本實(shí)用新型涉及古建筑保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

中國(guó)是一個(gè)文明古國(guó)，作為中國(guó)文化的一部分，古城墻在我國(guó)建筑的發(fā)展史上占有極其重要的地位。同時(shí)，它在世界建筑史上獨(dú)樹(shù)一幟，形成了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)體系。古城墻經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然災(zāi)害和人為破壞，不可避免的會(huì)發(fā)生坍塌或者毀壞?，F(xiàn)有技術(shù)中，古城墻加固最常用的方法是內(nèi)填素土夯實(shí)，外包青磚的加固方法。這種加固方法只考慮到城墻外墻，沒(méi)有考慮到城墻受力最集中及最薄弱的城墻門(mén)洞，所以，加固后的城墻門(mén)洞依然不能避免出現(xiàn)薄弱區(qū)和應(yīng)力集中的現(xiàn)象，因此，時(shí)間一長(zhǎng)，必然會(huì)出現(xiàn)坍塌損壞。

現(xiàn)有的古城墻進(jìn)行修復(fù)加固只是將外墻或者土體進(jìn)行修復(fù)加固，并沒(méi)有考慮城墻的荷載和受力，尤其沒(méi)有考慮到城墻門(mén)洞的應(yīng)力集中現(xiàn)象，一旦發(fā)生地震破壞，垮塌損壞現(xiàn)象還會(huì)發(fā)生。同樣，仿古建筑中也沒(méi)有考慮門(mén)洞的特殊受力和側(cè)壁受壓現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種針對(duì)古建筑門(mén)洞的結(jié)構(gòu)，減少古建筑門(mén)洞的應(yīng)力集中的古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為：

一種古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)，采用上述任意一種古城墻門(mén)洞加固方法建造，其包括：位于城墻土體之內(nèi)的加固單元和縱梁；縱梁連接多個(gè)加固單元；加固單元包括兩根分別位于門(mén)洞兩側(cè)的豎直的立柱和位于門(mén)洞上方的橫梁，立柱下端貫穿城墻土體，橫梁連接同一加固單元的兩根立柱。

進(jìn)一步的，橫梁位于城墻頂部500mm以下。

進(jìn)一步的，同一加固單元的兩根立柱對(duì)稱設(shè)置于門(mén)洞兩側(cè)，多個(gè)加固單元沿門(mén)洞軸線均勻分布。

進(jìn)一步的，橫梁沿門(mén)洞寬度方向設(shè)置，縱梁沿門(mén)洞軸線方向設(shè)置。

進(jìn)一步的，橫梁上設(shè)置有加強(qiáng)板或橫梁之間設(shè)置有加強(qiáng)網(wǎng)。

進(jìn)一步的，橫梁、縱梁和立柱共同連接于立柱的頂部。

進(jìn)一步的，橫梁、縱梁和立柱為預(yù)制鋼筋混凝土柱，且橫梁、縱梁和立柱相互之間的連接方式為現(xiàn)場(chǎng)澆筑連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：立柱、橫梁和縱梁設(shè)置于門(mén)洞周?chē)耐馏w之內(nèi)組成框架結(jié)構(gòu)，能夠更好的與城墻土體結(jié)合，分擔(dān)門(mén)洞處的應(yīng)力。門(mén)洞上部土體之中設(shè)置橫梁，橫梁可以加固門(mén)洞上部的土體。門(mén)洞兩側(cè)土體中的立柱下端貫穿城墻土體，可以將門(mén)洞兩側(cè)土體整體加固，同時(shí)將支撐橫梁和縱梁的力直接傳導(dǎo)至城墻下。同時(shí)古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)位于城墻內(nèi)部，不會(huì)影響城墻的外觀，使城墻保持原貌。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)的立體視圖；

圖2為本實(shí)用新型古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖3為圖2的俯視圖。

圖中：1-城墻、2-門(mén)洞、3-立柱、4-橫梁、5-縱梁。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

一種古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)，其包括：位于城墻1土體之內(nèi)的加固單元和縱梁5；縱梁5連接多個(gè)加固單元；加固單元包括兩根分別位于門(mén)洞2兩側(cè)的豎直的立柱3和位于門(mén)洞2上方的橫梁4，立柱3下端貫穿城墻1土體，橫梁4連接同一加固單元的兩根立柱3。立柱3、橫梁4和縱梁5設(shè)置于門(mén)洞2周?chē)耐馏w之內(nèi)組成框架結(jié)構(gòu)，能夠更好的與城墻1土體結(jié)合，分擔(dān)門(mén)洞2處的應(yīng)力。門(mén)洞2上部土體之中設(shè)置橫梁4，多根橫梁4平行設(shè)置或者相互交叉設(shè)置，橫梁4可以加固門(mén)洞2上部的土體。門(mén)洞2兩側(cè)土體中的立柱3下端貫穿城墻1土體后，可以深入城墻地基，可以將門(mén)洞2兩側(cè)土體整體加固，同時(shí)將支撐橫梁4和縱梁5的力直接傳導(dǎo)至城墻1下。同時(shí)古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)位于城墻1內(nèi)部，不會(huì)影響城墻1的外觀，使城墻1保持原貌。

本實(shí)用新型中的橫梁、立柱和縱梁可以采用預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸根據(jù)城墻1的土質(zhì)、厚度、高矮決定。在一個(gè)實(shí)施例中，城墻1截面呈梯形，尺寸為：高10.75m，墻底厚19.4m，墻頂厚18m；城墻1門(mén)洞2尺寸：高5.4m，寬4.15m，頂部為弧形，半徑2.3m。立柱3采用C30號(hào)水泥制作的截面尺寸為400×400mm、高8m的預(yù)制混凝土立柱3，豎直對(duì)稱的設(shè)置在城墻1門(mén)洞2兩側(cè)土體之內(nèi)，距離門(mén)洞2側(cè)壁4m，且下端貫穿城墻1墻體至城墻1之下的基礎(chǔ)。橫梁4采用C30號(hào)水泥制作的截面尺寸為350×700mm的預(yù)制混凝土橫梁4，位于門(mén)洞2上部土體之內(nèi)，設(shè)置在城墻1門(mén)洞2兩側(cè)對(duì)稱的立柱3之間，橫梁4低標(biāo)高同立柱3頂標(biāo)高，距城墻1頂部2.05m。橫梁4和該橫梁4連接的兩個(gè)立柱3組等成一個(gè)加固單元，三個(gè)加固單元沿城墻1門(mén)洞2軸線方向間隔6米均勻設(shè)置?？v梁5采用C30號(hào)水泥制作的截面尺寸為350×700mm的預(yù)制混凝土縱梁5，縱梁5水平位于城墻1土體之內(nèi)，連接在單個(gè)加固單元之間，縱梁5低標(biāo)高同立柱3頂標(biāo)高，距城墻1頂部2.05m，具體的，橫梁4、縱梁5和立柱3連接于立柱3的頂端，先將橫梁4、縱梁5和立柱3預(yù)留的鋼筋相互焊接，之后采用C30號(hào)水泥混凝土澆筑橫梁4、縱梁5和立柱3的連接處。

進(jìn)一步的，橫梁4位于城墻1頂部500mm以下，使橫梁4與門(mén)洞2上部土體結(jié)合得更牢固，更好地分擔(dān)門(mén)洞2上部土體的應(yīng)力。橫梁4埋設(shè)于門(mén)洞2上部土體之中，橫梁4在門(mén)洞2上部土體埋設(shè)的深度不易過(guò)淺，經(jīng)多次試驗(yàn)，橫梁4距城墻1頂部的深度為500mm以上時(shí)，可以使橫梁4與門(mén)洞2上部土體結(jié)合得較好。

進(jìn)一步的，同一加固單元的兩根立柱3對(duì)稱設(shè)置于門(mén)洞2兩側(cè)，多個(gè)加固單元沿門(mén)洞2軸線均勻分布。在門(mén)洞2軸線方向連續(xù)均勻的架設(shè)多個(gè)加固單元，加熱單元之間通過(guò)縱梁5連接，保證將門(mén)洞2整體完全的加固，不會(huì)出現(xiàn)局部的薄弱區(qū)。

進(jìn)一步的，橫梁4沿門(mén)洞2寬度方向設(shè)置，縱梁5沿門(mén)洞2軸線方向設(shè)置。使整體結(jié)構(gòu)受力更均勻。

進(jìn)一步的，橫梁4上設(shè)置有加強(qiáng)板和/或橫梁4之間設(shè)置有加強(qiáng)網(wǎng)。橫梁4設(shè)置加強(qiáng)板或加強(qiáng)網(wǎng)，使橫梁4與門(mén)洞上方的土體更好地結(jié)合，更好的支撐門(mén)洞上方的土體。實(shí)施中，加強(qiáng)版水平鋪設(shè)于橫梁4上，并通過(guò)螺栓固定于橫梁4。 橫梁4之間鋪設(shè)有加強(qiáng)網(wǎng)，加強(qiáng)網(wǎng)連接于相鄰兩橫梁。

進(jìn)一步的，橫梁4、縱梁5和立柱3共同連接于立柱3的頂部。減少了連接點(diǎn)，減少施工步驟，保護(hù)城墻1，縮短施工時(shí)間。實(shí)施中，縱梁5與多個(gè)加固單元的連接，橫梁4與立柱3的連接，通過(guò)橫梁4、縱梁5和立柱3共同連接于立柱3的頂部實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步的，橫梁4、縱梁5和立柱3為預(yù)制鋼筋混凝土柱，且橫梁4、縱梁5和立柱3相互之間的連接方式為現(xiàn)場(chǎng)澆筑連接。實(shí)施中，橫梁4、縱梁5和立柱3為柱狀的預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在橫梁4、縱梁5和立柱3各自需要連接的端部，各自澆筑時(shí)預(yù)留有外露的鋼筋或連接板等連接結(jié)構(gòu)。連接時(shí)，需要連接的橫梁4、縱梁5和立柱3之間，先將預(yù)留的連接結(jié)構(gòu)相互連接，例如鋼筋相互焊接，然后澆筑混凝土。使用的預(yù)制鋼筋混凝土橫梁4、預(yù)制鋼筋混凝土柱和預(yù)制鋼筋混凝土縱梁5，根據(jù)城墻1的土質(zhì)、厚度、高矮確定尺寸。

建造上述任意一種古城墻門(mén)洞加固結(jié)構(gòu)的古城墻門(mén)洞加固方法，包括以下步驟：

1）在城墻1頂部對(duì)應(yīng)門(mén)洞2的位置向下開(kāi)挖作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)設(shè)置在門(mén)洞上方；

2）在作業(yè)區(qū)豎直向下挖立柱孔，立柱孔位于城墻1門(mén)洞2兩側(cè)土體中，并向下貫穿城墻1主體；

3）在立柱孔中插入立柱3，立柱3頂部外露于作業(yè)區(qū)；

4）在作業(yè)區(qū)中，城墻1門(mén)洞2兩側(cè)對(duì)應(yīng)的立柱3之間設(shè)置橫梁4，在橫梁4之間和/或城墻1門(mén)洞2同側(cè)的相鄰立柱3之間設(shè)置縱梁5，且縱梁設(shè)置在門(mén)洞2上方；

5）作業(yè)區(qū)回填、夯實(shí)，還原城墻1外貌。

實(shí)施中，首先，將作業(yè)區(qū)清理完畢后，沿城墻1頂部深度方向下挖500mm。之后，沿城墻1頂部深度方向在城墻1門(mén)洞2的兩側(cè)對(duì)稱挖一系列間隔的立柱孔，孔深為城墻1高度。立柱孔可采用洛陽(yáng)鏟進(jìn)行挖掘，防止產(chǎn)生震動(dòng)損壞墻體結(jié)構(gòu)；立柱孔可向下貫穿城墻后，深入城墻的地基中，使插入的立柱能深入城墻的地基。使用吊車(chē)將預(yù)制鋼筋混凝土的立柱3插放在立柱孔中，用細(xì)石混凝土填實(shí)立柱3和立柱孔的間隙，立柱3頂部預(yù)留鋼筋。在同側(cè)立柱3頂放置預(yù)制鋼筋混凝土的縱梁5，在城墻1門(mén)洞2兩側(cè)對(duì)應(yīng)的預(yù)制鋼筋混凝土立柱3頂放置橫梁4，將立柱3、縱梁5及橫梁4的預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接，立柱3、橫梁4和縱梁5連接的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑；待澆筑完成后，用挖出的原有土體回填城墻1頂部作業(yè)區(qū)，再進(jìn)行夯實(shí)，還原城墻1外貌。

進(jìn)一步的，還包括對(duì)城墻1采取臨時(shí)加固和/或防護(hù)措施，待施工完成后撤除。作業(yè)時(shí)，為防止作業(yè)過(guò)程中城墻1墻體出現(xiàn)坍塌損壞或是墻體脫落傷人等，應(yīng)當(dāng)對(duì)城墻1體及門(mén)洞2進(jìn)行臨時(shí)加固和防護(hù)，例如對(duì)墻面進(jìn)行掛網(wǎng)處理防止墻體表面脫落傷人，將城墻1內(nèi)原有的窯洞及防空洞進(jìn)行回填，搭設(shè)腳手架進(jìn)行支撐等，更多的可以參考現(xiàn)有的一些墻體臨時(shí)加固措施。

進(jìn)一步的，在步驟5）中，用開(kāi)挖作業(yè)區(qū)挖出的土體回填作業(yè)區(qū)。用城墻1本身的土體回填，起到古建筑保護(hù)中風(fēng)格統(tǒng)一，舊料利用的原則。

進(jìn)一步的，在步驟3）中插入立柱3時(shí)，應(yīng)垂直下吊，防止在下吊過(guò)程中，柱傾斜破壞原有土體。

進(jìn)一步的，在步驟3）中，在立柱孔中插入立柱3后，澆筑混凝土將立柱3與立柱孔的間隙填實(shí)。澆筑混凝土可以使立柱3與城墻1墻體結(jié)合的更牢固。實(shí)施中，加強(qiáng)版水平鋪設(shè)于橫梁4上，并通過(guò)螺栓固定于橫梁4。 橫梁4之間鋪設(shè)加強(qiáng)網(wǎng)，加強(qiáng)網(wǎng)連接于相鄰兩橫梁。

進(jìn)一步的，還包括在橫梁4上設(shè)置加強(qiáng)板或橫梁4之間設(shè)置加強(qiáng)網(wǎng)的步驟。橫梁4設(shè)置加強(qiáng)板或加強(qiáng)網(wǎng)，使橫梁4與門(mén)洞上方的土體更好地結(jié)合，更好的支撐門(mén)洞上方的土體。

進(jìn)一步的，步驟1）中，作業(yè)區(qū)向下挖開(kāi)的深度為500mm以上。為了保證橫梁4埋設(shè)于城墻1土體之中的深度，使橫梁4與門(mén)洞2上部土體結(jié)合得更牢固，更好地分擔(dān)門(mén)洞2上部土體的應(yīng)力，經(jīng)多次試驗(yàn)，作業(yè)區(qū)在城墻1頂部向下挖開(kāi)的深度為500mm以上時(shí)，使橫梁4埋設(shè)在城墻1頂部的500mm以下，可以使橫梁4與門(mén)洞2上部土體結(jié)合得較好。

進(jìn)一步的，步驟2）中，立柱孔對(duì)稱設(shè)置于門(mén)洞2兩側(cè)，立柱孔沿門(mén)洞2軸線均勻分布。對(duì)稱于門(mén)洞2兩側(cè)的立柱孔插入立柱3后，通過(guò)在作業(yè)區(qū)設(shè)置橫梁4連接，組成一個(gè)加固單元。立柱孔沿門(mén)洞2軸線均勻分布，使多個(gè)加固單元沿門(mén)洞2軸線連續(xù)均勻的架設(shè)，加固單元之間通過(guò)縱梁5連接，保證將門(mén)洞2整體完全的加固，不會(huì)出現(xiàn)局部的薄弱區(qū)。

進(jìn)一步的，步驟4）中，將橫梁4沿城墻1門(mén)洞2寬度方向設(shè)置，將縱梁5沿城墻1門(mén)洞2軸線方向設(shè)置。使整體結(jié)構(gòu)合理、受力更均勻。

進(jìn)一步的，步驟4）中，立柱3、橫梁4和縱梁5均為鋼筋混凝土預(yù)制件，并在立柱3、橫梁4和縱梁5的連接部位預(yù)埋連接件；橫梁4、縱梁5和立柱3共同現(xiàn)場(chǎng)澆筑連接于立柱3頂部，減少了連接點(diǎn)，減少施工步驟，保護(hù)城墻1，縮短施工時(shí)間。實(shí)施中，縱梁5與多個(gè)加固單元的連接，橫梁4與立柱3的連接，通過(guò)橫梁4、縱梁5和立柱3共同連接于立柱3的頂部實(shí)現(xiàn)。橫梁4、縱梁5和立柱3為柱狀的鋼筋混凝土預(yù)制件。在橫梁4、縱梁5和立柱3各自需要連接的端部，各自澆筑時(shí)預(yù)埋有連接件，連接件可以是外露的鋼筋或者連接板等連接結(jié)構(gòu)。連接時(shí)，需要連接的橫梁4、縱梁5和立柱3之間，先將預(yù)留的連接件連接，例如鋼筋相互焊接，然后澆筑混凝土。使用的預(yù)制鋼筋混凝土橫梁4、預(yù)制鋼筋混凝土柱和預(yù)制鋼筋混凝土縱梁5，根據(jù)城墻1的土質(zhì)、厚度、高矮確定尺寸。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。