一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法

本发明涉及土木结构抗震加固，具体为一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，用于由木屋盖和生土墙组成的土木结构的抗震加固。

背景技术：

1、由木屋盖和生土墙组成的土木结构具有就地取材、造价低廉、施工简单、绿色环保、保温隔热、低耗能、无污染等优点，在我国西部地区及各类历史建筑中广泛分布并将长期存在。然而，受经济发展水平和环境条件的限制，大部分农村地区土木结构为自建房，施工不规范，且结构本身存在材料强度低、整体性差、抗震性能薄弱等缺点；此外，各类在役的历史建筑也存在较多抗震措施缺失的隐患问题。历次震害也不断证明，土木结构往往成为受灾最为严重、倒塌最为普遍的结构形式，财产损失和人员伤亡惨重。因此，针对土木结构的抗震性能加固提升广受关注。

2、目前，针对既有土木结构主要采用的抗震加固方法主要有铁丝网水泥砂浆敷面、配筋砂浆面层、外贴纤维增强复合材料等，但现有加固方法费用高、施工难度大，对以生土、木材为主要材料的建筑风貌造成不可逆的破坏。因此，结合现役土木结构的特点，找出简便有效、经济可行、就地取材，且能够保留传统风貌的原材料抗震加固方法十分必要。

3、专利申请号为cn202121189690.1的实用新型，公开了一种框架梁柱节点用减震结构，包括框架柱、框架梁和环梁，该结构通过钢筋浇筑混凝土固定连接框架梁、框架柱，将环梁套设在框架柱外侧，并在框架梁与环梁之间设有用于减震缓冲的减震装置；未考虑农村土木结构房屋结构特点，以及房屋整体刚度及抗震承载力；采用混凝土浇筑梁柱，不符合对以生土、木材为主要材料的建筑风貌的保持。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，针对由木屋盖和生土墙组成的土木结构建筑，将木条与生土墙采用嵌入式加固，木条可约束墙体平面外变形，防止墙体外闪、坍塌，并提高墙体整体刚度及抗震承载力；在节点处通过加固组件使得木条与墙体有效拉结并共同受力；此外，通过加固组件使得加固后墙体与木屋盖的有效连接，强化墙体与屋盖的整体性；本发明可实现多水准地震下不同的抗震工作机制，对建筑可实现小震不坏、大震墙坏、架不塌的不倒抗震目标；本发明具有整体性好、承载力强、构造简单、安装便捷及造价低环保性好的优点。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，具体包括以下步骤：

4、步骤一、对待加固生土墙1内外墙面进行清理，根据预先设计好的加固间距，沿垂直水平灰缝方向开设竖向凹槽401和沿水平灰缝方向开设水平凹槽402；内外墙面的竖向凹槽401互相平行对称，内外墙面的水平凹槽402互相平行对称；

5、步骤二、垂直于墙体，在竖向凹槽401和水平凹槽402中分别间隔开设孔洞7，使内外墙体的竖向凹槽401之间、水平凹槽402之间贯穿连通；

6、步骤三、吹净孔洞7，在孔洞7内穿入钢丝6，然后灌入填补泥浆；

7、步骤四、将木条2放入竖向凹槽401和水平凹槽402中，木条2交叉处采用榫卯连接；

8、步骤五、用钢丝6对木条2进行绑扎拉结固定，然后将加固组件5放入竖向凹槽401和水平凹槽402内，对木条2进行加固固定；

9、步骤六、拌制填补泥浆填入竖向凹槽401和水平凹槽402中覆盖木条2，挤压密实后抹平表面。

10、所述竖向凹槽401距离墙体两侧边距离需大于150mm，水平凹槽402距离墙体上下端距离需大于200mm，相邻竖向凹槽401的间距为1000mm～2000mm，相邻水平凹槽402的间距为600mm～1500mm。

11、在所述步骤一中，当墙体开设有窗户，则在窗户上下两侧开设水平凹槽402，在窗户左右两侧开设竖向凹槽401。

12、所述竖向凹槽401和水平凹槽402内相邻孔洞7的距离为200～400mm，孔洞7的直径为3-6mm，孔洞7距离墙边界大于50mm；在竖向凹槽401和水平凹槽402相交处必须开设孔洞7，竖向凹槽401和水平凹槽402相交处孔洞7的直径为6-8mm。

13、所述竖向凹槽401和水平凹槽402的深度是内置的木条2长度的1.1～1.9倍，竖向凹槽401和水平凹槽402的宽度是内置的木条2宽度的1.0～1.5倍。

14、所述加固组件5包括四通形状连接件501、直通形状连接件502、转角连接件503或屋架连接件504；其中，四通形状连接件501放置于竖向凹槽401和水平凹槽402的交叉处，对木条2交叉部进行加固固定；直通形状连接件502放置于竖向凹槽401或水平凹槽402内，对竖向或横向的木条2进行加固固定；转角连接件503放置于纵横墙交接处的竖向凹槽401和水平凹槽402交汇处，对竖向、横向木条2的连接处进行连接固定；屋架连接件504放置于与木屋盖3连接处的竖向凹槽401内，对木屋盖3与木条2进行连接固定形成骨架。

15、所述木条2的横截面为长方形或正方形，长或宽的尺寸为40mm～80mm。

16、所述钢丝6的直径为2～4mm，在竖向凹槽401和水平凹槽402相交处的钢丝6的直径为4-6mm。

17、步骤五中所述用钢丝6对木条2进行绑扎拉结固定，具体是：对竖向凹槽401和水平凹槽402相交处的木条2用钢丝6交叉十字型绑扎，其余位置的木条2采用环绕一字型绑扎。

18、所述填补泥浆8是将过筛后的黄黏土和3～5cm长的麦秸秆按照重量比为1:0.05-0.15的比例混合均匀，然后加入与黄黏土重量比1:0.5-0.8的水搅拌制成，填补覆盖厚度为3～20mm。

19、相对于现有技术，本发明有益效果如下：

20、1.本发明通过加固组件5使得木条2与墙体有效拉结并共同受力，提高墙体整体刚度及抗剪强度，木条2可以延缓生土墙体破坏区域退出工作，提高墙体的面内承载能力和抗震性能；木条2还可约束墙体平面外变形，能有效防止墙体出现外闪坍塌；此外，通过加固组件5使得加固后墙体与木屋盖3有效连接，强化墙体与木屋盖的整体性，提高房屋的整体抗震承载能力和变形能力。本发明的加固方法实现了对墙体抗震性能的综合提高，减少在地震作用下由生土墙体倒塌造成的人员伤亡。

21、2.本发明可实现多水准地震下不同的抗震工作机制，在小震下，本发明对木条进行拼接、绑扎、加固后的结构整体抗侧刚度及抗震承载力有效提升，避免结构出现塑性损伤，达到小震不坏的目标；在大震下，生土墙体作为一道防线发生塑性损伤退出工作，由于木条2约束可避免墙体倒塌，且木条2与木屋盖3形成骨架作为二道防线，可实现墙坏、架不塌的大震不倒抗震目标。

22、3.从选材方面看，本发明选用的加固材料为木条2，绿色环保，价格低廉，便于就地取材，可充分利用地方资源，且对生土墙体不产生化学改性，利于复垦，适于农村土木结构的加固改造。

23、4.本发明加固组件5和木条2的加固构造简单、安装便捷，采用标准化尺寸木条2拼接而成，加固组件5由工厂标准化生产，现场施工只需开槽开洞后拉结加固件，施工便捷，技术难度低，可避免因施工工艺与施工水平造成的质量缺陷，适用于材料供应不足、人工素质低、技术力量短缺的农村地区，可由农村砖瓦队完成。

24、5.本发明通过加固组件使得木条与墙体有效拉结并共同受力，木条可约束墙体平面外变形，防止墙体外闪、坍塌，并提高墙体整体刚度及抗震承载力；通过加固组件使得加固后墙体与木屋盖有效连接，强化墙体与屋盖的整体性；采用开槽嵌入式加固，并在加固后使用生土泥浆填缝抹面，施工难度低、构造简单、安装便捷。

25、6.本发明加固完成后，未增加墙体厚度，不改变墙体原始尺寸，加固区域表层使用原材料生土泥浆填缝抹平，处理后可以保留建筑的传统风貌。本发明方法也可仅在墙体内侧加固，不改变墙体外立面。

26、综上，本发明可实现多水准地震下不同的抗震工作机制，小震下加固后结构整体抗侧刚度及抗震承载力有效提升，避免结构出现塑性损伤，达到小震不坏目标；在大震下，生土墙体作为一道防线发生塑性损伤退出工作，由于加固件约束可避免墙体倒塌，且加固件与木屋盖形成骨架作为二道防线，可实现墙坏、架不塌的大震不倒抗震目标；具有构造简单，施工简便，整体抗侧刚度及抗震承载力强的特点。

技术特征：

1.一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，所述竖向凹槽(401)距离墙体两侧边距离需大于150mm，水平凹槽(402)距离墙体上下端距离需大于200mm，相邻竖向凹槽(401)的间距为1000mm～2000mm，相邻水平凹槽(402)的间距为600mm～1500mm。

3.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，在所述步骤一中，当墙体开设有窗户，则在窗户上下两侧开设水平凹槽(402)，在窗户左右两侧开设竖向凹槽(401)。

4.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，所述竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)内相邻孔洞(7)的距离为200～400mm，孔洞(7)的直径为3-6mm，孔洞(7)距离墙边界大于50mm；在竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)相交处必须开设孔洞(7)，竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)相交处孔洞(7)的直径为6-8mm。

5.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，所述竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)的深度是内置的木条(2)长度的1.1～1.9倍，竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)的宽度是内置的木条(2)宽度的1.0～1.5倍。

6.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，所述加固组件(5)包括四通形状连接件(501)、直通形状连接件(502)、转角连接件(503)或屋架连接件(504)；其中，四通形状连接件(501)放置于竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)的交叉处，对木条(2)交叉部进行加固固定；直通形状连接件(502)放置于竖向凹槽(401)或水平凹槽(402)内，对竖向或横向的木条(2)进行加固固定；转角连接件(503)放置于纵横墙交接处的竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)交汇处，对竖向、横向木条(2)的连接处进行连接固定；屋架连接件(504)放置于与木屋盖(3)连接处的竖向凹槽(401)内，对木屋盖(3)与木条(2)进行连接固定形成骨架。

7.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，所述木条(2)的横截面为长方形或正方形，长或宽的尺寸为40mm～80mm。

8.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材对土木结构的抗震加固实施方法，其特征在于，所述钢丝(6)的直径为2～4mm，在竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)相交处的钢丝(6)的直径为4-6mm。

9.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，步骤五中所述用钢丝(6)对木条(2)进行绑扎拉结固定，具体是：对竖向凹槽(401)和水平凹槽(402)相交处的木条(2)用钢丝(6)交叉十字型绑扎，其余位置的木条(2)采用环绕一字型绑扎。

10.根据权利要求1所述的一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，其特征在于，所述填补泥浆是将过筛后的黄黏土和3～5cm长的麦秸秆按照重量比为1:0.05-0.15的比例混合均匀，然后加入与黄黏土重量比1:0.5-0.8的水搅拌制成，填补覆盖厚度为3～20mm。

技术总结
一种装配式嵌入木材土木结构的抗震加固方法，包括在墙体表面进行开槽；在槽中打孔并穿过镀锌钢丝，然后放入木条装配加固并绑扎；最后使用生土泥浆填实空隙并抹平表面；本发明对木条进行拼接、绑扎、加固后，结构整体抗侧刚度及抗震承载力有效提升，避免结构出现塑性损伤；通过钢丝对木条有效拉结，使木条与墙体协同工作，提高整体刚度和抗震承载能力，木条约束墙体平面外变形，防止墙体外闪、坍塌；通过加固组件使木条与木屋盖实现有效连接，强化墙体与木屋盖的整体性，达到小震不坏、大震不倒抗震目标；本发明构造简单、安装便捷、造价低且绿色环保，现场施工只需开槽开洞后拉结加固件，具有可推广性。

技术研发人员：袁康,陈豪喆,王荣锦,赵鑫泉,闫建龙,陈达星
受保护的技术使用者：石河子大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23