[发明专利]生土窑居木拱肋加固系统及其施工工艺

说明书

技术领域：

本发明属于传统民居技术领域，具体涉及一种生土窑居木拱肋加固系统及其施工工艺。

背景技术：

生土窑居，指在原始土中经人工挖凿而形成的穴居居住形式。它是中国传统民居建筑中较为奇特的一类，被称为“人类古老居住建筑形态的活化石”；是人与大自然和谐共处的典型范例，是出现类型最早、分布较为广泛的传统民居，也是我国传统民居的主要代表形式之一，深藏于土层之中，充分利用了地下热能和覆土的储热能力，“冬暖夏凉”，具有保温、隔热、储能、调解洞室小气候的功能，最符合生态原则。

但是，生土窑居受外界自然条件及生土材料自身的性质影响，现役生土窑居均存在各种质量病害，其中以拱顶裂缝最为常见。当拱顶出现裂缝时，生土窑居拱顶土体之间的粘结力下降，容易发生土体局部脱落，若拱顶裂缝得不到有效控制会不断的扩大，最终会导致生土窑居拱顶的坍塌，俗称“冒顶”，将造成人员的伤亡和财产的巨大损失。

生土窑居拱顶裂缝产生的原因主要有以下几种：一是在土体自重应力作用下，生土窑居窑拱的合理拱轴线为悬链线，即，窑拱仅承受轴力而不承担弯矩和剪力，但是实际建造中窑拱往往凭经验随意成形，多为不规则的拱轴线，使得窑拱在土体自重应力作用下，不仅要承受轴力还要承受弯矩。在弯矩作用下，受拉侧窑拱容易出现裂缝；二是土体的干缩作用，生土窑居窑脊两侧的土体会向两侧收缩，使得窑脊处产生裂缝，且随着时间的迁移裂缝宽度逐渐扩大；三是生土窑居土体本身含有节理，随着温度湿度的变化，黄土层中节理的发育会导致裂缝增大。根据实地调研，在役的生土窑居大多存在裂缝，且裂缝的产生具有不确定性；目前缺乏行之有效、经济合理的治理措施。因此针对生土窑居窑室的裂缝问题，如何研发出加固效果好、施工简单、经济性强的措施成为了一个亟待解决的问题。

发明内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种生土窑居木拱肋加固系统及其施工工艺，它是沿生土窑居的窑室的进深方向，在生土窑居两侧的拱脚处各设置一根檩条，在窑室内设置立柱支撑檩条，在檩条上沿窑室的进深方向设置多个拱形椽子，形成一个空间木拱架结构，木拱架与窑室土拱协同工作，共同承受上部土体荷载，从而达到限制拱顶裂缝发展，增强拱顶的承载力，保证生土窑居使用寿命，保证居住安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种生土窑居木拱肋加固系统，其中：包括立柱、檩条及木拱架，生土窑居的窑室两侧，沿窑室的进深方向设置多个立柱，立柱上端设置檩条，檩条沿窑室的进深方向设置，且檩条设置在窑室两侧的拱脚处，檩条上设置有木拱架，木拱架支撑窑室的窑拱。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的拱架木拱架由三个弧形椽子榫卯连接而成，椽子为弧形曲木杆件。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的立柱为圆形木杆件，嵌入生土窑居的窑腿内，立柱底部嵌入地下，立柱顶部与檩条榫卯连接，立柱支撑檩条2。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的檩条为方形直木杆件，檩条与立柱、木拱架分别通过榫卯连接。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的檩条上设置有至少三个木拱架，三个木拱架沿檩条的长度方向均匀布置。

一种生土窑居木拱肋加固系统的施工工艺，其中：包括以下步骤：

第一步：施工前准备

a、根据生土窑居窑室要加固部分的长度，确定木拱架结构的数量，

b、根据窑室的宽度、窑腿的高度、窑顶的弧度并结合木拱架数量，确定檩条、木拱架、立柱的数目及尺寸；

c、在生土窑居的窑腿上，在立柱的安装位置开设立柱安装槽，并在立柱安装槽下端开挖基槽，沿生土窑居窑室的进深方向，在窑拱的拱脚位置开挖檩条安装槽；

d、根据生土窑居窑顶的弧度、窑室的宽度确定椽子数量、直径、长度、弯曲弧度；

e、对立柱、檩条及椽子进行加工，加工出榫卯连接用的榫头及榫眼；

第二步：构件拼装

a、将立柱放入基槽内并初步固定立柱；

b、将檩条安装在立柱顶端；

c、安装木拱架

先将木拱架两端的椽子分别安装在窑室两侧的檩条上，并用撑杆初步支撑固定；

将木拱架中部的椽子与木拱架两端的椽子连接，木拱架两端椽子及木拱架中部的椽子组成拱形结构，至此完成生土窑居木拱肋加固系统的施工。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第一步：施工前准备e中，立柱顶端设置半球形榫头，檩条底面设置半球形榫眼，立柱与檩条榫卯连接。