对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法 【技术领域】
本发明属于对未防灾设防或已进行防灾设防但达不到设防标准的建筑物进行加固的技术领域，尤其涉及一种对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法。
背景技术
众所周知，我国是地震、洪水、风暴等自然灾害多发国家。实践表明，我国自然灾害的受灾地区主要集中在广大农村和乡镇。而在农村仍有很多房屋整体上采用木构架(如穿斗木构架、木柱木屋架和木柱木梁构架)而非钢筋混凝土结构。该木构架包括多根木柱；该种木构架房屋的墙体采用土坯围护或夯土围护(俗称干打垒或板打墙)而成；该种木构架房屋的屋盖系统主要由椽条、檩条等构件组成，有的屋盖系统还包括木梁。根据有无屋架该种木构架房屋可以分为无屋架的平顶房屋和有屋架的坡顶房屋两种。上述平顶房屋和坡顶房屋的形状有所不同，例如坡顶房屋还包括山尖墙。
由于上述木构架房屋在墙体和木构架之间未作任何防灾措施，使得现有木构架房屋的墙体在遭遇到地震、台风等自然灾害袭击时，墙体特别容易外闪倒塌，而且由于现有木构架房屋屋盖系统的构件之间、屋盖与木构架之间节点连接不牢固，屋盖也特别容易损坏或塌落，从而会造成严重的人员伤亡和经济损失。
【发明内容】
为了解决上述问题，本发明公开了一种对现有木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法，用来加强墙体与木构架之间的拉接，使房屋的水平荷载承受能力增强，以防止墙体因遭受自然灾害而造成的外闪倒塌，防止屋盖系统塌落，减少由此造成的人员伤亡和经济损失。
本发明提供了一种对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法，该防灾加固方法包括：
S01：在木构架生土围护墙房屋的墙体内外两侧分别对称地设置至少一道角钢带；
S02：使用多个穿墙螺栓穿过所述墙体将分别对称设置在所述墙体内外两侧的角钢带连接固定以使得所述墙体内外两侧的角钢带将所述墙体夹紧，在所述墙体内部有木柱的位置所述穿墙螺栓紧靠所述木柱穿过。
作为优选，所述S01步骤包括：在位于檐口高度的墙体内外两侧分别对称地设置一道角钢带。
作为优选，所述S01步骤还包括：在位于1/2左右墙体高度的墙体内外两侧分别对称地设置一道角钢带。
作为优选，所述S01步骤还包括：在位于檐口高度和地面之间的墙体内外侧分别对称地设置间距大致相等的多道角钢带。
作为优选，当所述木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋时，所述防灾加固方法还包括：在墙体顶部的檩条和位于檐口高度的墙体内侧的角钢带之间对称地设置两条斜撑角钢，所述两条斜撑角钢的一端通过穿过所述檩条的螺栓固定在所述檩条上，另一端固定在位于檐口高度的墙体内侧的角钢带上。
作为优选，当所述木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋时，所述防灾加固方法还包括：使用扒钉连接位于墙体顶部的木垫板(或称为木圈梁)和墙体顶部的檩条(或称为龙骨)。
作为优选，当所述木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋且屋盖系统中存在布置方向垂直的两个檩条时，所述防灾加固方法还包括：使用扁钢连接所述两个檩条布置方向垂直的屋盖系统。
作为优选，当所述木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋时，所述防灾加固方法还包括：采用木夹板和螺栓将木柱与木梁连接牢固；当所述木构架生土围护墙房屋为有屋架的坡顶房屋时，所述防灾加固方法还包括：采用木夹板和螺栓将木柱与屋架连接牢固。
作为优选，当所述木构架生土围护墙房屋为有屋架的坡顶房屋时，所述防灾加固方法还包括：采用墙揽将山尖墙与屋盖系统的杆件连接牢固，其中，所述墙揽由角铁、梭形铁件或木条制成。
作为优选，当所述木构架生土围护墙房屋为有屋架的坡顶房屋时，所述防灾加固方法还包括：在两榀屋架之间用竖向剪刀撑拉接牢固。
作为优选，当所述木构架生土围护墙房屋为有屋架的坡顶房屋时，所述防灾加固方法还包括：采用木夹板和螺栓连接屋架或木梁上的对接檩条，当所述檩条端部采用燕尾榫时采用扒钉连接。
本发明提供的对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法，通过在墙体的内外两侧分别对称地设置至少一道角钢带，大大增强了墙体与木构架之间的拉接，从而有效防止墙体外闪倒塌；并且本发明还通过采用斜撑角钢、扒钉、扁钢、木夹板与螺栓、墙揽等构件对木构架和/或屋盖系统节点处进行了重新加固，从而有效地增强了该木构架房屋整体的安全性。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的一种对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法的流程示意图；
图2为图1中所述的木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋时采用所述的防灾加固方法加固后房屋的正视示意图；
图3为图1中所述的木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋时采用所述的防灾加固方法加固后的房屋的后视示意图；
图4为图1中所述的木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋时采用所述的防灾加固方法加固后的房屋的左视示意图；
图5为图1中所述的木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋时采用所述的防灾加固方法加固后的房屋的右视示意图；
图6为本发明实施例中用于托住斜撑角钢的角钢结构示意图；
图7为本发明实施例中采用斜撑角钢连接檩条和位于檐口高度的墙体内侧的角钢带的正面结构示意图；
图8为本发明实施例中采用斜撑角钢连接檩条和位于檐口高度的墙体内侧的角钢带的侧面结构示意图；
图9为本发明实施例中使用扁钢连接存在两个檩条布置方向垂直的屋盖系统的俯视结构示意图；
图10为图9中沿A-A’的剖视示意图；
图11为本发明实施例中使用角铁墙揽将山尖墙与屋盖系统杆件进行连接的结构示意图；
图12为采用振动台试验对使用本发明实施例所述的防灾加固方法加固后房屋进行抗震测试后房屋正视面效果示意图；
图13为采用振动台试验对使用本发明实施例所述的防灾加固方法加固后房屋进行抗震测试后房屋后视面效果示意图；
图14为采用振动台试验对使用本发明实施例所述的防灾加固方法加固后房屋进行抗震测试后房屋左视面效果示意图；
图15为采用振动台试验对使用本发明实施例所述的防灾加固方法加固后房屋进行抗震测试后右视面效果示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法的流程示意图。如图1所示，该防灾加固方法包括：
S01：在木构架生土围护墙房屋的墙体内外两侧分别对称地设置至少一道角钢带；
本步骤中，所述角钢带为一道时，该角钢带最好分别对称地设置在檐口高度的墙体的内外两侧上，以便能更好地增强木构架与墙体之间的拉接，增强墙体的抗灾能力。当然，该角钢带也可设置在位于大致1/2墙体高度的墙体内外两侧。当所述角钢带为两道时，其中一道角钢带分别对称地设置在檐口高度的墙体内外两侧，另外一道角钢带分别对称地设置在位于檐口高度和地面之间的大致1/2墙体高度处。当角钢带为三道以上时，其中一道角钢带分别对称地设置在檐口高度的墙体的内外两侧处，则其它的角钢带大致均匀(间距大致相等)地分别对称地设置在位于檐口高度和地面之间的墙体的内外侧。本实施例中，所述角钢带道数的选择，本领域技术人员可以根据房屋檐口高度进行自由选择。例如，当房屋檐口高度小于等于3.6m时，所述角钢带道数可为两道，即，在檐口高度处和大致1/2墙高处的墙体内外侧分别对称地加设两道角钢带；当房屋檐口高度大于3.6m时，所述角钢带道数可为三道以上，即，最好在墙体内外侧沿墙高加设三道以上角钢带。
S02：使用多个穿墙螺栓穿过所述墙体将分别对称设置在所述墙体内外两侧的角钢带连接固定以使得所述墙体内外两侧的角钢带将所述墙体夹紧，在所述墙体内部有木柱的位置所述穿墙螺栓紧靠所述木柱穿过。
本步骤中，在对对称地设置在墙体内外两侧的角钢带进行固定时使用穿墙螺栓来固定，由于木构架的存在，在墙体内部有木柱的位置穿墙螺栓应在木柱两侧贴近(紧靠)柱边的地方穿设，以达到更好的加固效果。
下面以所述的木构架生土围护墙房屋为无屋架的平顶房屋(该平顶房屋的房间数为两间)，并对该平顶房屋加设三道角钢带为例进行说明。如图2至图5分别是该平顶房屋在使用上述防灾加固方法加固后的示意图，为了能更好地示出该平顶房屋的整体结构，图中还示出了中间墙体的位置。即，图2至图5中边缘的实线和与该实线邻近的虚线之间为一道墙体，且在图2和图3中里面的两条虚线之间也为一道墙体(例如，图2和图3中共示出了三道墙体，图4和图5中共示出了两道墙体)。首先，在平顶房屋的墙体内外两侧分别对称地设置了三道角钢带11；然后，使用多个穿墙螺栓12穿过墙体将所述三道角钢带11固定(在位于檐口高度的墙体内外两侧分别对称地设置一道角钢带)，以使得墙体内外两侧的角钢带11能够将墙体加紧，有效地防止该平顶房屋墙体因自然灾害而造成的外闪倒塌。
为了加强木构架生土围护墙房屋的屋盖系统各构件之间，及所述屋盖系统与木构架之间的连接，使该房屋成为一个牢固的整体，本发明实施例还给出以下几种加固屋盖系统各构件之间连接的方法及屋盖系统与木构架之间的连接方法。
下面给出实现对无屋架的平顶房屋的屋盖系统各构件之间，及屋盖系统与木构架之间进行防灾加固的方法：
本发明实施例，可以使用扒钉连接位于墙体顶部的木垫板和墙体顶部的檩条。
本发明实施例，还可以在墙体顶部的檩条和位于檐口高度的墙体内侧的角钢带之间对称地设置两条斜撑角钢，该两条斜撑角钢的一端通过穿过檩条的螺栓固定在檩条上，另一端固定在位于檐口高度的墙体内侧的角钢带上(可以通过焊接等方式固定)。其中，仍以图2至图5中所示的已经加固的房屋为例。则图6为本发明实施例中用于托住斜撑角钢的角钢结构示意图；图7为本发明实施例中采用斜撑角钢连接檩条和位于檐口高度的墙体内侧的角钢带的正面结构示意图；图8为本发明实施例中采用斜撑角钢连接檩条和位于檐口高度的墙体内侧的角钢带的侧面结构示意图。如图6至图8所示，在墙体顶部的檩条13和位于檐口高度的墙体内侧的角钢带之间对称地设置两条斜撑角钢14，该两条斜撑角钢14的一端通过穿过檩条13的螺栓15固定在檩条13上，另一端固定在位于檐口高度的墙体内侧的角钢带上。其中，所述两条斜撑角钢14的另一端可通过角钢16与位于檐口高度的墙体内侧的角钢带焊接在一起。
图9为本发明实施例中使用扁钢连接存在两个檩条布置方向垂直的屋盖系统的俯视结构示意图；图10为图9中沿A-A’的剖视图。如图9和图10所示，在屋盖系统中存在布置方向垂直的两个檩条18、19时，所述防灾加固方法还包括：使用扁钢17(钢板)连接所述两个檩条18、19布置方向垂直的屋盖系统。即在屋盖系统顶部加设扁钢17，并使用螺栓将扁钢17与檩条18、19分别固定。
本实施例中，防灾加固方法还可为采用木夹板和螺栓将木柱与木梁连接牢固。
下面给出对有屋架的坡顶房屋的屋盖系统的各构架之间，及屋盖系统与木构架之间进行防灾加固的方法：
本实施例中，该防灾加固方法为：可采用木夹板和螺栓将木柱与屋架连接牢固。
本实施例中，该防灾加固方法还可为：采用墙揽将山尖墙与屋盖系统的杆件之间连接牢固，以防止山尖墙外闪倒塌，所述墙揽可以采用角铁、梭形铁件或木条等制成。如图11所示，角铁墙揽20通过一头为扁形的螺栓21与檩条13进行连接。
本实施例中，该防灾加固方法还可为：在两榀屋架之间使用竖向剪刀撑对屋架进行拉接牢固。
本实施例中，该防灾加固方法还可为：采用木夹板和螺栓连接屋架或木梁上对接檩条，当所述檩条端部采用燕尾榫时采用扒钉连接屋架或木梁上对接檩条。
下面采用模型振动台试验对木构架生土围护墙房屋模型使用上述防灾加固方法进行整体加固后的抗震能力进行了测试，其中，对木构架生土围护墙房屋的防灾加固方法包括：在墙体内外两侧分别对称地加设了三道角钢带；及对该木构架生土维护墙房屋的屋盖系统各构件之间，及屋盖系统与木构架之间进行了加固。包括在布置方向互相垂直的檩条上增设扁钢带、在檩条与加固墙顶用的角钢带之间增设斜撑角钢、采用扒钉对墙体顶部的木垫板与檩条进行连接以及采用木夹板和螺栓对木柱和木梁进行连接等。如图12至图15所示(附图中带圈的序号表示加载级数，旁边的数字表示该加载级数下产生的裂缝宽度(单位为：mm)，括号中的数字表示试验结束后最终的裂缝宽度)，可得到如下结论：
1、加固后的木构架生土围护墙房屋模型具有良好的抗震性能。例如，输入台面峰值加速度0.08g(相当于6度中震)时，该房屋模型保持完好；输入台面峰值加速度0.16g(相当于7度中震)时，只有少数细微裂缝出现；输入台面峰值加速度0.25g(相当于7度中震)至0.41g(相当于8度中震)时，裂缝逐渐开展并增多，破坏加重；最后一级输入台面峰值加速度0.49g(相当于8.5度中震)时墙体开裂严重，但墙体没有产生局部倒塌，该房屋模型各构件也没有出现不可修复的严重破坏。
2、通过对模型振动台试验中图12至图15中的数据，可得该房屋模型的动力特性及动力反应，即，随着地震级数加大，房屋模型刚度逐渐降低，频率下降，阻尼比上升，说明房屋模型本身的木柱、木梁等构件和上述加固构件一起达到了耗能作用。例如，在输入台面峰值加速度0.49g(相当于8.5度中震)时，X向(纵向)和Y向(横向)的最大层间位移角分别为1/173和1/135，对应的房屋模型的屋顶的水平位移分别为12.43mm和15.93mm，说明加固构件使房屋模型有较强的抗倒塌能力。
3、模型振动台试验过程中，模型各加固构件的节点处没有发生明显破坏。这说明采用本发明实施例提供的防灾加固方法可以较大程度地提高房屋模型的整体性和抗震能力。使7度(地面峰值加速度0.10g)地震即可产生较严重破坏的此类房屋，在地面峰值加速度0.30g(相当于8度半)时仍未发生不可修复的严重破坏。使抗震能力提高了1.5度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为落在本发明的权利要求所要求的保护范围之内。