一种应用木质材料进行建筑防火和加固的复合围束防火加固方法

技术领域

本发明涉及建筑防火技术领域，尤其涉及一种应用木质材料进行古木建筑结构防火和加固的复合围束防火加固方法。

背景技术

建筑防火是建筑物使用安全的首要保障，任何建筑物都需要采用建筑防火技术。尤其在古木建筑中，防火措施更是不可忽略的重要措施。古木建筑的防火技术研究不仅是为古建筑结构防火研究提供参考，更加是一种文化遗产保护和传承工作的体现。中国的古建筑主要采用易燃的木质材料建造，这些古木建筑拥有悠久的历史和文化价值，保护和维护木结构古建筑具有重要的意义。

传统的建筑结构防火方法有：在建筑结构构件表面涂刷防火漆，防火涂料，防火围挡，外包防火等。这些防火措施均能够在一定程度上延迟和防止原木结构因发生火灾而损坏；但这些防火措施从不同程度上对原有木结构造成不可逆损害，无法从真正意义上完整的保护木结构古建筑。因此在无损伤的前提下进行古木结构的防火防护具有重要意义，本发明提出基于围束防火的方法，采用木质材料进行木结构古建筑防火。

目前，现有技术中还没有兼备无损伤结构加固和防火的技术，同时也没有采用该技术对木结构古建筑进行防火处理的方法。

发明内容

本发明的实施例提供了一种应用木质材料进行建筑防火和加固的复合围束防火加固方法，以实现有效的对木结构古建筑进行无损伤防火和加固。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种应用木质材料进行建筑防火和加固的复合围束防火加固方法，包括：

在建筑结构的构件表面包裹软质防火材料，根据不同构件的尺寸设计贴合软质防火材料表面的木质材料，将所述木质材料安装到建筑结构的构件表面；

在所述木质材料的长度方向之间设置几何尺寸互补的榫槽结构，将所述木质材料通过所述榫槽结构拼接；

将所有所述木质材料拼接成新的结构完全包裹原结构，通过环向收紧零件施加环向应力收紧。

进一步地，所述防火材料的尺寸和厚度可调整。

进一步地，所述木质材料的长度方向之间设置指接，将所述木质材料通过所述指接结构拼接。

进一步地，根据木质材料长度方向依次布置环向收紧零件。

进一步地，所述环向收紧零件自身尺寸和布置间距均可调整。

进一步地，所述木质材料、环向收紧零件和防火材料与原有建筑结构的构件完全无粘结。

进一步地，整个加固体系只粘结所述木质材料长度方向之间的所述木质材料，作为围束防火结构体系的其它部分均无需粘结。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明适用于一般的木结构古建筑中；且适用于防火等级高和具有宽敞空间结构建筑的防火；同时适用于构件复杂且旅游观光频繁，要求保护具有触摸等长期磨损和碰撞行为的木结构古建筑构件(例如图案精美、花纹复杂的木梁或木柱)。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的应用围束防火方法对木结构古建筑进行防火和加固的示意图。

图2为本发明实施例提供的未进行防火处理的木结构古建筑示意图。

图3为本发明实施例提供的木结构古建筑构件表面贴装示意图。

图4为本发明实施例提供的环向收紧零件布置示意图。

图5为本发明实施例提供的几何尺寸互补的榫槽连接和防火木楔布置示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

本发明实施例为了克服传统的结构防火方法的不足，针对特定建筑结构防火需求，提供了一种无损伤前提下，采用木质材料包裹原结构，达到结构防火与加固原结构的复合围束防火加固方法。

本发明实施例提出的应用木质材料进行木结构古建筑围束防火的方法包括：在建筑结构的构件表面包裹软质防火材料，在软质防火材料的表面贴合安装木质材料；在所述木质材料的长度方向采用指接连接；在所述木质材料的横向采用拼接；在所述木质材料的外表面环向布置环向收紧零件；所述的环向收紧零件沿所述木质材料的方向依次布置；通过所述木质材料、软质防火材料和环向收紧零件组成完全密闭的围束防火体系。该防火方法可用于古木建筑，混凝土，钢结构等建筑结构防火和结构加固；该防火方法与原有建筑结构之间无粘结，防止原有建筑结构的二次损伤。

在实际应用中，可以测量需要加固的建筑结构构件尺寸，选择合理尺寸的防火材料和木质材料，从而可通过将木质材料拼接完整包裹在需要防火处理的建筑结构构件表面。进一步的，通过环向收紧零件将木质材料收紧贴合在需要防火处理的建筑结构构件表面，完成结构构件的围束防火方法处理。

本发明选用防火材料和木质材料作为围束防火方法的主要材料。木质材料具有与古木结构材料相近的性能参数，并且燃烧时产生碳化层是天然的防火屏障。所述材料的性能参数是指：木质材料的防火性能，纹理，强度，刚度等。制备木质材料时，要根据原结构构件的尺寸，设计完全贴合原结构的构件几何参数，在所需防火处理的原结构表面安装木质材料。所述构件几何参数是指：单根木质材料的长度，厚度，几何尺寸互补的榫槽尺寸等几何尺寸参数。

防火材料指的是硅酸铝棉等具有较高防火性能的岩棉类软质防火材料。硅酸铝棉具有较好的防火、保温隔热性能和耐高温性能。建筑构件外包硅酸铝棉能够有效延缓内部构件受到损伤，提供一个密闭的防火和隔热层，同时采用软质防火材料能够充分填充木质材料与原结构之间的空隙，增加两者的整体性。

环向收紧零件指的是金属丝、钢带或钢箍类构件，每一个环向收紧零件都要进行环向收紧，也可以说每一个环向收紧零件就是一个施加预应力的装置。环向收紧零件的布置间距需要根据实际构件尺寸参数进行设置。所述构件尺寸参数是指：完全包裹原结构后木质材料的外部尺寸。

原结构，木质材料与环向收紧零件之间采用无粘结的方式固定；木质材料与硅酸铝棉通过挤压应力固定；安装完成木质材料后，通过环向收紧零件施加环向应力，收紧木质材料消除缝隙。从而形成完全密实包裹原结构的防火系统，完成对需要防火的结构的围束防火方法处理。

上述木质材料的布置应根据所需防护处理的建筑结构构件特点，可采用变截面或等截面布置。

上述环向收紧零件，应考虑建筑结构构件的受力特点，合理布置环向收紧零件，而实现对建筑结构防火的同时进行围护加固。

安装完成围束防火方法的防火体系，通过完全隔绝原有结构和外界，同时能够一定程度上支撑原有结构承受的外力，从而对建筑结构的防火性能进行改善，并且实现对原结构的围护加固。

由于木质材料加工过程中容易出现尺寸误差，进行拼接时无法达到完全贴合原结构的效果。因此在木质材料和原结果之间采用软质的防火层能有有效的填充空隙，实现原结构，防火层围束加固层紧密连接。同时，软质防火材料能够有效的将围束加固层和原结构层之间的受力均匀分布，有效避免两者之间产生应力集中现象造成围束加固和防火性能降低。围束防火方法处理后的原有木结构，应具有可靠的安全性和适用性，达到或基本达到不燃程度的防火能力。

实施例二

图1为本发明实施例提供的应用围束防火方法对建筑结构进行防火处理的示意图示，在原结构构件(包括梁和柱构件)5适当位置选取结构构件；并且根据原结构构件5的尺寸和防火等级设计防火材料1的尺寸；根据安装完成后防火材料1的尺寸设计和安装木质材料2；在木质材料2的长度方向之间采用几何尺寸互补的榫槽结构3进行拼接；并在沿木质材料2的长度方向进行指接拼接；将木质材料2拼接完成后完全包裹原有结构构件5；在拼接完成的木质材料2外表面布置环向收紧零件4；环向收紧零件4沿木质材料2的长度方向依次布置，实现对原结构的围束防火方法处理。

图2为本发明实施例提供的需要进行防火处理的木结构古建筑示意图，对原结构构件5进行适当评估，选取需要进行防火处理的构件，并测量所需防火处理的原结构构件5的尺寸。

图3为本发明实施例提供的防火材料1安装示意图，根据选取的原结构构件5的尺寸和防火要求，选用合适尺寸的防火材料1安装在原有结构构件5的表面。

图4为本发明实施例提供的木质材料2安装示意图，根据包裹防火材料1完成的构件尺寸，选用合适尺寸的木质材料2安装在防火材料1的表面。

图5为本发明实施例提供的围束防火方法环向收紧零件布置示意图。木质材料2安装完成后，木质材料2外表面安装环向收紧零件4。通过环向收紧零件4将木质材料2和防火材料1组成的防火体系完全贴合在原有结构构件5之上。形成密闭防火屏障。

本发明适用于一般的木结构古建筑中；且适用于防火等级高和具有宽敞空间结构建筑的防火；同时适用于构件复杂且旅游观光频繁，要求保护具有触摸等长期磨损和碰撞行为的木结构古建筑构件(例如图案精美、花纹复杂的木梁或木柱)。故本发明作为一种结构加固和防火方法适用于一些有加固及防火需求的建筑结构中。

综上所述，本发明实施例与现有的古建筑加固方法相比，具有如下的优点：

(1)木质材料作为天然的绿色建筑材料，具有环保、可再生、强度高、抗震性能优异等优点。木质材料相比于其他用于结构加固的材料更容易加工和施工，适用性广。

(2)相比于其他防火方法，在发生火灾时，围束防火方法能够保护结构和围护原结构不再受到损伤，而且围束防火系统本身具有承载能力，能够有效的分担原结构的荷载，提高整体结构的承载力。所需的防火构件均独立于原结构，防火构件与原结构之间采用无粘结连接。通过环向收紧零件将防火构件安装固定在原结构表面。原结构不再暴露，防止受到触摸和撞击等损伤。

木质材料的材质和外观均接近原结构；同时高性能木质材料最大化降低围束材料厚度，从而最小程度上改变结构的外貌。木质材料性能与原结构相近，尺寸合适，两者变形协调，两者之间填充软质防火材料能够有效防止出现应力集中的现象。采用环向收紧零件收紧防火材料时，应力作用在木质材料上，当应力传递到原结构时基本是均布应力的状况。当结构遇到火灾时，围束防火系统能够有效的隔绝火焰和原结构，防止火势蔓延和损害原结构。使原有木质结构构件处于完全包裹隔绝的受保护情况，原有木质结构构件的安全。

(3)对于一些图案精美复杂的梁柱构件，采用涂刷防火漆等防火处理时，将对文物建筑造成一定损伤。而采用围束防火方法进行防火处理时，不损伤原有建筑构件的构造和表面图案。使用软质防火材料直接贴装在原结构构件表面，木质材料与原结构之间的存在缓冲过渡的防火材料，因此不会损伤原结构。

(4)复合围束防火加固方法特点鲜明，工程适用性明确，对于一般的环境，具有宽敞空间结构建筑和旅游观光频繁的木结构古建筑防火和加固具有较高的应用价值。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。