一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置技术领域
本发明涉及一种古建筑木结构的榫卯节点的钢组合件加固装置，
属于古建筑木结构建筑保护和加固工程技术领域。
背景技术
古建筑木结构是我国的重要物质文化遗产，是古人留下的重要财
富，其建造法式、建造技术等独具一格，匠心独运。由于古代建造技
术并不属于文化范畴，所以除了《营造法式》和《清式营造则例》等
少数典籍存世之外，大部分的建造技艺都需要从建筑本身去追溯，因
此，对古建筑木结构进行保护具有重要意义。
传统的榫卯节点钢件加固方法一般都采约束节点变形的方法，从
而限制了榫卯节点的滑移变形。而木结构的榫卯连接构造是其重要的
抗震防线，榫卯节点属于半刚性节点，具有良好的耗能能力，限制榫
卯节点的滑移变形即改变原结构的传力机制。针对这种情况，可以通
过调整钢组合件的连接方式，使榫卯节点可以发生一定的滑移，当滑
移量较大时，再进行约束，从而充分发挥原结构的耗能能力，又对榫
卯节点进行保护。
本发明的目的是设计一种能够容许榫卯节点发生一定滑移的钢
组合件加固装置，可用于古建筑木结构的榫卯节点加固工程中。通过
在钢组合件的连接协同部分设计一定的间隙，使梁上加固件和柱上加
固件能够发生一定的相对变形(沿梁轴线方向)，从而容许榫卯节点
发生同样的相对滑移变形。同时，当滑移值连到间隙的上限值时，滑
移停止，梁上加固件和柱上加固件开始受力，保护榫卯节点不发生拔
出破坏。在安装完钢组合件加固装置后还可在其表面布置地仗层实现
隐蔽式加固的意图。
该加固装置对古建筑木结构的损伤较小、可拆卸，属于可逆式加
固技术范畴；在加固后还可做面层处理，属于可隐蔽式加固技术范畴；
既可以限制节点的滑移变形，防止拔榫破坏，又容许榫卯节点滑移耗
能，属于性能化加固技术范畴。因此，该加固装置具有广阔的应用空
间和重要的推广价值。
发明内容
本发明的目的在于针对古建筑木结构榫卯连接节点，设计一种可
以容许榫卯节点一定滑移的钢组合件加固装置，该加固装置具有构造
简单、安装方便、可拆卸、加固效果良好等特点，且安装后还可利用
面层装饰达到隐蔽式加固的目的。
为实现上述加固效果，本发明采用的技术方案如下：
一种古建筑木结构容许榫卯节点滑移的钢组合件加固装置，该装
置的古建筑木结构的榫卯节点由木框架梁1和木框架柱2构成，木框
架梁1固定在木框架柱2上。钢组合件加固装置主要由梁上加固件3、
柱上加固件4和构造板5组成。梁上加固件3由紧固件6和梁上紧固
件7固定在木框架梁1上，柱上加固件4由柱上紧固件8固定在木框
架柱上，构造板5由紧固件6固定在木框架梁1上。
所述的梁上加固件3固定在木框架梁1的节点附近，其厚度、沿
梁轴线方向的宽度、沿梁截面高的长度应根据梁上加固件3和柱上加
固件4协同抗弯和抗剪计算确定。其中，梁上加固件3和柱上加固件
4之间的连接协同部分沿梁轴线方向的长度和梁上加固件3沿梁截面
高度方向的长度应满足梁上加固件3和柱上加固件4协同抗弯的设计
要求；除连接协同部分外的梁上加固件3沿梁轴线方向的剩余长度和
梁上加固件3沿梁截面高度方向的长度，应满足梁上加固件3和柱上
加固件4协同抗剪的设计要求。
所述的柱上加固件4固定在木框架柱2的节点处，柱上加固件4
的中线与木框架梁1的轴线重合，柱上加固件4沿木框架梁1的轴线
方向上固定，柱上加固件4的厚度、沿木框架柱2轴线方向的宽度、
柱上有效锚固长度应根据梁上加固件3和柱上加固件4协同抗弯和抗
剪计算确定。其中，柱上加固件4沿柱轴线方向的宽度应满足梁上加
固件3和柱上加固件4协同抗弯的设计要求；柱上有效锚固长度应满
足满足梁上加固件3和柱上加固件4协同抗弯和抗剪的设计要求。所
述柱上有效锚固长度为柱上加固件4与木框架柱2连接段中真正参与
受力的部分的长度。
所述连接协同部分根据设计要求做成梯形或十字形或T形结构，
其沿梁轴线方向的净长应根据梁上加固件3和柱上加固件4协同抗弯
的设计要求确定；其沿梁高度方向的净长，应根据梁上加固件3和柱
上加固件4协同抗剪的设计要求确定。连接协同部分的间隙长度应根
据设计要求确定，该间隙值应小于榫长的1/4。所述沿梁轴线方向的
净长即沿梁轴线方向，梁上加固件3和柱上加固件4可接触并受力的
长度；所述沿梁高度方向的净长即沿梁高度方向，梁上加固件3和柱
上加固件4可接触并受力的长度；所述连接协同部分的间隙即梁上加
固件3和柱上加固件4沿梁轴线方向的间隙。
所述梁上加固件3和柱上加固件4为环向包裹构件后并沿表面布
置的结构，同时分别设置梁上紧固件7和柱上紧固件8，防止发生平
面外失稳。梁上紧固件7和柱上紧固件8的数量和型号应满足梁上加
固件3和柱上加固件4协同抗弯和抗剪的设计要求，即梁上紧固件7
和柱上紧固件8不应先于连接协同部分破坏。
所述构造板5采用紧固件6形式。构造板5覆盖连接协同部分，
且覆盖面积不宜小于连接协同部分面积的1/2。构造板5应具有可靠
的稳定性，并能够约束连接协同部分的钢板发生平面处变形。当安装
完加固装置后还要在其表面布置地仗层时，不应将预留的连接协同部
分的间隙填充，利用构造板5将梁上加固件3的预留槽口完全覆盖。
柱上加固板8的转折处根据设计需求选择设置加劲肋11，或者
在转折处附近设置柱上构造螺钉10。
本发明用于古建筑木结构的榫卯节点加固中，构造简单，安装方
便，便于拆卸，对原结构的损伤较小，成本较低，还可在安装后通过
地仗层等面层施工实现隐蔽式加固的意图。
附图说明
图1为可隐蔽式钢组合件加固装置用于边节点示意图。
图2为A-A截面图。
图3为显露式钢组合件加固装置用于中节点正视图。
图4为显露式钢组合件加固装置用于中节点俯视图。
附图标记说明：
1-木框架梁；2-木框架柱；3-梁上加固件；4-柱上加固件；5-构造
板；6-紧固件；7-梁上紧固件；8-柱上紧固件；9-梁上构造螺钉；10-
柱上构造螺钉；11-加劲肋。
具体实施方式
如图1和2所示，古建筑木结构的榫卯节点部分主要由木框架梁
1和木框架柱2构成。钢组合件加固装置主要由梁上加固件3、柱上
加固件4和构造板5组成。其中，梁上加固件3由紧固件6和梁上紧
固件7固定在木框架梁1上，柱上加固件4由柱上紧固件8固定在木
框架柱上，构造板5由紧固件6固定在木框架梁3上。
梁上加固件3和柱上加固件4的尺寸、柱上紧固件8和梁上紧固
件7的型号、数量等参数均根据设计要求确定。连接协同部分采用梯
形截面形式并预留出孔隙，构造板5覆盖面积大于连接协同部分面积
的1/2。
榫卯节点在水平力作用下，木框架梁1和木框架柱2会发生相对
变形，榫卯节点会出现滑移，当滑移量小于梁上加固件3和柱上加固
件4连接协同部分预留的间隙值时，榫卯节点可以自由滑移，耗散能
量；当榫卯节点的滑移变形达到该间隙值时，梁上加固件3和柱上加
固件4相互接触并分担水平力，防止榫卯节点继续滑移变形。最后以
梁上加固件3和柱上加固件4连接处钢板屈服为标志，加固装置损坏，
但尚未失效，一般来说以钢板剪切破坏或是紧固件剪切破坏为标志，
加固装置失效。
榫卯节点在框架平面内弯矩作用下，可由梁上加固件3和柱上加
固件4的连接协同部分相互咬合分担弯矩。最终以梁上加固件3和柱
上加固件4连接处钢板屈服为标增收，加固装置损坏。
当木框架梁1和木框架柱2的截面不够时，即不满足钢组合件加
固装置的锚固条件时，可采用图3和4所示的连接方式。木框架节点
由木框架梁1和木框架柱2构成。钢组合件加固装置主要由梁上加固
件3、柱上加固件4和构造板5组成。其中，梁上加固件3由梁上紧
固件7和梁上构造螺钉9固定在木框架梁1上，柱上加固件4由柱上
紧固件8和柱上构造螺钉10固定在木框架柱上，构造板5预焊于梁
上加固件3表面。
梁上加固件3和柱上加固件4的尺寸、柱上紧固件8和梁上紧固
件7的型号和数量、梁上构造螺钉9和柱上构造螺钉10的型号和数
量等参数均根据设计要求确定。连接协同部分采用“T”形截面形式并
预留出孔隙，构造板5覆盖面积大于连接协同部分面积的1/2。