提升古建筑砖柱稳定性的装置及其承载力确定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提升古建筑砖柱稳定性的装置及其承载力确定方法，古建筑包括砖柱和砖柱顶部的木梁，该提升古建筑砖柱稳定性的装置包括：U形卡、拉索、锚固件和销轴；其中，砖柱的两侧均设置有一根或多根拉索，拉索的一端通过销轴与位于木梁内侧下方的锚固件铰接，拉索的另一端绕过砖柱顶部并放置于木梁上的U形卡中，对拉索施加预拉力后，拉索的另一端与位于木梁外侧下方的锚固件固定铰接，锚固件固定于与古建筑不相关的结构上；U形卡设置在木梁的顶部，并依靠拉索施加预拉力对U形卡产生压力以与木梁贴紧。本发明专利技术的装置既不破坏原有古建筑砖柱结构，同时又能够提升原有结构水平承载能力,实现了对文物建筑修缮保护最小干预且可逆的原则。

【技术实现步骤摘要】
提升古建筑砖柱稳定性的装置及其承载力确定方法
本专利技术涉及古建筑砖石质砌体结构安全稳定领域，具体涉及一种提升古建筑砖柱稳定性的装置及其承载力确定方法。
技术介绍
砖石质古建筑材料老化，砌块与砌块间粘结力较小，甚至有的石质古建筑采用干砌方式，砌块间没有砂浆，抵抗水平荷载主要依靠砌块界面摩擦力及砌块间的粘结力，具有非线性离散体特征，可见古建筑砌体结构承载机理与现代砌体结构明显不同，因此，采用现代结构技术来评估砖石质古建筑结构承载力是不科学的。目前许多针对古建筑安全稳定的加固装置及方法只注重弹性阶段安全性，而忽视了古建筑从加载至破坏全过程的结构力学特性，无法充分揭示古建筑在各阶段的受力特性，不能满足对古建筑在各阶段荷载或变形下的安全性要求，如论文《砖石古塔抗震性能计算》西北地震学报，第33卷增刊，2011年8月。另一方面，古建筑修缮、加固、维护应尽量保持古建筑的原有风貌，以确保历史信息的原真性，目前采取的防震方法难以实现最小干预文物本体的原则，均对文物本体进行了一定的干预，如专利技术专利CN104153596B公开的砖石古塔整体抗震加固方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升古建筑砖柱稳定性的装置，其中，古建筑包括砖柱和所述砖柱顶部的木梁，其特征在于：所述提升古建筑砖柱稳定性的装置包括：U形卡、拉索、锚固件和销轴；/n其中，所述砖柱的两侧均设置有一根或多根拉索，所述拉索的一端通过所述销轴与位于所述木梁内侧下方的锚固件铰接，所述拉索的另一端绕过砖柱顶部并放置于所述木梁上的U形卡中，对所述拉索施加预拉力后，所述拉索的另一端与位于所述木梁外侧下方的锚固件固定铰接，所述锚固件固定于与古建筑不相关的结构上；/n并且其中，所述U形卡设置在所述木梁的顶部，并依靠所述拉索施加预拉力对所述U形卡产生压力以与所述木梁贴紧。/n

【技术特征摘要】
1.一种提升古建筑砖柱稳定性的装置，其中，古建筑包括砖柱和所述砖柱顶部的木梁，其特征在于：所述提升古建筑砖柱稳定性的装置包括：U形卡、拉索、锚固件和销轴；
其中，所述砖柱的两侧均设置有一根或多根拉索，所述拉索的一端通过所述销轴与位于所述木梁内侧下方的锚固件铰接，所述拉索的另一端绕过砖柱顶部并放置于所述木梁上的U形卡中，对所述拉索施加预拉力后，所述拉索的另一端与位于所述木梁外侧下方的锚固件固定铰接，所述锚固件固定于与古建筑不相关的结构上；
并且其中，所述U形卡设置在所述木梁的顶部，并依靠所述拉索施加预拉力对所述U形卡产生压力以与所述木梁贴紧。


2.根据权利要求1所述的提升古建筑砖柱稳定性的装置，其特征在于：所述U形卡的内表面进行粗糙处理，使所述U形卡与所述木梁接触面的摩擦系数不小于0.3，所述U形卡布置于砖柱顶与木梁相交处的两侧，所述U形卡开口向下，所述U形卡的形状依据木梁的截面形状设置为U形或与木梁贴紧的形状。


3.根据权利要求2所述的提升古建筑砖柱稳定性的装置，其特征在于：所述U形卡的两个角部上在所述拉索弯折处设置有夹具，所述夹具上表面的中间位置沿所述拉索布置方向设置有弧形凹槽，所述夹具的弧形凹槽的曲率半径为30-200mm，所述拉索放置于所述夹具的弧形凹槽内，并且当对所述拉索施加预拉力后，通过盖板盖住所述夹具的弧形凹槽内的部分拉索，所述盖板通过螺栓与所述夹具及所述U形卡固定连接。


4.根据权利要求3所述的提升古建筑砖柱稳定性的装置，其特征在于：所述盖板内也设置有弧形凹槽，所述盖板的弧形凹槽的曲率半径与所述夹具的弧形凹槽的曲率半径相同，并且当所述盖板与所述夹具固定连接后，所述盖板的弧形凹槽和所述夹具的弧形凹槽组成了放置所述拉索的孔道，所述孔道的直径比所述拉索的直径大1-2mm。


5.根据权利要求1所述的提升古建筑砖柱稳定性的装置，其特征在于：所述拉索的两端均设置有拉索连接耳板，所述拉索通过所述销轴、所述拉索连接耳板与固定于混凝土基础上的锚固件铰接连接。


6.根据权利要求5所述的提升古建筑砖柱稳定性的装置，所述锚固件包括钢板、锚固件连接耳板和锚筋，所述钢板顶面设置有所述锚固件连接耳板，底面设置有锚筋，所述锚固件通过锚筋固定于混凝土基础上。


7.一种提升古建筑砖柱稳定性的装置的全过程水平承载力确定方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.采用无损或微损检测手段，得到古建筑材料的相关力学参数，并采用现场测量技术和/或三维扫描技术得到古建筑结构的几何尺寸信息；
S2.利用步骤S1获得的古建筑相关力学参数及几何尺寸信息，建立古建筑仿真分析模型；
S3.对所述古建筑仿真分析模型进行水平承载全过程计算；
S4.根据步骤S3计算得到的砖柱顶部水平荷载F与水平变形S的关系曲线，得到砖柱F-S曲线上的三个性能点，其中三个性能点包括砖柱的最大线性水平承载力性能点、砖柱的水平承载力屈服点和砖柱的破坏点；
S5.根据步骤S4的方法得到的砖柱F-S曲线的三个性能点，确定U形卡与木梁间相对位移在性能点处应满足下列要求：①最大线性水平承载力性能点处，所述U形卡与木梁间不能发生相对位移；②水平承载力屈服点处，U形卡与所述木梁间发生相对位移u≤5mm；③破坏点处，所述U形卡与所述木梁间发生相对位移u≤10mm；若不满足上述任意一个条件，应增加所述U形卡与所述木梁的接触面积和/或加大所述U形卡与所述木梁间的摩擦系数，并直接返回至步骤S4，直至满足上述要求；确定拉索承受的拉应力在三个性能点处应满足下列要求：①最大线性水平承载力性能点处，拉索承受的拉应力σ应满足0＜σ≤0.4σu，σu为拉索抗拉强度极限值；②水平承载力屈服点处，拉索承受的拉应力σ应满足0＜σ≤0.6σu；③破坏点处，拉索承受的拉应力σ应满足0＜σ≤0.8σu；若不满足上述任意一个条件，则应加大拉索直径，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛家琪，马伯涛，刘鑫刚，刘金泰，
申请(专利权)人：中国航空规划设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11