部，所述箍板單元的外周表面均固設有橫向延伸的第一豎直板體、縱向延伸的第二豎直板體，所述第一豎直板體與第二豎直板體上均開設有用于綁扎預應力鋼絲的通孔。

優選的，所述環形中空部的形狀為圓形，四片箍板單元呈四分之一圓環狀，每片箍板單元的兩端向外彎折，各形成一個安裝耳片，相鄰的箍板單元對合后其安裝耳片互相貼合，所述安裝耳片上開設有若干個安裝通孔。

優選的，相互貼合的安裝耳片的安裝通孔中均穿設有螺桿，所述螺桿的兩端部均設有彈簧墊片，兩彈簧墊片經螺接在螺桿兩端部的螺母進行限位，其中一彈簧墊片與一安裝耳片之間設有套在螺桿上的壓縮彈簧，另一彈簧墊片與另一安裝耳片之間也設有套在螺桿上的壓縮彈簧，所述壓縮彈簧均將彈簧墊片頂緊在螺母內端面。

優選的，每片箍板單元的第一豎直板體與第二豎直板體均固設在該片箍板單元的兩安裝耳片之間的外周表面上，所述第一豎直板體位于箍板單元的外周下表面，所述第二豎直板體位于箍板單元的外周上表面，所述箍板單元包括位于抱箍本體左下角的第一箍板單元、位于抱箍本體右上角的第二箍板單元、位于抱箍本體左上角的第三箍板單元、位于抱箍本體右下角的第四箍板單元；所述第一箍板單元的第一豎直板體橫向向左延伸、第二豎直板體縱向向前延伸，所述第二箍板單元的第一豎直板體橫向向右延伸、第二豎直板體縱向向后延伸，所述第三箍板單元的第一豎直板體橫向向左延伸、第二豎直板體縱向向后延伸，所述第四箍板單元的第一豎直板體橫向向右延伸、第二豎直板體縱向向前延伸。

優選的，所述第一豎直板體與第二豎直板體的通孔上均穿設有第二螺桿，所述第二螺桿的內端螺接有第二螺母，所述第二螺桿在第二螺母與第一豎直板體、第二豎直板體之間均穿設有墊片，所述墊片與第一豎直板體、第二豎直板體之間均設有套于第二螺桿上的壓縮彈簧，其中位于第一豎直板體的第二螺桿縱向延伸，位于第二豎直板體的第二螺桿橫向延伸，所述第二螺桿的外端均螺接有一轉接塊，所述轉接塊上開設有連接通孔，所述預應力鋼絲的頭部穿過連接通孔后往后彎折，其頭部經緊固件與近頭部的鋼絲固連為一體，形成穿設在連接通孔中的環形結構，所述緊固件為錨扣。

優選的，外部固定端包括設置于支撐框架最外側抱箍的外旁側的地梁，所述地梁埋置于地面下方，所述地梁上固設有往上延伸出地面的若干根連接柱，所述連接柱的數量為支撐框架最外排抱箍數量的兩倍，所述支撐框架至少在一外側部的抱箍上經預應力鋼絲與連接柱相連接，其中位于同一側的連接柱與每根連接柱所對應的通孔之間的預應力鋼絲之間互相平行。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：該應用于木結構框架的預應力固偏結構的構造簡單，通過預應力鋼絲將兩相鄰的柱子進行相互拉接，并最終將整個支撐框架與外部固定端相拉接，提高了框架的整體剛性、穩定性以及柱子的抗傾斜能力，操作簡單便捷，結構穩定，成本低。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例在一周側設置地梁的側視圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3為圖1的A局部放大視圖。

圖4為圖1的B局部放大視圖。

圖5為抱箍的俯視圖。

圖6為抱箍的立體圖。

圖7為抱箍的主視圖。

圖8為抱箍的側視圖。

圖9為相鄰柱子之間抱箍經預應力鋼絲進行拉接的俯視圖。

圖10為本實用新型實施例在四周側設置地梁的側視圖。

圖11為圖10的俯視圖。

圖中：1-連接柱，2-柱子，3-環形中空部，4-第一豎直板體，5-第二豎直板體，6-預應力鋼絲，7-通孔，8-安裝耳片，9-安裝通孔，10-螺桿，11-彈簧墊片，12-螺母，13-壓縮彈簧，14-第一箍板單元，15-第二箍板單元，16-第三箍板單元，17-第四箍板單元，18-第二螺桿，19-第二螺母，20-墊片，21-轉接塊，22-連接通孔，23-緊固件，24-抱箍，25-外部固定端，26-地面，27-橫梁，28-縱梁，29-樓板，30-地梁。

具體實施方式

為讓本實用新型的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

如圖1~11所示，一種應用于木結構框架的預應力固偏結構，包括支撐于建筑地面26上的若干根柱子2，若干根柱子組成一支撐框架，每根柱子上套設有抱箍24，兩相鄰柱子上的抱箍之間均經預應力鋼絲6進行相互拉緊，所述支撐框架至少在一外側部的抱箍上經預應力鋼絲與外部固定端25相連接。

在本實用新型實施例中，若干根柱子呈陣列式分布在地面上，兩相鄰柱子之間均固設有若干根橫梁27與縱梁28，形成具有若干行、若干列的支撐框架。

在本實用新型實施例中，若干根柱子經柱子頂部的建筑樓板29或梁壓在建筑地面上。

在本實用新型實施例中，所述抱箍包括四片箍板單元，四片箍板單元對合后螺接成抱箍本體，所述抱箍本體的中心設有用于套設在柱子2上的環形中空部3，所述箍板單元的外周表面均固設有橫向延伸的第一豎直板體4、縱向延伸的第二豎直板體5，所述第一豎直板體與第二豎直板體上均開設有用于綁扎預應力鋼絲6的通孔7，第一豎直板體與第二豎直板體焊接在箍板單元上。

在本實用新型實施例中，所述環形中空部的形狀為圓形，四片箍板單元呈四分之一圓環狀，每片箍板單元的兩端向外彎折，各形成一個安裝耳片8，相鄰的箍板單元對合后其安裝耳片互相貼合，所述安裝耳片上開設有若干個安裝通孔9。

在本實用新型實施例中，相互貼合的安裝耳片的安裝通孔中均穿設有螺桿10，所述螺桿的兩端部均設有彈簧墊片11，兩彈簧墊片經螺接在螺桿兩端部的螺母12進行限位，其中一彈簧墊片與一安裝耳片之間設有套在螺桿上的壓縮彈簧13，另一彈簧墊片與另一安裝耳片之間也設有套在螺桿上的壓縮彈簧，所述壓縮彈簧均將彈簧墊片頂緊在螺母內端面。

在本實用新型實施例中，每片箍板單元的第一豎直板體與第二豎直板體均固設在該片箍板單元的兩安裝耳片之間的外周表面上，所述第一豎直板體位于箍板單元的外周下表面，所述第二豎直板體位于箍板單元的外周上表面，所述箍板單元包括位于抱箍本體左下角的第一箍板單元14、位于抱箍本體右上角的第二箍板單元15、位于抱箍本體左上角的第三箍板單元16、位于抱箍本體右下角的第四箍板單元17；所述第一箍板單元的第一豎直板體橫向向左延伸、第二豎直板體縱向向前延伸，所述第二箍板單元的第一豎直板體橫向向右延伸、第二豎直板體縱向向后延伸，所述第三箍板單元的第一豎直板體橫向向左延伸、第二豎直板體縱向向后延伸，所述第四箍板單元的第一豎直板體橫向向右延伸、第二豎直板體縱向向前延伸。

在本實用新型實施例中，所述第一豎直板體與第二豎直板體的通孔上均穿設有第二螺桿18，所述第二螺桿的內端螺接有第二螺母19，所述第二螺桿在第二螺母與第一豎直板體、第二豎直板體之間均穿設有墊片20，所述墊片與第一豎直板體、第二豎直板體之間均設有套于第二螺桿上的壓縮彈簧，其中位于第一豎直板體的第二螺桿縱向延伸，位于第二豎直板體的第二螺桿橫向延伸，所述第二螺桿的外端均螺接有一轉接塊21，所述轉接塊上開設有連接通孔22，所述預應力鋼絲的頭部穿過連接通孔后往后彎折，其頭部經緊固件23與近頭部的鋼絲固連為一體，形成穿設在連接通孔中的環形結構，所述緊固件為錨扣，通過不斷擰緊第二螺母壓縮壓縮彈簧，可在兩相鄰的柱子之間的預應力鋼絲上施加預應力，在壓縮彈簧的彈力作用下可完成預應力鋼絲的連接與張拉，張拉預應力的過程中，用扭矩扳手來控制施加預應力大小，能夠實現柱子之間的預應力鋼絲張拉更加牢固、穩定，由多根柱子形成的整體剛性更強、單根柱子更不容易傾斜、晃動。

在本實用新型實施例中，外部固定端包括設置于支撐框架最外側抱箍的外旁側的地梁30，所述地梁埋置于地面下方，所述地梁上固設有往上延伸出地面的若干根連接柱1，所述連接柱的數量為支撐框架最外排抱箍數量的兩倍，所述支撐框架至少在一外側部的抱箍上經預應力鋼絲與連接柱相連接，其中位于同一側的連接柱與每根連接柱所對應的通孔之間的預應力鋼絲之間互相平行。

在本實用新型實施例中，當需要對未傾斜的支撐框架進行加固時，可在支撐框架的一外側部經抱箍、預應力鋼絲與地梁相拉接（如圖1、圖2所示），也可以在支撐框架的兩外側部或三外側部或四外側部經抱箍、預應力鋼絲與地梁相拉接（四外側部的拉接如圖10、圖11所示），通過采用上述預應力固偏的木結構框架，能夠提高整體剛性、穩定性、防傾斜能力；當需要對已傾斜的支撐框架進行加固時，地梁設置在傾斜的相反方向，使其偏移不再加劇，占用空間少，使得原結構的文物價值保留，且加固效果顯著。

在本實用新型實施例中，抱箍安置位置位于柱中梁柱節點的下方附近；地梁的長度、寬度、高度、埋置方向、埋置深度及預留連接柱的個數與支撐框架的扭轉傾斜情況相關；每個方向上的預應力鋼絲數目是關于柱間梁對稱的，以防止梁的平面外失穩；該應用于木結構框架的預應力固偏結構能夠有效避免對原木結構進行大修大補，無需將梁、板、墻構件落架進行修補或者替換，對原木結構無損傷，施工簡便，覆蓋面廣。

在本實用新型實施例中，在木結構加固中，耗能性能是非常重要的，如果抱箍與單根柱子之間的連接為純剛性連接，會使原結構的耗能性能降低，容易破壞柱子結構，因此當相鄰的柱子之間進行相對傾斜、晃動、拉扯時，抱箍結構能與單根柱子進行彈性協調，即當兩相鄰柱子之間經預應力鋼絲拉緊后，兩相鄰的柱子之間的連接不是一個純剛性體，套在單根柱子上的四片箍板單元在預應力鋼絲的拉緊下，四片箍板單元與柱子之間可分別通過壓縮彈簧的伸縮提供適當的伸縮活動空間，可保留木結構的柱子原有的耗能性能；通過采用本結構，能在不改變木結構現有變形和位移的情況下，對木結構進行加固，提高整體剛度，并在提高剛度的同時保留木結構原有良好的耗能性能。

一種應用于木結構框架的預應力固偏結構的施工方法，按以下步驟進行：

（1）首先根據木結構框架的傾斜情況，在已傾斜方向或經判斷即將傾斜方向的反向位置設置地梁并進行地梁施工、確定抱箍在柱子上的抱緊位置、制作與柱子直徑尺寸相適應的抱箍；

（2）將四片箍板單元套設在柱子上，其中在相互貼合的安裝耳片的安裝通孔中穿設螺桿，并在螺桿的兩端部依次套入壓縮彈簧、彈簧墊片，最后用螺母鎖緊，通過調節螺桿兩端的螺母旋入深度調節壓縮彈簧的壓縮量，通過上述方法將若干個抱箍等高的抱緊在若干根柱子上；

（3）分別在第一豎直板體與第二豎直板體的通孔中穿設第二螺桿，并在第二螺桿的內端依次套設壓縮彈簧、墊片，然后鎖緊第二螺母，接著在第二螺桿的外端螺接轉接塊，并將預應力鋼絲的頭部穿過轉接塊末端的連接通孔后往后彎折，最后用緊固件將頭部與近頭部的鋼絲固結為環形，將預應力鋼絲分別綁扎在四片箍板單元的第一豎直板體與第二豎直板體上；

（4）重復步驟（3）的方法將兩相鄰柱子上的抱箍之間用預應力鋼絲相互綁扎拉緊；

（5）利用扭矩扳手調節每一抱箍上的第二螺母進行預應力鋼絲的張拉，其中當調節一柱子上抱箍的一第二螺母時，與其相鄰的柱子上抱箍對應的第二螺母端為固定端；

（6）最后將支撐框架最外排的抱箍經預應力鋼絲與地梁上的連接柱分別相連接，并調節預應力鋼絲的張拉，地梁經過預應力鋼絲沿傾斜的反方向拉住整個木結構框架。

本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可以得出其他各種形式的應用于木結構框架的預應力固偏結構。凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋范圍。