一种摇摆胶合木框架-夯土墙混合墙体及施工工艺

1.本发明属于传统土建筑夯土墙结构技术领域，特别涉及一种摇摆胶合木框架-夯土墙混合墙体及施工工艺。


背景技术：

2.夯土房屋是以层层夯实的生土墙作为主要承力构件的建筑。夯土墙不仅有较好的承重性能，而且其建筑具有保温、隔热、隔音、防火等优点。目前在我国广大的农村地区仍然存在不少的夯土墙砌筑成的房屋，因其独特的建筑需求和风格，夯土建筑具有鲜明的地方特色与民族特色，饱含浓厚的乡土历史和文化气息，是我国传统民居的重要组成部分。同时，与现代建材相比，夯土墙建筑蕴含着丰富的生态思想，是最符合生态原则的建筑。随着全国各地旅游景点的陆续开发，以及新农村建设的进一步开展，现代夯土民居作为可以传承我国传统文化的建筑形式，越发受到国内设计者的关注。
3.通过对墙体结构方面的加工和改良，可以极大地改善夯土建筑因材料的限制，导致夯土墙体的承载力不足，抗震性能较差等缺陷。现有的夯土墙体的改良和加固方法多以混凝土、钢筋、砖石等现代建筑材料以增加夯土墙的承载能力。这样的改良方式一方面增大了夯土墙自重，使得夯土墙内部的抗剪能力降低；另一方面，夯土建筑失去了方便取材、施工工期短和建设能耗低等优势。
4.因此，考虑到“可持续发展”的建设理念，构筑便于人力施工、可就地取材、安全耐久的适宜性生土结构住宅，针对于传统夯土结构的不足，需要构建一种现代夯土结构体系，在保持现有夯土结构优势的基础上，结合胶合木结构体系的优势，提高夯土结构的承载力、改善墙体的脆性破坏及建筑结构抗震等方面的性能。


技术实现要素：

5.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摇摆胶合木框架-夯土墙混合墙体及施工工艺，一方面充分发掘新型生土材料的环保特性和多元的材料的组合优势，将生土与胶合木相结合，为生土结构的发展提供新思路；同时，从绿色建材的可持续发展等角度出发，土木建材不会产生建材垃圾，能够作为解决生态建筑节能问题的可行途径。另一方面，木框架和构造柱能有效地提高夯土墙的抗剪承载力和抗侧刚度，胶合木框架和构造柱之间协同配合，改变了原夯土墙体的裂缝发展趋势和破坏形态，有效地抑制通缝的形成，提升了夯土墙体的抗震性能。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.一种摇摆胶合木框架-夯土墙混合墙体，包括夯土墙1、胶合木框架2、柱脚3、梁柱节点4、竖向的木质构造柱5及基础6，所述竖向的木质构造柱5布设在夯土墙1内，且在夯土墙1内部中轴线处沿墙体的长度方向阵列分布，其中木质构造柱5为圆柱体木条埋入夯土墙中，两端分别深入胶合木框架2的木梁和基础6，木质构造柱5顶端及四周与木梁之间并非直接接触，留有一定间隙。
8.所述柱脚3节点处木柱直接套入钢制柱靴内，钢制柱靴为底部扩展的方型钢管，采用q235的方形钢板焊接而成，方型钢管是由四块8mm厚的钢板围合而成，高度150mm，边长200mm，可确保胶合木框架2的柱子套入其中，在底部焊接一块20mm厚的矩形钢板做底板，边长360mm
×
240mm，将方型钢管焊接在与矩形钢板轴心重合的位置，底板外伸的部分即为扩展的翼缘，在两侧扩展的翼缘上留有直径20mm的孔洞，该孔洞可通过直径为18mm的螺栓将钢制柱靴4与预留有孔洞的基础3相连接，为增强方型钢管的稳定性，在钢管外侧和翼缘之间焊加劲肋做加强构造，(说明：钢制柱靴的尺寸可根据实际采用的木框架尺寸进行具体的调整)所述梁柱节点4为两块厚度为10mm的钢板焊接而成的普通“t型”钢制节点板，其上开有直径为12mm的孔洞，通过直径为10mm的螺栓、“t型”钢制节点板将木柱与木梁相连接。
9.所述梁柱节点4包括钢制节点板7和螺栓8连接的梁柱节点，钢制节点板7采用q235的方形钢板焊接而成，采用两块长宽与框架木梁的截面相同、厚10mm的方形钢板焊接呈“t型”做节点板，胶合木框架2的木框架梁柱通过该t型节点板连接：钢制节点板7两侧翼缘各预留3个孔洞，通过螺栓8与木框架柱固定，腹板预留6个均匀排布的孔洞，通过螺栓8与框架梁固定。
10.所述木质构造柱5为直径50mm的圆柱形胶合木柱，木质构造柱5在夯土墙1体的内部中轴线处，沿墙体的长度方向阵列分布，两端深入基础6及木梁预先留有的孔洞中，其中，深入基础30mm，深入木梁70mm，且木梁上预留的孔洞为60mm直径，75mm深度的孔洞，确保了木质构造柱5顶端及四周与木梁之间并非直接接触，留有一定间隙。
11.一种摇摆胶合木框架-夯土墙混合墙体的施工工艺，包括以下步骤；
12.第一步，材料准备：
13.a、根据所要夯筑的夯土墙1的尺寸，确定墙体所需的土料方量，土料为质量比5:2:3的黄土、中砂、碎石的混合料；
14.b、根据设计的胶合木框架2的尺寸，设计所需的圆木构造柱的数量及间距，并在木梁和基础6的对应位置上，按要求开孔；
15.c、基础6表面，与夯土墙1底部接触的部分做凿毛处理，与钢制柱靴接触的部分，根据墙体的尺寸要求在对应位置预埋钻孔的钢板；
16.第二步，夯筑前准备工作：
17.a、架设木框架，将钢制柱靴通过螺栓安装在基础6上预埋钢板所在的位置，并完成两侧框架木柱的安装和固定，将框架木柱套入柱靴内，木柱上梁柱节点处，提前将“t型”钢制节点板和垫板通过螺栓连接固定在木柱上并架设好木梁；
18.b、架设圆木木质构造柱5及木梁，将木质构造柱5架设入基础预先开好的的凹槽中，为了确保构造柱能保持在预期的位置，先架设木梁，木质构造柱5深入木梁的孔洞中,在构造柱四周的间隙中，临时卡入小木楔做固定；
19.c、架设模板：
20.首先，固定端板，考虑到气动夯锤的冲击力影响，端板采用强度较高的竹胶板，厚度为100mm，板的高度和宽度与夯土墙1的高厚相同，确保了夯土墙1的厚度，将端板与木柱贴合安置，竹胶板通过胶带和尼龙线缠绕固定在木柱内侧，待夯筑完成后，胶带和尼龙线用剪刀清除即可；
21.两侧模板为高度1米的镁铝合金模板，模板随夯筑高度可做叠加，利用六组螺杆和
金属卡扣，将两侧模板紧紧加持在墙身位置的两侧；
22.第三步，夯土墙体夯筑：
23.a、采用气动夯锤进行夯筑，夯锤的接触面尺寸为100mm
×
100mm，为保证每层夯筑密实度一致，每层填料的松铺厚度约为150mm，压实厚度为100mm；
24.b、夯筑步骤概况为四步，“倒”，在模板内倒入土料；“平”，将松散土整平，使土料在模板内分布平整；“量”，在钢尺上标注好150mm刻度，并插入土中，以控制松铺土料厚度为150mm；“夯”，先人工将土料踩实，再用气动夯锤进行进一步地反复夯击使土层夯实至100mm厚度；
25.c、再次向模板内加入土料，重复上述a、b步骤，向上继续夯筑下一层土层；
26.d、在夯筑至夯土墙层高的1/2时，为确保顺利夯筑至顶层并不会损坏木梁，将木梁卸下，以相同长度的钢管支撑替换木梁，将圆木构造柱和钢管用胶带缠绕固定，为了确保木柱始终垂直，防止夯筑过程中，因夯锤对土料的挤压导致木柱倾斜，利用斜向钢管支撑，架于木柱与地面之间将木柱的位置进行固定，待完成墙体夯筑封顶后，拆除支撑，处理就绪后，完成最后几层土层的夯筑；
27.第四步，“架梁”收尾
28.夯筑至设计高度后，将钢管支撑拆除并安装胶合木梁，木梁底面和夯土墙之间通过压实和缝隙填充，确保木梁与夯土墙顶面紧密接触。拆除模板，并修整夯土墙体表面；
29.第五步，墙体养护：
30.在阴凉干燥处自然风干，养护时间不少于一个月，当加工场地在室外环境情况下，用黑色防晒网布及防雨彩条布包裹做好防护。
31.本发明的有益效果：
32.1、本发明是将夯土墙与胶合木框架相结合，在夯土墙土体内，沿夯土墙纵向设置多根竖向圆柱体胶合木支撑，圆木支撑深入胶合木梁与基础。本发明通过胶合木框架和圆木支撑的约束，增强了夯土墙的整体性。
33.2、本发明在夯土墙内部布设圆木竖向支撑，在保证夯土墙自身强度的前提下，提高了夯土墙体的抗侧承载力，同时有效限制了墙体的裂缝发展，提高了夯土墙体的承载力和延性，从而达到提高夯土建筑抗震性能的目的。
34.3、本发明结构简单，操作性强，施工安全性高、周期短，且取材方便、成本低，经济性较好、易于掌握及推广，能够有效提高夯土墙承载力和抗震性能，保证居住安全。
附图说明
35.图1为本发明的结构示意图。
36.图2为本发明的胶合木框架的梁柱节点示意图。
37.图3为本发明的柱脚节点的示意图。
具体实施方式
38.下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
39.如图1所示，一种摇摆胶合木框架-夯土墙混合墙体，其中：包括夯土墙1、胶合木框架2、柱脚3、梁柱节点4、竖向的木质构造柱5及基础6。所述的胶合木框架2，其柱脚套入钢制
柱靴内3与地面基础通过螺栓连接，柱靴为底部扩展的柱形方钢管，高度150mm，内径宽度与木柱尺寸一致，底板在两侧扩展的翼缘上留有直径20mm的孔洞，通过直径为18mm的螺栓将柱靴与预留有孔洞的基础相连接。
40.所述的半刚性梁柱节点4是由钢制节点板和螺栓连接的梁柱节点，节点板4为两块厚度为10mm的方钢板焊接而成的普通“t型”钢制节点板，其上开有直径为12mm的孔洞，通过直径为10mm的螺栓、“t型”钢制节点板将木柱与木梁相连接。
41.所述的竖向木质构造柱5布设在夯土墙1内，且在夯土墙1内部中轴线处沿墙体的长度方向阵列分布，木质构造柱5为直径50mm的圆柱形胶合木柱埋入夯土墙中，两端分别深入木梁和基础，其中，深入基础30mm，深入木梁70mm。
42.构造柱5顶端及四周与木梁之间并非直接接触，留有一定间隙。两端深入基础及木梁预先留有的孔洞中，且木梁上预留的孔洞为60mm直径，75mm深度的孔洞，确保了构造柱顶端及四周与木梁之间留有一定间隙。
43.由于夯土墙是以木板作模，在模板内填粘土层层用杵夯实筑成的，层与层之间的连接处是夯土墙的薄弱地带，因此，在地震荷载作用下，夯土墙的表面会呈现层状裂缝。所述木质构造柱5的增设，与木框架协同配合，提升了墙体的抗侧性能和整体性，改善了墙体的破坏模式。在地震荷载作用下，夯土墙的破坏变为以剪切破坏为主的塑性破坏形式。
44.本发明还提供一种摇摆胶合木框架-夯土墙混合墙体的施工工艺。包括以下步骤：
45.第一步，材料准备
46.a、根据所要夯筑的夯土墙的尺寸，以土料质量比5:2:3的黄土、中砂、碎石的混合料的比例，确定墙体所需的土料方量。
47.b、根据设计的夯土墙体的尺寸，设计所需的圆木构造柱的数量及间距，并在木梁和基础的对应位置上，按要求开孔。本实例要夯筑的额墙体高度为2000mm，长度为3000mm，厚度为300mm，因此，需准备直径50mm的圆柱形胶合木柱2根。
48.c、基础宽度与墙体厚度保持一致，基础表面与夯土墙底部接触的部分做凿毛处理；与钢制柱靴接触的部分，根据墙体的尺寸要求，在对应位置预埋钻孔的钢板。
49.第二步，夯筑前准备工作
50.a、架设木柱。将钢制柱靴通过螺栓安装在基础上预埋钢板所在的位置，并完成两侧木柱、模板的安装和固定。将木柱套入柱靴内，木柱上梁柱节点处，提前将“t型”钢制节点板和垫板通过螺栓连接固定在木柱上。
51.b、架设圆木构造柱及木梁。将木质构造柱架设入基础预先开好的的凹槽中。为了确保构造柱能保持在预期的位置，先架设木梁，构造柱深入木梁的孔洞中。在构造柱四周的间隙中，临时卡入小木楔做固定。
52.c、架设模板。
53.端板，确保了夯土墙体的厚度，将端板与木柱贴合安置。考虑到气动夯锤的冲击力影响，端板采用强度较高的竹胶板，厚度为100mm。竹胶板通过胶带和尼龙线缠绕固定在木柱内侧，待夯筑完成后，胶带和尼龙线用剪刀清除即可。
54.两侧模板，为高度1米的镁铝合金模板，模板随夯筑高度可做叠加。利用六组螺杆和金属卡扣，将两侧模板紧紧加持在墙身位置的两侧。
55.第三步，夯土墙体夯筑
56.a、采用气动夯锤进行夯筑，夯锤的接触面尺寸为100mm
×
100mm。为保证每层夯筑密实度一致，每层填料的松铺厚度约为150mm，压实厚度为100mm。
57.b、夯筑步骤概况为四步。“倒”，在模板内倒入土料；“平”，将松散土整平，使土料在模板内分布平整；“量”，在钢尺上标注好150mm刻度，并插入土中，以控制松铺土料厚度为150mm；“夯”，先人工将土料踩实，再用气动夯锤进行进一步地反复夯击使土层夯实至100mm厚度。
58.c、再次向模板内加入土料，重复上述a、b步骤，向上继续夯筑下一层土层。
59.d、在夯筑至夯土墙层高的1/2时，为确保顺利夯筑至顶层并不会损坏木梁，将木梁卸下，以相同长度的钢管支撑替换木梁，将圆木构造柱和钢管用胶带缠绕固定。为了确保木柱始终垂直，防止夯筑过程中，因夯锤对土料的挤压导致木柱倾斜，利用斜向钢管支撑，架于木柱与地面之间将木柱的位置进行固定，待完成墙体夯筑封顶后，拆除支撑。处理就绪后，完成最后几层土层的夯筑。
60.第四步，“架梁”收尾
61.夯筑至设计高度后，将钢管支撑拆除并安装胶合木梁，确保木梁与夯土墙顶面紧密接触。拆除模板，并修整夯土墙体表面。
62.第五步，墙体养护
63.在阴凉干燥处自然风干养护，养护时间不少于一个月。当加工场地在室外环境情况下，用黑色防晒网布及防雨彩条布包裹做好防护。