本發(fā)明屬于土木工程中的建筑材料領(lǐng)域，涉及一種膠合竹木梁，利用工程竹順紋方向抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均顯著高于木材的特點(diǎn)，使上層工程竹抗壓層板或木抗壓層板、中間層木層板與下層工程竹抗拉層板共同受力，具有抗彎承載能力高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

背景技術(shù)：

常用的層板膠合木由20～50mm厚的木單板經(jīng)干燥、順紋膠合而成。結(jié)構(gòu)用膠合木的層板坯料經(jīng)過(guò)等級(jí)分等之后，需要進(jìn)行組坯。同一等級(jí)經(jīng)組坯的膠合木，適用于軸心受力構(gòu)件或?qū)影鍌?cè)立受彎構(gòu)件。對(duì)寬面承載的受彎構(gòu)件，為充分利用高品質(zhì)的木材，膠合木上、中、下層板可采用不同材質(zhì)等級(jí)的層板，材質(zhì)等級(jí)配置可在中和軸上、下對(duì)稱(chēng)，也可不對(duì)稱(chēng)。因此，膠合木受彎構(gòu)件對(duì)受拉及受壓側(cè)層板的品質(zhì)要求較高。

竹材具有與木材相似的力學(xué)性能，相比于傳統(tǒng)木質(zhì)建筑材料，竹子作為一種速生材料，成材周期大大低于木材，在材質(zhì)利用、材料性能和可再生性等方面具有更大的價(jià)值。工程竹具有抗拉、抗彎及抗壓強(qiáng)度高于木材的優(yōu)點(diǎn)，利用工程竹與木材復(fù)合形成膠合竹木梁，能夠增強(qiáng)梁的抗彎承載能力，減少大徑級(jí)優(yōu)質(zhì)木材使用量，降低膠合木梁制作中對(duì)木單板的材質(zhì)要求。

目前工程應(yīng)用中的木材以膠合木為主，也有一些竹木復(fù)合類(lèi)的材料，但主要用于地板以及家具制造材料。如申請(qǐng)?zhí)?01610540256.0的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種重組竹木復(fù)合裝飾單板及其制造方法，該重組竹木復(fù)合裝飾單板由交替設(shè)置的柔性竹束簾層和速生材單板層冷壓而成，柔性竹束簾層由柔性竹束簾構(gòu)成，柔性竹束簾由柔性竹束編織而成，速生材單板層由速生材單板構(gòu)成，該重組竹木復(fù)合裝飾單板中的奇數(shù)層為柔性竹束簾層，偶數(shù)層為速生材單板層，速生材單板層中速生材單板的設(shè)置層數(shù)為n/2，其中n為速生材單板層所在重組竹木復(fù)合裝飾單板中的層數(shù)。又如申請(qǐng)?zhí)?01410791950.0的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了竹木復(fù)合集裝箱地板，該竹木復(fù)合集裝箱地板的中間層由若干竹篾縱橫交錯(cuò)編織而成的竹席和木單板依次相間隔構(gòu)成，其表層和底層均由竹青層加工而成的若干橢圓形竹絲，經(jīng)與竹絲紋理垂直方向的繩線連接后構(gòu)成，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：所述中間層還包括承壓層，承壓層與中間層采用膠和連接；所述承壓層為采用重竹材料，承壓層疊重竹材料、與中間層的竹席、木單板的纖維取向兩兩交叉。上述公布的竹木復(fù)合材料主要用于地板以及家具材料，用于結(jié)構(gòu)主要受彎構(gòu)件還存在承載能力不足、加工工藝復(fù)雜等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種膠合竹木梁，它具有高品質(zhì)木材用量少、加工工藝簡(jiǎn)單、抗彎承載能力高、設(shè)計(jì)使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種膠合竹木梁，由多層木單板和工程竹單板，經(jīng)組坯、預(yù)壓、冷壓膠合而成，依次包括上層抗壓層板、中間層層板、下層抗拉層板；所述上層抗壓層板由若干層木單板或者工程竹單板組成，所述中間層層板由若干層木單板組成，所述下層抗拉層板由若干層工程竹單板組成；

進(jìn)一步，所述工程竹單板可采用膠合竹單板或者重組竹單板，并且其順紋方向與梁長(zhǎng)度方向一致；

進(jìn)一步，所述木單板的順紋方向與梁長(zhǎng)度方向一致；

進(jìn)一步，所述木單板或工程竹單板的厚度t為30mm～40mm。

上述膠合竹木梁的制造方法，包括以下步驟：

(1)確定單板總數(shù)量

根據(jù)梁截面高度H和單板厚度t，計(jì)算單板總數(shù)量n＝H/t，單板厚度t在30mm～40mm之間選擇，保證n為整數(shù)；如n無(wú)法取為整數(shù)時(shí)，可調(diào)整中間層層板的單板厚度。

(2)確定單板材質(zhì)

當(dāng)n＝4～6時(shí)，上層抗壓層板數(shù)量為1，可以采用工程竹單板或者木單板；中間層層板數(shù)量為2～4，采用木單板；下層抗拉層板數(shù)量為1，采用工程竹單板；

當(dāng)n＝7～12時(shí)，上層抗壓層板數(shù)量為2，可以采用2層工程竹單板、或2層木單板、或1層工程竹單板再加1層木單板；中間層層板數(shù)量為3～8，采用木單板；下層抗拉層板數(shù)量為2，采用工程竹單板；

當(dāng)n＝13～18時(shí)，上層抗壓層板數(shù)量為4，可以采用4層工程竹單板、或3層工程竹單板加1層木單板、或2層工程竹單板加2層木單板；中間層層板數(shù)量為5～10，采用木單板；下層抗拉層板數(shù)量為4，采用工程竹單板。

(3)工程竹單板與木單板的組坯

當(dāng)n＝4～6時(shí)，從梁底面至頂面，按以下順序依次組坯：工程竹單板1層、木單板2～4層、工程竹單板1層，或工程竹單板1層、木單板2～4層、木單板1層。

當(dāng)n＝7～12時(shí)，從梁底面至頂面，按以下順序依次組坯：工程竹單板2層、木單板3～8層、工程竹單板2層，或工程竹單板2層、木單板3～8層、木單板1層、工程竹單板1層，或工程竹單板2層、木單板3～8層、木單板2層。

當(dāng)n＝13～18時(shí)，從梁底面至頂面，按以下順序依次組坯：工程竹單板4層、木單板5～10層、工程竹單板4層，或工程竹單板4層、木單板5～10層、木單板1層、工程竹單板3層，或工程竹單板4層、木單板5～10層、木單板2層、工程竹單板2層。

組坯采用的木單板質(zhì)量分等不一致時(shí)，優(yōu)選地將分等質(zhì)量較差的木單板作為中間層層板，質(zhì)量較好的作為上層抗壓層板，質(zhì)量最好的作為下層抗拉層板。

工程竹單板同時(shí)采用重組竹單板和膠合竹單板時(shí)，優(yōu)選地將重組竹單板放置在膠合竹單板的外側(cè)，即更靠近梁表面的一側(cè)。

(4)工程竹單板與木單板的冷壓膠合

工程竹單板與木單板冷壓膠合前，控制工程竹單板和木單板的含水率在(12±3)％；按上述方式組坯后施膠冷壓，膠粘劑采用聚氨酯，每層厚度為(0.15±0.05)mm；冷壓壓力控制在(7±2)MPa，冷壓時(shí)間180分鐘以上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下有益效果：

本發(fā)明提供的一種膠合竹木梁，利用了工程竹順紋方向抗拉強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度顯著高于木材的特點(diǎn)，將工程竹單板放置在梁的受拉側(cè)，或者可選擇地放置在梁的受壓側(cè)，組成竹木復(fù)合受彎構(gòu)件。該膠合竹木梁，單板總數(shù)量和單板材質(zhì)可以根據(jù)梁截面高度靈活設(shè)計(jì)，適用性和可操作性強(qiáng)；可以增強(qiáng)梁的抗彎承載力，力學(xué)性能優(yōu)良；可以降低高品質(zhì)木材層板的用量，加工工藝簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2是附圖1中a向的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4是附圖1中b向的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖5是本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖6是附圖1中c向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1-為上部抗壓層板，2-為中間層板，3-為下部抗拉層板。

圖中，t為單層層板厚度，H為梁截面高度。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋?zhuān)洳⒉皇菍?duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專(zhuān)利法的保護(hù)。

實(shí)施例一

如圖1所示，一種膠合竹木梁，包括上部抗壓層板(1)、中間層板(2)、下部抗壓層板(3)；梁截面高度H為210mm，單板厚度t選擇35mm，層板數(shù)量n＝H/t＝210/35＝6。所述上部抗壓層板(1)為一層工程竹單板，并且所述工程竹單板的順紋方向與梁長(zhǎng)度方向一致；所述中間層板(2)為四層木單板；所述下部抗拉層板(3)為一層工程竹單板，并且所述工程竹單板的順紋方向與梁長(zhǎng)度方向一致。制作膠合竹木梁時(shí)，從梁底面至頂面，按以下順序依次組坯：工程竹單板1層、木單板4層、工程竹單板1層，按上述方式組坯后施膠冷壓，膠粘劑采用聚氨酯，每層厚度為(0.15±0.05)mm；冷壓壓力控制在(7±2)MPa，冷壓時(shí)間180分鐘以上。

實(shí)施例二

如圖3所示，一種膠合竹木梁，包括上部抗壓層板(1)、中間層板(2)、下部抗壓層板(3)；梁截面高度H為350mm，單板厚度t選擇35mm，層板數(shù)量n＝H/t＝350/35＝10。所述上部抗壓層板(1)為最外層一層工程竹單板加一層木單板，并且所述工程竹單板的順紋方向與梁長(zhǎng)度方向一致；所述中間層板(2)為六層木單板；所述下部抗拉層板(3)為兩層工程竹單板，并且所述工程竹單板的順紋方向與梁長(zhǎng)度方向一致。制作膠合竹木梁時(shí)，從梁底面至頂面，按以下順序依次組坯：工程竹單板2層、木單板6層、木單板1層、工程竹單板1層，按上述方式組坯后施膠冷壓，膠粘劑采用聚氨酯，每層厚度為(0.15±0.05)mm；冷壓壓力控制在(7±2)MPa，冷壓時(shí)間180分鐘以上。

實(shí)施例三

如圖5所示，一種膠合竹木梁，包括上部抗壓層板(1)、中間層板(2)、下部抗壓層板(3)；梁截面高度H為450mm，單板厚度t選擇30mm，層板數(shù)量n＝H/t＝450/30＝15。所述上部抗壓層板(1)為最外層兩層工程竹單板加兩層木單板，并且所述工程竹單板的順紋方向與梁長(zhǎng)度方向一致；所述中間層板(2)為七層木單板；所述下部抗拉層板(3)為四層工程竹單板，并且所述工程竹單板的順紋方向與梁長(zhǎng)度方向一致。制作膠合竹木梁時(shí)，從梁底面至頂面，按以下順序依次組坯：工程竹單板4層、木單板7層、木單板2層、工程竹單板2層，按上述方式組坯后施膠冷壓，膠粘劑采用聚氨酯，每層厚度為(0.15±0.05)mm；冷壓壓力控制在(7±2)MPa，冷壓時(shí)間180分鐘以上。

本發(fā)明提供的一種膠合竹木梁，利用了工程竹順紋方向抗拉強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度顯著高于木材的特點(diǎn)，將工程竹單板放置在梁的受拉側(cè)，或者可選擇地放置在梁的受壓側(cè)，組成竹木復(fù)合受彎構(gòu)件。該膠合竹木梁，單板總數(shù)量和單板材質(zhì)可以根據(jù)梁截面高度靈活設(shè)計(jì)，適用性和可操作性強(qiáng)；可以增強(qiáng)梁的抗彎承載力，力學(xué)性能優(yōu)良；可以降低高品質(zhì)木材層板的用量，加工工藝簡(jiǎn)單。