一种古建筑上开口单材拱的拱口加固修缮结构制造技术

一种古建筑上开口单材拱的拱口加固修缮结构，由左修整拱头、右修整拱头、修缮拱体、U型榫和银锭榫组成，左修整拱头和右修整拱头对称设置，左修整拱头和右修整拱头之间设有上部拱口，上部拱口的宽度与拱口宽度相等，修缮拱体为设置左修整拱头和右修整拱头下方的一条宽度不变的长条型修缮木构件；与燕尾卯口A和燕尾卯口B组合成的燕尾卯口相匹配银锭榫插入燕尾卯口内，将左修整拱头和右修整拱头固定在修缮拱体的两端；与U型卯口相匹配的U型榫榫接入U型卯口内，将左修整拱头、右修整拱头和修缮拱体在左右水平方向拉结为一体。在坚持不改变古建筑原材料及施工工艺原则的基础上，对古建筑上开口单材拱构件中的拱口部位进行加固修缮处理。

【技术实现步骤摘要】
一种古建筑上开口单材拱的拱口加固修缮结构
本专利技术属于古建筑木构架体系中斗拱构件的保护修缮，本专利技术涉及在不改变原材料及施工工艺的基础上，对古建筑上开口单材拱构件中的拱口部位进行加固修缮处理。
技术介绍
斗拱在古建筑木构架体系中，是一个相对独立的门类，清代木作中有专门的“斗拱作”。“单材拱”为古建筑大木作斗拱做法，即古建筑横拱和华拱用材大小和做法的称谓，单材即为小于足材的用材。按宋式建筑“材”的推算，“单材拱”为广（高）十五分，厚十分，“单材拱”的背上不施栔。汉代时期的拱大多为“单材拱”，一般认为，“单材拱”源于两个成因，一、是拱端部分安置散斗，导致拱与拱或枋之间的空缺，形成单材拱的形式；二、是横木（即早期的拱）本身，就是平直的枋木重叠演变而来的。“拱口”是宋式建筑大木作构件做法，即为了使拱与拱之间相交结合，而制作的榫卯结构。制作“拱口”的构件，据宋《营造法式》规定，包括华拱、泥道拱、瓜子拱、慢拱、令拱以及骑栿拱、绞昂拱等。“拱口”位于拱相交处，有上开口、下开口和上下均开口三种做法。汉至唐代的许多华拱为单材做法，至宋代才对“单材拱”进行分类，并绘制图样，规定尺寸，上开口的单材拱构造如图1所示。由于斗拱构件的件数最多，而且是小构件，结构复杂，富于变化，各种构件互相搭交，锯凿榫卯，一般剩余的有效截面都很小。整攒斗拱由于外力作用，如檐桁向外滚动，柱子下沉，梁架歪斜等都能引起斗拱的各构件因受力不均而发生位移，因之扭闪、变形，常常伴随出现拱口挤裂，拱头干裂糟朽和折断等现象。目前，古建筑上开口单材拱中拱口部位的加固修缮技术是：对于劈裂未断的单材拱拱口，可采用化学粘结剂灌缝粘牢，并用铁扒钉钉固。左右扭曲不超过3mm的可以继续使用，超过3mm的应更换。对于拱口折断的单材拱，则采用干燥的硬杂木按原斗拱的尺寸样式进行补配更换。对于斗拱构件的更换，由于斗拱构件是手工制作，原设计虽有一定的标准，但在制作过程时经过画线、锯截、锛凿、开榫卯等工序，不可避免的产生一些小误差，构件大的，不易查觉，构件小的就比较明显了。采用化学粘结剂灌缝并结合铁扒钉钉牢的加固措施虽然在短期内刚度较强，但柔韧性、耐久性、抗扭转能力不足。首先，化学粘接剂为一种胶体，在空气中易氧化，耐久性较差，粘接在一起的上开口单材拱拱口，如果长时间暴露在大气中，粘接剂易老化脆裂，导致灌缝处开裂，整体性降低；并且这种依靠铁扒钉加固的结构，抗扭转能力较弱，如遇地基不均匀沉降或地面震动，容易造成铁扒钉与拱口左右之间的连接部位松动，造成上开口单材拱拱口连接处加固件失效，从而使单材拱的安全性仍受到威胁。其次，铁扒钉钉固上开口单材拱拱口的过程中往往会破坏斗拱构件；改变了古建筑木结构的原材料及施工工艺，且金属件加固木构件是通过“嵌入”或“固定”的方式达到加固的目的，这种不可逆的加固技术不仅不利于加固件的检修或更换，也不利于木结构的保护。另外，对于采用完全更换的措施，则有悖于尽可能保持古建筑木构件原真性的原则，失去了原有上开口单材拱所承载的历史价值和文物价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种古建筑上开口单材拱的拱口加固修缮结构，在坚持不改变古建筑原材料及施工工艺原则的基础上，对古建筑上开口单材拱构件中的拱口部位进行加固修缮处理。为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种古建筑上开口单材拱的拱口加固修缮结构，由左修整拱头、右修整拱头、修缮拱体、U型榫和银锭榫组成，左修整拱头和右修整拱头对称设置，左修整拱头和右修整拱头之间设有上部拱口，上部拱口的宽度与拱口宽度相等，修缮拱体为设置左修整拱头和右修整拱头下方的一条宽度不变的长条型修缮木构件；在左修整拱头的下刹部位开设一个用于放置修缮拱体一端的卡口A，在右修整拱头的下刹部位开设一个用于放置修缮拱体另一端的卡口B，修缮拱体的两端分别与卡口A和卡口B相匹配，从拱口至单材拱端部方向，卡口A和卡口B从拱口延伸至平出未端，从拱头的前侧至后侧方向，卡口A贯通左修整拱头的前后两侧，卡口B贯通右修整拱头的前后两侧，在修缮拱体的中部开设一条贯通修缮拱体前后两侧的矩形槽，矩形槽的宽度与拱口的宽度相等，矩形槽与上部拱口相对齐，矩形槽与上部拱口的高度之和与拱口的高度相等，在矩形槽的左右两侧的修缮拱体的上表面分别开设一条燕尾卯口A，在左修整拱头和右修整拱头的下表面分别开设一条与燕尾卯口A对应设置的燕尾卯口B，与燕尾卯口A和燕尾卯口B组合成的燕尾卯口相匹配银锭榫插入燕尾卯口内，将左修整拱头和右修整拱头固定在修缮拱体的两端；在左修整拱头与右修整拱头的前后两侧均开设有L型卯口A，在左修整拱头与右修整拱头相接合的修缮拱体两端的前后两侧均开设有L型卯口B，L型卯口B与L型卯口A对应设置，并拼合成U型卯口，与U型卯口相匹配的U型榫榫接入U型卯口内，将左修整拱头、右修整拱头和修缮拱体在左右水平方向拉结为一体。本专利技术所述的卡口A与卡口B的大小相等。本专利技术所述的修缮拱体的截断面为正方形。本专利技术所述的U型榫由硬杂木制成。本专利技术有益效果是：本专利与现有技术比较：首先，本专利能够大大提高古建筑上开口单材拱的整体性，通过银锭榫穿带插接可以加强这种单材拱在前后及上下方向的整体强度和柔韧性，科学合理的受力分配可保证拱口处所受剪力最小，大幅度降低了拱口撕裂或折断的几率。通过U型榫插接，将单材拱左右两端部与拱口所在的硬杂木棱柱体在左右水平方向拉结固定，从而加强了拱口处的抗扭转性能，降低了拱口两侧产生扭转变形的风险。其次，这种通过榫卯插接组合的固定方式大大提高了上开口单材拱拱口处的整体性，如遇地震或突发振动，榫卯的相互挤压和摩擦能消耗地震能量，减小上开口单材拱结构整体的破坏，水平方向有银锭榫和U型插榫组合加强整体的拉结力，上下方向可由银锭榫穿带和硬杂木棱柱体拉结来抵抗拱口处所受的剪力，从而达到了加强上开口单材拱整体的强度，提高了其抗震性能。最后，这种加固结构用料较少，加工十分方便，实际加固操作工序较简单，既节省原材料，有利于环保，又大大降低维修施工的劳动强度，且在以后的古建筑斗拱保护修缮过程中，只需将所插接的硬杂木棱柱体、在前后和上下方向穿带插接的银锭榫和左右拉结的U型插榫更换即可。综上所述，可以反映出，这种榫卯插接组合的方式加固上开口单材拱拱口的处理结构，在保持单材拱拱口结构稳定性、耐久性、抗震性以及修缮更换方面的巨大优势，未来具有广阔的发展前景。附图说明图1为现有技术结构示意图；图2为本专利技术的爆炸结构示意图；图3为本专利技术的安装结构示意图；图中：1、左修整拱头，101、卡口A，2、右修整拱头，201、卡口B，3、修缮拱体，301、矩形槽，4、银锭榫，5、U型榫，6、上部拱口，7、拱口，8、燕尾卯口A，9、燕尾卯口B，10、L型卯口A，11、L型卯口B，12、平出，13、上留，14、下刹，15、拱眼，16、拱头。具体实施方式如图2、3所示，一种古建筑上开口单材拱的拱口加固修缮结构，未修缮前的单材拱由两侧的拱头16，以及拱头16之间的拱口7组成，在拱头16上设有拱眼。修缮后的结构由左修整拱头1、右修整拱头2、修缮拱体3、U型榫5和银锭榫4组成，左修整拱头1和右修整拱头2对称设置，左修整拱头1和右修整拱头2之间设有上部拱口6，上部拱口6的宽度与拱口7宽度相等，修缮拱体3为设置左修整拱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种古建筑上开口单材拱的拱口加固修缮结构，其特征在于：由左修整拱头（1）、右修整拱头（2）、修缮拱体（3）、U型榫（5）和银锭榫（4）组成，左修整拱头（1）和右修整拱头（2）对称设置，左修整拱头（1）和右修整拱头（2）之间设有上部拱口（6），上部拱口（6）的宽度与拱口（7）宽度相等，修缮拱体（3）为设置左修整拱头（1）和右修整拱头（2）下方的一条宽度不变的长条型修缮木构件；在左修整拱头（1）的下刹部位开设一个用于放置修缮拱体（3）一端的卡口A（101），在右修整拱头（2）的下刹部位开设一个用于放置修缮拱体（3）另一端的卡口B（201），修缮拱体（3）的两端分别与卡口A（101）和卡口B（201）相匹配，从拱口（7）至单材拱端部方向，卡口A（101）和卡口B（201）从拱口（7）延伸至平出未端，从拱头的前侧至后侧方向，卡口A（101）贯通左修整拱头（1）的前后两侧，卡口B（201）贯通右修整拱头（2）的前后两侧，在修缮拱体（3）的中部开设一条贯通修缮拱体（3）前后两侧的矩形槽（301），矩形槽（301）的宽度与拱口（7）的宽度相等，矩形槽（301）与上部拱口（6）相对齐，矩形槽（301）与上部拱口（6）的高度之和与拱口（7）的高度相等，在矩形槽（301）的左右两侧的修缮拱体（3）的上表面分别开设一条燕尾卯口A（8），在左修整拱头（1）和右修整拱头（2）的下表面分别开设一条与燕尾卯口A（8）对应设置的燕尾卯口B（9），与燕尾卯口A（8）和燕尾卯口B（9）组合成的燕尾卯口相匹配银锭榫（4）插入燕尾卯口内，将左修整拱头（1）和右修整拱头（2）固定在修缮拱体（3）的两端；在左修整拱头（1）与右修整拱头（2）的前后两侧均开设有L型卯口A（10），在左修整拱头（1）与右修整拱头（2）相接合的修缮拱体（3）两端的前后两侧均开设有L型卯口B（11），L型卯口B（11）与L型卯口A（10）对应设置，并拼合成U型卯口，与U型卯口相匹配的U型榫（5）榫接入U型卯口内，将左修整拱头（1）、右修整拱头（2）和修缮拱体（3）在左右水平方向拉结为一体。...

【技术特征摘要】
1.一种古建筑上开口单材拱的拱口加固修缮结构，其特征在于：由左修整拱头（1）、右修整拱头（2）、修缮拱体（3）、U型榫（5）和银锭榫（4）组成，左修整拱头（1）和右修整拱头（2）对称设置，左修整拱头（1）和右修整拱头（2）之间设有上部拱口（6），上部拱口（6）的宽度与拱口（7）宽度相等，修缮拱体（3）为设置左修整拱头（1）和右修整拱头（2）下方的一条宽度不变的长条型修缮木构件；在左修整拱头（1）的下刹部位开设一个用于放置修缮拱体（3）一端的卡口A（101），在右修整拱头（2）的下刹部位开设一个用于放置修缮拱体（3）另一端的卡口B（201），修缮拱体（3）的两端分别与卡口A（101）和卡口B（201）相匹配，从拱口（7）至单材拱端部方向，卡口A（101）和卡口B（201）从拱口（7）延伸至平出未端，从拱头的前侧至后侧方向，卡口A（101）贯通左修整拱头（1）的前后两侧，卡口B（201）贯通右修整拱头（2）的前后两侧，在修缮拱体（3）的中部开设一条贯通修缮拱体（3）前后两侧的矩形槽（301），矩形槽（301）的宽度与拱口（7）的宽度相等，矩形槽（301）与上部拱口（6）相对齐，矩形槽（301）与上部拱口（6）的高度之和与拱口（7）的高度相等...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建华，
申请(专利权)人：洛阳理工学院，
类型：发明
国别省市：河南,41