專利名稱：竹材梁構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到土木工程中的建筑構(gòu)件領(lǐng)域，特指一種可作結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用的竹材梁構(gòu)件。
背景技術(shù)：
當今社會，以鋼材和水泥為主要原材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及各種組合結(jié)構(gòu)，是土木工程領(lǐng)域最主要的結(jié)構(gòu)形式。冶金和水泥工業(yè)歷來屬于高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)，鋼材和水泥的生產(chǎn)需要消耗大量能源和不可再生的自然資源，同時產(chǎn)生大量的廢水、廢氣和廢渣，嚴重影響了生態(tài)環(huán)境，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。采用天然、環(huán)保、可再生的有機材料經(jīng)過現(xiàn)代工藝加工、制作成為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，逐步取代鋼材和水泥使用，是實現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。目前，在建筑領(lǐng)域使用最多的天然、可再生的有機材料是木材。
建筑上使用的木材主要分為兩類。一類是原木以及利用原木經(jīng)過鋸、刨加工制成的木方、木板等。采用原木及其制品建造木結(jié)構(gòu)，在我國有悠久的歷史。木結(jié)構(gòu)具有加工方便、建造簡單、美觀大方、適用性好等優(yōu)點。但在我國由于森林資源匱乏，國家對木材砍伐控制嚴格，即便是人工造林，由于木材成材期長，因此原木來源即為有限，不可能大量建造木結(jié)構(gòu)。另一類是膠合木，這種材料一般為板材，利用粘結(jié)劑和加壓成型工藝，將尺寸較小的木板結(jié)合成尺寸相對較大的木板。膠合木一般只能用于室內(nèi)裝修或作模板使用。但在北美，膠合木板在木結(jié)構(gòu)的主要墻板和樓板中應用非常廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種成本低廉、加工制作方便、尺寸大、剛度和強度大、可加工性能好，同時能夠滿足作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用功能和耐久性要求的竹材梁構(gòu)件。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為一種竹材梁構(gòu)件，其特征在于它包括兩層竹篾面層以及交替布置于兩層竹篾面層之間的縱向連續(xù)纖維層和橫向連接層，所述縱向連續(xù)纖維層由縱向布置的竹材組成，橫向連接層由直交或斜交的竹篾或麻繩組成。
所述縱向連續(xù)纖維層或橫向連接層內(nèi)設(shè)置有加勁條。
所述加勁條沿縱向或橫向布置，加勁條的材料為碳纖維增強塑料、碳纖維增強塑料網(wǎng)格、玻璃纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料網(wǎng)格、芳綸纖維增強塑料、芳綸纖維增強塑料網(wǎng)格、連續(xù)纖維、纖維網(wǎng)格、鋼絲、鋼絲網(wǎng)、鋼絲繩、鋼絲繩網(wǎng)、鋼絞線、鋼筋或鋼筋網(wǎng)。
所述竹材梁的側(cè)面上設(shè)有增強層，增強層的材料為碳纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料或芳綸纖維增強塑料。
所述縱向連續(xù)纖維層或橫向連接層上設(shè)有預留孔道，預留孔道內(nèi)設(shè)有預應力筋，所述預應力筋的材料為鋼絲、鋼鉸線、鋼絲繩、鋼筋、碳纖維增強塑料筋材、玻璃纖維增強塑料筋材或芳綸纖維增強塑料筋材。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于1、本發(fā)明竹材梁構(gòu)件采用竹材作為主要原材料，其原料來源廣，而且是可再生資源，其具有生長速度快、成材周期短、產(chǎn)量大等優(yōu)點，因此竹材來源有保障，更為重要的是，竹材是綠色材料，其生產(chǎn)過程環(huán)保、無污染，符合可持續(xù)發(fā)展的要求；2、本發(fā)明竹材梁構(gòu)件的自重輕，施工方便。竹材梁的主要材質(zhì)是中空的竹纖維，密度小，因此竹材自重遠小于鋼材和混凝土。同時，竹材梁可刨、可鋸、可鉆，加工方便。竹材梁的抗彎剛度和抗彎強度相對較低，因此，本發(fā)明在竹材梁構(gòu)件中根據(jù)需要設(shè)置加勁材料，或在竹材梁構(gòu)件的受拉一側(cè)設(shè)置增強層，或在竹材梁構(gòu)件內(nèi)預留孔道，再在孔道中設(shè)在預應力筋施加預應力。加勁材料和受拉一側(cè)的增強層具有很高的比強度和比剛度，用于增強竹材梁構(gòu)件縱向或橫向的剛度和承載力，可以在基本不增加竹材梁構(gòu)件結(jié)構(gòu)自重、不影響竹梁結(jié)構(gòu)外觀的條件下大幅度提供竹材梁的縱向或橫向剛度和承載力，從而有效減小竹梁的變形，增大竹材梁的跨度。通過在竹梁中預留孔道，并設(shè)置預應力筋，施加預應力可以極大的提高竹材梁的剛度和承載力，可實現(xiàn)竹梁應用于大跨度結(jié)構(gòu)。采用竹材梁制作竹結(jié)構(gòu)，可以在工廠預制好，現(xiàn)場安裝，沒有濕作用和焊接，工藝簡單，施工速度快；3、本發(fā)明竹材梁構(gòu)件的外形美觀，耐久性好。竹材經(jīng)過加工后，可以是竹材的本色，也可以根據(jù)需要進行多種方式處理，色彩豐富。同時，竹材梁的外形規(guī)整、表面平滑、美觀大方。竹材梁本身防霉防蛀，老化性能好，加工成竹材構(gòu)件后也耐酸、耐腐蝕，維護費用低；4、本發(fā)明竹材梁構(gòu)件的厚度較大，長度較長。厚度可達40～50mm，長度根據(jù)需要可以達到5m或更長，而且剛度和承載力較已有的各種竹材制品大為提高，可加工制作成竹梁、竹承重板、鋼-竹組合板或鋼-竹-混凝土組合板等構(gòu)件用于結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2中的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖1中的C-C剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖例說明1、竹篾面層 2、橫向連接層3、縱向連續(xù)纖維層4、加勁條5、增強層6、預留孔道7、預應力筋具體實施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細說明。
實施例1如圖1和圖2所示，本發(fā)明的竹材長板構(gòu)件，它包括上、下兩層竹篾面層1以及交替布置于兩層竹篾面層1之間的縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2，縱向連續(xù)纖維層3由縱向布置的連續(xù)的竹材(例如長條竹片材)組成，橫向連接層2由直交或斜交的竹篾或麻繩組成。根據(jù)需要，可以在縱向連續(xù)纖維層3內(nèi)設(shè)置加勁條4。加勁條4沿縱向或橫向布置，或呈網(wǎng)格狀布置，加勁條4的布置方向和形狀可以根據(jù)實際需要選擇，加勁條4的材料為碳纖維增強塑料、碳纖維增強塑料網(wǎng)格、玻璃纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料網(wǎng)格、芳綸纖維增強塑料、芳綸纖維增強塑料網(wǎng)格、連續(xù)纖維、纖維網(wǎng)格、鋼絲、鋼絲網(wǎng)、鋼絲繩、鋼絲繩網(wǎng)、鋼絞線、鋼筋或鋼筋網(wǎng)。本實施例中，竹篾面層1、縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2以及加勁條4通過粘結(jié)劑粘結(jié)而成，然后通過加壓工藝加壓成型。該粘結(jié)劑可以為酚醛樹脂、尿醛樹脂或環(huán)氧樹脂，加壓工藝則可以采用熱壓成型工藝或冷壓工藝成型。在制作竹材梁構(gòu)件時，首先將竹篾面層1、縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2編成竹簾，如果橫向連接層2為其他材料，也編成簾狀，然后將竹簾和加勁條4浸漬粘結(jié)劑，再在加壓設(shè)備上分層平鋪各層材料。先平鋪一層竹篾面層1，然后交替平鋪橫向連接層2和縱向連續(xù)纖維層3，可以調(diào)整兩者的材料用量比，縱向連續(xù)纖維層3比例越高，則竹材梁構(gòu)件的抗彎剛度以及承載力越大。在縱向連續(xù)纖維層3內(nèi)或在縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2之間設(shè)置加勁條4，該加勁條4一般采用縱向布置，但也可根據(jù)需要進行調(diào)整，最后再平鋪一層竹篾面層1。通過加壓使材料中的粘結(jié)劑固化，將各層材料以及加勁條4粘結(jié)成型。由于加勁條4和竹材通過粘結(jié)劑牢固粘結(jié)，通過兩者結(jié)合面上剪應力的有效傳遞，實現(xiàn)共同工作，達到增強竹梁剛度和承載力的作用。最后將毛坯板鋸邊成型，制成竹材梁構(gòu)件，并可根據(jù)需要，將大的竹梁切割成較小的竹梁使用。
用一個具體制作工藝為例1、將原竹材剖成6m長(根據(jù)需要可以調(diào)整)和1.22m寬的薄竹片，用細線分別將6m和1.22m的薄竹片連成單向的竹簾；2、將竹簾高溫壓蒸殺菌，然后進行干燥；3、將干燥好的竹簾和加勁條4浸漬水性酚醛樹脂，然后晾干；4、將各層材料按要求分層疊放。首先鋪設(shè)竹篾面層1，再交替布置縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2，在鋪設(shè)過程中，沿縱向在縱向連續(xù)纖維層3內(nèi)布置加勁條4；5、將分層疊放好的材料送入壓力機熱壓成型，使粘結(jié)劑固化，熱壓時間、壓力及升溫降溫程序根據(jù)不同規(guī)格竹梁試驗確定；6、切割毛坯板，制成成品。
實施例2如圖3和圖4所示，本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)大致上相同，首先將竹篾面層1、縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2編成竹簾，如果橫向連接層2為其他材料，也編成簾狀，然后將竹簾浸漬粘結(jié)劑。再在加壓設(shè)備上分層平鋪各層材料，先平鋪一層竹篾面層1，然后交替平鋪橫向連接層2和縱向連續(xù)纖維層3，可以調(diào)整兩者的材料用量比，縱向連續(xù)纖維層3比例越高，則竹材梁構(gòu)件的抗彎剛度以及承載力越大。最后再平鋪一層竹篾面層1。通過加壓使材料中的粘結(jié)劑固化，將各層材料粘結(jié)成型。將毛坯板鋸邊成型，制成竹材梁板構(gòu)件，并可根據(jù)需要，將大的竹梁切割成較小的竹梁使用。本實施例的區(qū)別就在于最后，在竹梁構(gòu)件上受拉一側(cè)的側(cè)面設(shè)有增強層5，該增強層5的材料為碳纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料或芳綸纖維增強塑料。
用一個具體制作工藝為例1、原竹材剖成6m長(根據(jù)需要可以調(diào)整)和1.22m寬的薄竹片，用細線分別將6m和1.22m的薄竹片連成單向的竹簾；2、將竹簾高溫壓蒸殺菌，然后進行干燥；3、將干燥好的竹簾浸漬水性酚醛樹脂，然后晾干；4、將各層材料按要求分層疊放。首先鋪設(shè)竹篾面層1，再交替布置縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2；5、將分層疊放好的材料送入壓力機熱壓成型，使粘結(jié)劑固化，熱壓時間、壓力及升溫降溫程序根據(jù)不同規(guī)格竹梁試驗確定；6、切割毛坯板，制成成品；7、在竹梁構(gòu)件上受拉一側(cè)的側(cè)面粘貼碳纖維增強塑料制成的增強層5，制成成品。
實施例3如圖5和圖6所示，本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)大致上相同，首先將竹篾面層1、縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2編成竹簾，如果橫向連接層2為其他材料，也編成簾狀，然后在竹材梁構(gòu)件內(nèi)，即縱向連續(xù)纖維層3或橫向連接層2上設(shè)置有管狀預留孔道6，將竹簾和預留孔道6外表面浸漬粘結(jié)劑，預留孔道6的材料可采用金屬管、塑料管或復合管材。再在加壓設(shè)備上分層平鋪各層材料，先平鋪一層竹篾面層1，然后交替平鋪橫向連接層2和縱向連續(xù)纖維層3，可以調(diào)整兩者的材料用量比，縱向連續(xù)纖維層3比例越高，則竹材梁構(gòu)件的抗彎剛度以及承載力越大。在預先設(shè)定的位置布置預留孔道6。最后再平鋪一層竹篾面層1。通過加壓使材料中的粘結(jié)劑固化，將各層材料以及預留孔道6粘結(jié)成型。由于預留孔道6和竹材通過粘結(jié)劑牢固粘結(jié)，通過兩者結(jié)合面上剪應力的有效傳遞，實現(xiàn)共同工作和預應力的施加，達到增強竹材梁構(gòu)件剛度和承載力的作用。將毛坯板鋸邊成型，制成竹材梁構(gòu)件，并可根據(jù)需要，將大的竹梁切割成較小的竹梁使用。最后在預留孔道6中穿設(shè)預應力筋7，該預應力筋7的材料采用鋼絲、鋼鉸線、鋼絲繩、鋼筋、碳纖維增強塑料筋材、玻璃纖維增強塑料筋材或芳綸纖維增強塑料筋材。通過張拉機具張拉預應力筋7，預應力筋7通過錨具或者預留孔道6內(nèi)灌漿將預應力施加在竹材梁構(gòu)件上。
用一個具體制作工藝為例1、原竹材剖成6m長(根據(jù)需要可以調(diào)整)和1.22m寬的薄竹片，用細線分別將6m和1.22m的薄竹片連成單向的竹簾；2、將竹簾高溫壓蒸殺菌，然后進行干燥；3、干燥好的竹簾和預留孔道6外表面浸漬水性酚醛樹脂，然后晾干；4、將各層材料按要求分層疊放。首先鋪設(shè)竹篾面層1，再交替布置縱向連續(xù)纖維層3和橫向連接層2，在鋪設(shè)過程中，在預先設(shè)定的位置布置預留孔道6；5、分層疊放好的材料送入壓力機熱壓成型，使粘結(jié)劑固化，熱壓時間、壓力及升溫降溫程序根據(jù)不同規(guī)格竹梁試驗確定；6、切割毛坯板，制成竹梁；7、在預留孔道6中穿設(shè)預應力筋7，張拉預應力筋7；8、在預留孔道6中灌漿，待灌漿料達到設(shè)計強度后，切斷預應力筋7，對竹材梁構(gòu)件施加預應力，制成成品。
權(quán)利要求
1.一種竹材梁構(gòu)件，其特征在于它包括兩層竹篾面層(1)以及交替布置于兩層竹篾面層(1)之間的縱向連續(xù)纖維層(3)和橫向連接層(2)，所述縱向連續(xù)纖維層(3)由縱向布置的竹材組成，橫向連接層(2)由直交或斜交的竹篾或麻繩組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹材梁構(gòu)件，其特征在于所述縱向連續(xù)纖維層(3)或橫向連接層(2)內(nèi)設(shè)置有加勁條(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的竹材梁構(gòu)件，其特征在于所述加勁條(4)沿縱向或橫向布置，加勁條(4)的材料為碳纖維增強塑料、碳纖維增強塑料網(wǎng)格、玻璃纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料網(wǎng)格、芳綸纖維增強塑料、芳綸纖維增強塑料網(wǎng)格、連續(xù)纖維、纖維網(wǎng)格、鋼絲、鋼絲網(wǎng)、鋼絲繩、鋼絲繩網(wǎng)、鋼絞線、鋼筋或鋼筋網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的竹材梁構(gòu)件，其特征在于所述竹材梁的側(cè)面上設(shè)有增強層(5)，增強層(5)的材料為碳纖維增強塑料、玻璃纖維增強塑料或芳綸纖維增強塑料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的竹材梁構(gòu)件，其特征在于所述縱向連續(xù)纖維層(3)或橫向連接層(2)上設(shè)有預留孔道(6)，預留孔道(6)內(nèi)設(shè)有預應力筋(7)，所述預應力筋(6)的材料為鋼絲、鋼鉸線、鋼絲繩、鋼筋、碳纖維增強塑料筋材、玻璃纖維增強塑料筋材或芳綸纖維增強塑料筋材。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的竹材梁構(gòu)件，其特征在于所述縱向連續(xù)纖維層(3)或橫向連接層(2)上設(shè)有預留孔道(6)，預留孔道(6)內(nèi)設(shè)有預應力筋(7)，所述預應力筋(6)的材料為鋼絲、鋼鉸線、鋼絲繩、鋼筋、碳纖維增強塑料筋材、玻璃纖維增強塑料筋材或芳綸纖維增強塑料筋材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種竹材梁構(gòu)件，它包括兩層竹篾面層以及交替布置于兩層竹篾面層之間的縱向連續(xù)纖維層和橫向連接層，所述縱向連續(xù)纖維層由縱向布置的竹材組成，橫向連接層由直交或斜交的竹篾或麻繩組成。本發(fā)明是一種成本低廉、加工制作方便、尺寸大、剛度和強度大、可加工性能好，同時能夠滿足作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用功能和耐久性要求的竹材梁。
文檔編號E04C3/14GK1963103SQ20061013675
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者肖巖, 單波, 張達威 申請人:湖南大學