本發(fā)明涉及古建筑保護技術領域，具體的涉及一種古城墻門洞加固方法及加固結構。

背景技術：

中國是一個文明古國，作為中國文化的一部分，古城墻在我國建筑的發(fā)展史上占有極其重要的地位。同時，它在世界建筑史上獨樹一幟，形成了獨特的結構體系。古城墻經過長期的自然災害和人為破壞，不可避免的會發(fā)生坍塌或者毀壞?，F有技術中，古城墻加固最常用的方法是內填素土夯實，外包青磚的加固方法。這種加固方法只考慮到城墻外墻，沒有考慮到城墻受力最集中及最薄弱的城墻門洞，所以，加固后的城墻門洞依然不能避免出現薄弱區(qū)和應力集中的現象，因此，時間一長，必然會出現坍塌損壞。

現有的古城墻進行修復加固只是將外墻或者土體進行修復加固，并沒有考慮城墻的荷載和受力，尤其沒有考慮到城墻門洞的應力集中現象，一旦發(fā)生地震破壞，垮塌損壞現象還會發(fā)生。同樣，仿古建筑中也沒有考慮門洞的特殊受力和側壁受壓現象。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種針對古建筑門洞的結構，減少古建筑門洞的應力集中的古城墻門洞加固方法及加固結構。

為實現上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案為：

一種古城墻門洞加固方法，其包括以下步驟：

1）在城墻頂部對應門洞的位置向下開挖作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)設置在門洞上方；

2）在作業(yè)區(qū)豎直向下挖立柱孔，立柱孔位于城墻門洞兩側土體中，并向下貫穿城墻主體；

3）在立柱孔中插入立柱，立柱頂部外露于作業(yè)區(qū)；

4）在作業(yè)區(qū)中，城墻門洞兩側對應的立柱之間設置橫梁，在橫梁之間和/或城墻門洞同側的相鄰立柱之間設置縱梁，且縱梁設置在門洞上方；

5）作業(yè)區(qū)回填、夯實，還原城墻外貌。

進一步的，還包括對城墻采取臨時加固和/或防護措施，待施工完成后撤除。

進一步的，在步驟5）中，用開挖作業(yè)區(qū)挖出的土體回填作業(yè)區(qū)。

進一步的，在步驟3）中，在立柱孔中插入立柱后，澆筑混凝土將立柱與立柱孔的間隙填實。

進一步的，步驟1）中作業(yè)區(qū)向下挖開的深度為500mm以上。

進一步的，步驟2）中，立柱孔對稱設置于門洞兩側，立柱孔沿門洞軸線均勻分布。

進一步的，步驟4）中，將橫梁沿城墻門洞寬度方向設置，將縱梁沿城墻門洞軸線方向設置。

進一步的， 步驟4）中，立柱、橫梁和縱梁均為鋼筋混凝土預制件，并在立柱、橫梁和縱梁的連接部位預埋連接件；橫梁、縱梁和立柱共同現場澆筑連接于立柱頂部。

一種古城墻門洞加固結構，采用上述任意一種古城墻門洞加固方法建造，其包括：位于城墻土體之內的加固單元和縱梁；縱梁連接多個加固單元；加固單元包括兩根分別位于門洞兩側的豎直的立柱和位于門洞上方的橫梁，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。

進一步的，橫梁位于城墻頂部500mm以下。

進一步的，同一加固單元的兩根立柱對稱設置于門洞兩側，多個加固單元沿門洞軸線均勻分布。

進一步的，橫梁沿門洞寬度方向設置，縱梁沿門洞軸線方向設置。

進一步的，橫梁上設置有加強板或橫梁之間設置有加強網。

進一步的，橫梁、縱梁和立柱共同連接于立柱的頂部。

進一步的，橫梁、縱梁和立柱為預制鋼筋混凝土柱，且橫梁、縱梁和立柱相互之間的連接方式為現場澆筑連接。

本發(fā)明的有益效果是：立柱、橫梁和縱梁設置于門洞周圍的土體之內組成框架結構，能夠更好的與城墻土體結合，分擔門洞處的應力。門洞上部土體之中設置橫梁，橫梁可以加固門洞上部的土體。門洞兩側土體中的立柱下端貫穿城墻土體，可以將門洞兩側土體整體加固，同時將支撐橫梁和縱梁的力直接傳導至城墻下。同時古城墻門洞加固結構位于城墻內部，不會影響城墻的外觀，使城墻保持原貌。

附圖說明

圖1為本發(fā)明古城墻門洞加固結構的立體視圖；

圖2為本發(fā)明古城墻門洞加固結構的主視圖；

圖3為圖2的俯視圖。

圖中：1-城墻、2-門洞、3-立柱、4-橫梁、5-縱梁。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種古城墻門洞加固方法，其包括以下步驟：

1）在城墻1頂部對應門洞2的位置向下開挖作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)設置在門洞上方；

2）在作業(yè)區(qū)豎直向下挖立柱孔，立柱孔位于城墻1門洞2兩側土體中，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門洞2兩側對應的立柱3之間設置橫梁4，在橫梁4之間和/或城墻1門洞2同側的相鄰立柱3之間設置縱梁5，且縱梁設置在門洞2上方；

5）作業(yè)區(qū)回填、夯實，還原城墻1外貌。

實施中，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門洞2的兩側對稱挖一系列間隔的立柱孔，孔深為城墻1高度。立柱孔可采用洛陽鏟進行挖掘，防止產生震動損壞墻體結構；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。使用吊車將預制鋼筋混凝土的立柱3插放在立柱孔中，用細石混凝土填實立柱3和立柱孔的間隙，立柱3頂部預留鋼筋。在同側立柱3頂放置預制鋼筋混凝土的縱梁5，在城墻1門洞2兩側對應的預制鋼筋混凝土立柱3頂放置橫梁4，將立柱3、縱梁5及橫梁4的預留鋼筋進行焊接，立柱3、橫梁4和縱梁5連接的節(jié)點進行現場混凝土澆筑；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)，再進行夯實，還原城墻1外貌。將立柱、橫梁和縱梁設置于門洞周圍的土體之內組成框架結構，能夠更好的與城墻土體結合，分擔門洞處的應力。門洞上部土體之中設置橫梁，橫梁可以加固門洞上部的土體。門洞兩側土體中的立柱下端貫穿城墻土體，可以將門洞兩側土體整體加固，同時將支撐橫梁和縱梁的力直接傳導至城墻下。同時古城墻門洞加固結構位于城墻內部，不會影響城墻的外觀，使城墻保持原貌。

進一步的，還包括對城墻1采取臨時加固和/或防護措施，待施工完成后撤除。作業(yè)時，為防止作業(yè)過程中城墻1墻體出現坍塌損壞或是墻體脫落傷人等，應當對城墻1體及門洞2進行臨時加固和防護，例如對墻面進行掛網處理防止墻體表面脫落傷人，將城墻1內原有的窯洞及防空洞進行回填，搭設腳手架進行支撐等，更多的可以參考現有的一些墻體臨時加固措施。

進一步的，在步驟5）中，用開挖作業(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，起到古建筑保護中風格統(tǒng)一，舊料利用的原則。

進一步的，在步驟3）中插入立柱3時，應垂直下吊，防止在下吊過程中，柱傾斜破壞原有土體。

進一步的，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。澆筑混凝土可以使立柱3與城墻1墻體結合的更牢固。實施中，加強版水平鋪設于橫梁4上，并通過螺栓固定于橫梁4。 橫梁4之間鋪設加強網，加強網連接于相鄰兩橫梁。

進一步的，還包括在橫梁4上設置加強板或橫梁4之間設置加強網的步驟。橫梁4設置加強板或加強網，使橫梁4與門洞上方的土體更好地結合，更好的支撐門洞上方的土體。

進一步的，步驟1）中，作業(yè)區(qū)向下挖開的深度為500mm以上。為了保證橫梁4埋設于城墻1土體之中的深度，使橫梁4與門洞2上部土體結合得更牢固，更好地分擔門洞2上部土體的應力，經多次試驗，作業(yè)區(qū)在城墻1頂部向下挖開的深度為500mm以上時，使橫梁4埋設在城墻1頂部的500mm以下，可以使橫梁4與門洞2上部土體結合得較好。

進一步的，步驟2）中，立柱孔對稱設置于門洞2兩側，立柱孔沿門洞2軸線均勻分布。對稱于門洞2兩側的立柱孔插入立柱3后，通過在作業(yè)區(qū)設置橫梁4連接，組成一個加固單元。立柱孔沿門洞2軸線均勻分布，使多個加固單元沿門洞2軸線連續(xù)均勻的架設，加固單元之間通過縱梁5連接，保證將門洞2整體完全的加固，不會出現局部的薄弱區(qū)。

進一步的，步驟4）中，將橫梁4沿城墻1門洞2寬度方向設置，將縱梁5沿城墻1門洞2軸線方向設置。使整體結構合理、受力更均勻。

進一步的，步驟4）中，立柱3、橫梁4和縱梁5均為鋼筋混凝土預制件，并在立柱3、橫梁4和縱梁5的連接部位預埋連接件；橫梁4、縱梁5和立柱3共同現場澆筑連接于立柱3頂部，減少了連接點，減少施工步驟，保護城墻1，縮短施工時間。實施中，縱梁5與多個加固單元的連接，橫梁4與立柱3的連接，通過橫梁4、縱梁5和立柱3共同連接于立柱3的頂部實現。橫梁4、縱梁5和立柱3為柱狀的鋼筋混凝土預制件。在橫梁4、縱梁5和立柱3各自需要連接的端部，各自澆筑時預埋有連接件，連接件可以是外露的鋼筋或者連接板等連接結構。連接時，需要連接的橫梁4、縱梁5和立柱3之間，先將預留的連接件連接，例如鋼筋相互焊接，然后澆筑混凝土。使用的預制鋼筋混凝土橫梁4、預制鋼筋混凝土柱和預制鋼筋混凝土縱梁5，根據城墻1的土質、厚度、高矮確定尺寸。

一種古城墻門洞加固結構，采用上述任意一種古城墻門洞加固方法建造，其包括：位于城墻1土體之內的加固單元和縱梁5；縱梁5連接多個加固單元；加固單元包括兩根分別位于門洞2兩側的豎直的立柱3和位于門洞2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設置于門洞2周圍的土體之內組成框架結構，能夠更好的與城墻1土體結合，分擔門洞2處的應力。門洞2上部土體之中設置橫梁4，多根橫梁4平行設置或者相互交叉設置，橫梁4可以加固門洞2上部的土體。門洞2兩側土體中的立柱3下端貫穿城墻1土體后，可以深入城墻地基，可以將門洞2兩側土體整體加固，同時將支撐橫梁4和縱梁5的力直接傳導至城墻1下。同時古城墻門洞加固結構位于城墻1內部，不會影響城墻1的外觀，使城墻1保持原貌。

本發(fā)明中的橫梁、立柱和縱梁可以采用預制鋼筋混凝土結構，尺寸根據城墻1的土質、厚度、高矮決定。在一個實施例中，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號水泥制作的截面尺寸為400×400mm、高8m的預制混凝土立柱3，豎直對稱的設置在城墻1門洞2兩側土體之內，距離門洞2側壁4m，且下端貫穿城墻1墻體至城墻1之下的基礎。橫梁4采用C30號水泥制作的截面尺寸為350×700mm的預制混凝土橫梁4，位于門洞2上部土體之內，設置在城墻1門洞2兩側對稱的立柱3之間，橫梁4低標高同立柱3頂標高，距城墻1頂部2.05m。橫梁4和該橫梁4連接的兩個立柱3組等成一個加固單元，三個加固單元沿城墻1門洞2軸線方向間隔6米均勻設置。縱梁5采用C30號水泥制作的截面尺寸為350×700mm的預制混凝土縱梁5，縱梁5水平位于城墻1土體之內，連接在單個加固單元之間，縱梁5低標高同立柱3頂標高，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預留的鋼筋相互焊接，之后采用C30號水泥混凝土澆筑橫梁4、縱梁5和立柱3的連接處。

進一步的，橫梁4位于城墻1頂部500mm以下，使橫梁4與門洞2上部土體結合得更牢固，更好地分擔門洞2上部土體的應力。橫梁4埋設于門洞2上部土體之中，橫梁4在門洞2上部土體埋設的深度不易過淺，經多次試驗，橫梁4距城墻1頂部的深度為500mm以上時，可以使橫梁4與門洞2上部土體結合得較好。

進一步的，同一加固單元的兩根立柱3對稱設置于門洞2兩側，多個加固單元沿門洞2軸線均勻分布。在門洞2軸線方向連續(xù)均勻的架設多個加固單元，加熱單元之間通過縱梁5連接，保證將門洞2整體完全的加固，不會出現局部的薄弱區(qū)。

進一步的，橫梁4沿門洞2寬度方向設置，縱梁5沿門洞2軸線方向設置。使整體結構受力更均勻。

進一步的，橫梁4上設置有加強板和/或橫梁4之間設置有加強網。橫梁4設置加強板或加強網，使橫梁4與門洞上方的土體更好地結合，更好的支撐門洞上方的土體。實施中，加強版水平鋪設于橫梁4上，并通過螺栓固定于橫梁4。 橫梁4之間鋪設有加強網，加強網連接于相鄰兩橫梁。

進一步的，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，減少施工步驟，保護城墻1，縮短施工時間。實施中，縱梁5與多個加固單元的連接，橫梁4與立柱3的連接，通過橫梁4、縱梁5和立柱3共同連接于立柱3的頂部實現。

進一步的，橫梁4、縱梁5和立柱3為預制鋼筋混凝土柱，且橫梁4、縱梁5和立柱3相互之間的連接方式為現場澆筑連接。實施中，橫梁4、縱梁5和立柱3為柱狀的預制鋼筋混凝土結構。在橫梁4、縱梁5和立柱3各自需要連接的端部，各自澆筑時預留有外露的鋼筋或連接板等連接結構。連接時，需要連接的橫梁4、縱梁5和立柱3之間，先將預留的連接結構相互連接，例如鋼筋相互焊接，然后澆筑混凝土。使用的預制鋼筋混凝土橫梁4、預制鋼筋混凝土柱和預制鋼筋混凝土縱梁5，根據城墻1的土質、厚度、高矮確定尺寸。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。