一种组合橡胶垫增强减震的柱径扩大装置及安装工艺

技术领域

本发明属于古建筑加固技术领域，特别涉及一种组合橡胶垫增强减震的柱径扩大装置及安装工艺。

背景技术

古建筑木结构以其独特的结构形式抵御外部荷载的破坏，其中木柱承接建筑上部结构与地基，是古建筑抗震的重点研究对象。木柱由于其榫卯的特点，依靠摇摆与滑动摩擦耗散地震能量，有效保障整体建筑的安全可靠。因此，从力学角度来看，木柱的直径大小直接影响着建筑的抗震能力，木材的材料特性也限制着木结构建筑的耗能能力。

现有的木柱加固方式很少从结构角度出发增强木柱的抗震性能，类似开槽植筋等提高木柱承载能力的加固方式对古建筑原有木柱会造成破坏，不满足最小干预的修缮加固原则。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种组合橡胶垫增强减震的柱径扩大装置及安装工艺，通过扩大木柱柱径有效增强木柱的抗震性能，柱脚底部的橡胶垫，在木柱抗震摇摆过程中通过弹性变形耗散一部分地震能量，不仅提高了建筑的耗能能力还可以避免地震对核心木柱造成破坏，木柱底的木材变形转变为橡胶的变形。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种组合橡胶垫增强减震的柱径扩大装置，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，在加固件内壁贴0.2mm-0.5mm厚的薄钢片8，半圆形高弹橡胶垫9和高弹橡胶垫10用ergo5500橡胶胶水分别粘在加固件4与加固件5的底部。

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。

所述加固件4与加固件5形状相同，底面与木柱1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。

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。

所述薄钢片8贴在加固件内壁无凹槽部分，用于限制加固件径向开裂。

所述的高弹橡胶垫9与高弹橡胶垫10截面形状与加固件4相同，橡胶垫高度不小于10mm。

所述钢箍2与钢箍3为两个形状相同的半圆环，拼凑一体后的内圆周长小于木柱周长约2mm，钢箍的截面形状为倒L形，其中外伸翼缘的长度不小于加固件4径向厚度的1/3，宽度要小于钢箍整体宽度的一半。

一种组合橡胶垫增强减震的柱径扩大装置的安装工艺，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)将高弹橡胶垫9和高弹橡胶垫10用ergo5500橡胶胶水分别粘在加固件4与加固件5的底部，使用木工夹具将橡胶垫与加固件夹紧，整截面施加压力放置48h待完全凝固后，将夹具拆除；

4)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8；

5)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；

6)等待10小时以上，待环氧树脂胶完全固化后，拆掉柔性钢带。

本发明的有益效果：

本发明扩大了木柱的柱径，木柱在摇摆过程中能够提供的更大的抵抗弯矩，“自复位”能力更强。

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。同时，仅靠预紧力连接最大程度减少了对原有古建筑的干预，符合古建筑修缮加固原则。

本加固方法使用高弹橡胶来提高木柱的耗能能力，在一定程度上减轻了由于摇摆挤压对木柱造成的损伤。

附图说明

图1为本发明提供的一种组合橡胶垫增强减震的柱径扩大装置的安装示意图。

图2为木柱柱脚处详图。

图3为钢箍2与钢箍3的详图。

图4为加固件4的详图，同加固件5。

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；9为高弹橡胶垫；10为高弹橡胶垫。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

参考图1至图4，一种组合橡胶垫增强减震的柱径扩大装置，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。

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。

所述加固件4与加固件5形状相同，底面与木柱1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，三等分能够让连接处的榫头与卯口平均承受木柱产生的弯剪应力，避免发生局部剪切破坏。

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，为了避开连接处的榫头，凹槽宽度要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，避免加固件在柱脚受力摇摆时劈裂。

在加固件内壁贴0.2mm-0.5mm厚的薄钢片8，半圆形高弹橡胶垫9和高弹橡胶垫10用ergo5500橡胶胶水分别粘在加固件4与加固件5的底部。

所述薄钢片8贴在加固件内壁无凹槽部分，用于限制加固件径向开裂。

所述的高弹橡胶垫9与高弹橡胶垫10截面形状与加固件4相同，橡胶垫高度不小于10mm，由于橡胶材质的高弹性能，在加固件底面添加橡胶垫能够大幅增强木柱的耗能能力，提高古建筑整体的抗震性能。

所述钢箍2与钢箍3为两个形状相同的半圆环，拼凑一体后的内圆周长小于木柱周长约2mm，钢箍的截面形状为倒L形，其中外伸翼缘的长度不小于加固件4径向厚度的1/3，宽度要小于钢箍整体宽度的一半，给钢箍上的螺栓留有足够的空间，方便安装。

本发明所述的一种组合橡胶垫增强减震的柱径扩大装置的安装示意图包括以下步骤：

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)将高弹橡胶垫9和高弹橡胶垫10用ergo5500橡胶胶水分别粘在加固件4与加固件5的底部，使用木工夹具将橡胶垫与加固件夹紧，整截面施加压力放置48h待完全凝固后，将夹具拆除；

4)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；

5)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；

6)等待10小时以上，待环氧树脂胶完全固化后，拆掉柔性钢带。