CN103572888B - 竹结构复合板块 - Google Patents

Abstract

一种竹结构复合板块，由竹结构骨架和填充包覆材料复合而成，填充包覆材料充填在竹结构骨架内的间隙中并包覆在竹结构骨架的周围；竹结构骨架由一种竹结构基体或两种以上不同的竹结构基体组合连接构成；竹结构基体包括竹结构片材和竹结构框架，竹结构片包括A型竹结构片材、B型竹结构片材和C型竹结构片材。本发明的板块整体性好、质量轻、强度高、刚而不脆、富有弹性。用此板块可以独立地建造构筑物，因为每一板块都可以担当构筑物的结构支撑骨架。板块的独特结构和连接方法使建成后的构筑物整体抗解体性好，抗震能力特别强。应用本发明的板块，可以完全没有砖砌墙，不用钢筋来建造各种固定构筑物；还可以建造方便运输、可装拆的各种可移动构筑物。

Description

竹结构复合板块

技术领域

本发明涉及一种建筑材料，特别涉及一种竹结构复合板块。

背景技术

目前，很大部分的建材不符合人类可持续发展。建筑物的主要结构方式是：砖木、砖混、钢混等结构方式。由于木材缺乏，我国的全木结构已基本没有。传统的竹结构有多处弊端，只能限制在极小的范围。全钢结构因造价高，亦较少采用。目前，建材主要依赖于钢筋、烧砖、水泥。建筑用钢是钢材中质量最低等、耗能最高的。有限宝贵的铁矿石被大量炼成低档钢而过度应用在建筑领域是对合理利用有限资源、减少大气环境的严重违背。烧砖更是有破坏土壤资源、破坏环境、污染大气等多种弊端。

另一方面，每有大地震发生时，多发生建筑物大部分倒塌，人员伤亡惨烈的状况，并引发救援重建耗时耗费巨大。抗震形势十分严峻。而现行的建造方式和建筑用材与抗震建筑的原则相背。建筑的硬而重，刚而脆，宜失稳解体是他们的共同弊端。同时，现行通常的几种结构都或多或少离不开砖砌墙方式。而砖砌墙是最易在地震中失稳倒塌的，玉树震灾是一例。而钢混结构的建筑一旦下陷和倒塌，人员的死亡率巨大，且救援最难，汶川震灾是一例。如何保证遇特大地震也能达到绝大部分建筑完好，从而保证人们有逃生的时间，大量降低人员的伤亡，抗震是我国面临的应该举国重视的重大课题！

而另一方面，我国有着繁殖方便，成才迅速，且量占世界四分之一的优质建材－－－竹材。谓其是优质建材，因其物理质量相当好，抗拉强度是钢材的3-4倍，抗压强度高于木材10%，富弹性、韧性，且质轻。人称：植物黄金，21世纪的“植物钢铁”。这对我们这个人口众多，木材缺乏，地震频发的国度来说尤其宝贵。但是，如此好的竹材是空心的，使用较难，而且顺纹易爆裂。其弱点使竹材在建筑领域的广泛使用举步艰难。以致当前，物理特性强的竹材大多被肢解粉碎，用在其他领域，实在是十分可惜的资源浪费。

发明内容

本发明的目的，在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种竹结构复合板块。

本发明的目的是这样实现的：一种竹结构复合板块，由竹结构骨架和填充包覆材料复合而成，填充包覆材料充填在竹结构骨架内的间隙中并包覆在竹结构骨架的周围；所述竹结构骨架由一种竹结构基体或多种不同的竹结构基体的组合构成；所述竹结构基体包括竹结构片材和竹结构框架，所述竹结构片材包括Ａ型竹结构片材、Ｂ型竹结构片材和Ｃ型竹结构片材；所述竹结构复合板块形成后，板块上设有用于板块之间相互连接的边缘突出层和/或眼、隼。

所述的Ａ型竹结构片材包括由多块平放竹片平行密集排列而成的基层以及由多块平放竹片间隔排列而成的面层，基层和面层按竹片长度方向垂直交叉连接，面层连接在基层的一面或两面；

所述的Ｂ型竹结构片材包括由多块侧立竹片平行密集排列而成的基层以及由多块平放竹片间隔排列而成的面层，基层和面层按竹片长度方向垂直交叉连接，面层连接在基层的一面或两面；

所述的Ｃ型竹结构片材由多块平放竹片平行密集排列作为经片、多块平放竹片间隔排列作为纬片编织连接构成，位于经片两端的纬片连接在经片的同一面或两面。

所述的竹结构框架是由多条竹木结构框档连接构成的矩形立方体形框架，所述竹木结构框档由一根木条和一根或两根竹片连接构成，两根竹片分别连接在木条的相对两侧，木条的宽度等于或大于竹片的宽度。

所述的竹结构骨架由一个竹结构框架和一块竹结构片材叠合连接构成。

所述的竹结构骨架由一个竹结构框架和两块竹结构片材叠合连接构成，两块竹结构片材分别连接在竹结构框架的两面。

所述的竹结构骨架顺序由一块Ｂ型或C型竹结构片材、一块Ａ型竹结构片材、一块Ｂ型或C型竹结构片材叠合连接构成。

所述的竹结构骨架顺序由一块Ｂ型或C型竹结构片材、一块Ａ型竹结构片材、一个竹结构框架、一块Ａ型竹结构片材、一块Ｂ型或C型竹结构片材叠合连接构成。

所述的竹结构骨架顺序由一块Ｂ型或C型型竹结构片材、一块Ａ型竹结构片材、一个竹结构框架、一块Ａ型竹结构片材、一块Ｂ型或C型型竹结构片材、一个竹结构框架、一块Ａ型竹结构片材、一块Ｂ型或C型型竹结构片材叠合连接构成。

所述边缘突出层、隼的厚度小于板块的厚度，所述眼是通透的或半通透的。

所述的隼为连续齿状隼并设置在板块的一个侧面，该连续齿状隼的厚度与板块的厚度相同。

本发明的竹结构复合板块由于采用了以上技术方案，具有以下的优点和特点：

1，本发明创造了一种前所未有的竹结构复合板块。以及以此板块为基本的完整建造技术。它打破了用竹竿作结构骨架，无法抗拒较大外力的、被限制在极小范围应用的传统竹结构技术。

它在某种程度上比现代木结构更强抗力，整体性、抗解体性更好；比现代普遍实行的砖木、砖混、钢混等都更轻质，更刚柔、更整体、更抗解体。

2，本发明创造了在建造领域中科学合理使用竹材的新手法，为这种天然、速生、再生力强的可持续使用的优质资源在建筑业发挥充分作用，弥补我们的木材资源缺乏，实现了一项重要的突破。

3，本发明在建造中可以替代钢材和砖块，节省水泥。可以实现减少碳排放40%以上。为保护人类有限的铁矿资源和改善人类生态环境，保持可持续发展实现了一项重要的突破。

4，由于本发明科学发挥了竹材自然抗力的优势，又实行优势组合，使构造体受力刚柔相济；竹结构又多层互连，使受力分布均匀；又由于采用全板式，板块的连接还实行特别的互插锁闭等手段，达到了国际抗震建筑的基本共识要求：轻质、刚而有弹性、整体性和抗解体性强。这为我国科学建造抗震建筑开创了一种新的突破性思路。

5，本发明的板块可以实行工厂化预制，现场组装的方法，使建造达到完整、精细的设计、制造的新高度。这将改变通常的现搭现建方式，在提高建造质量同时，还更省时和节约多项成本。本技术又使现场浇注不用模板，节省了模板、装拆模板工序，混凝土凝固时间的工序等待，还省去了大面积的后道平整粉刷。在工厂化生产中，板块的大面还可以随意浇注成各种仿石仿木等立体面。这是非常提升经济、建造艺术价值的新突破。随着经验的积累和改进，将有更大的经济价值比的潜能。

6，本发明板块技术并不仅只限于本建造方式，还可以在其他建造结构体系中运用。在砖木、砖混、钢混结构等中应用本板块将可以降低建筑总重量、多重降低成本、大大提高建筑的整体性、刚柔性，增强原有结构的抗震抗灾能力。将来，一幢竹、钢、混结构的高层建筑不但更轻质，更经济，而且更具弹性，不可折断，在强震面前安全度会得到大幅提高。某种意义上说，这是有重要质变意义的。

7，应用本发明，建造上部适当扩大的特殊构筑物可以稳固得多。

由于各种特殊的需要（如：节省占地等），建筑有时会上部比下部大，甚至幅度还很大。由于本技术建造的构筑物具有轻、韧、有弹性、整体抗解体性强等特点，因此，建造此类建筑将稳固得多，成本节省得多。

8，应用本发明技术，其在火灾发生或其他特殊情况下（如，“911”建筑上部的突爆）的安全可控度比其他构造高得多。

有例表明，木结构建筑在发生火灾时，其坍塌时间是可控的。德国的消防队员说，木结构建筑一般有40分钟的安全救援逃生期。而其他结构则难控，随时会坍塌。这是因为木是需要有氧燃烧的，因此，只能由外而内，逐步燃烧。而，钢铁在热量下的软体下垂是随热量的急剧加大而速变的。加之重质，危险随时达最大。

本技术主要用竹材，其同木，也轻；抗压能力强于木材；GRC水泥等的包裹就更缓其燃烧时间。所以，应用本技术建造的构筑物有可控的安全的逃生、救援时间，因此，在发生特别灾害时，其安全度是较高的。

应用本技术建造的构筑物可以达到质轻、韧有弹性、整体抗解体性强。如果是多层，把基础始的下部各层浇注的混凝土量向上部逐渐递减，可似“不倒翁”一样，达到稳定。对于抗击水灾、风灾、震灾等都有减轻损失的有利效果。

9，应用本发明技术，可以使构筑物轻质、刚柔、抗解体。所以，其应用范围将是很广的。比如，在地质较疏松的地方和水上，运用本发明技术建造建筑将有强大的优势。还可以运用于船体、桥梁、快速装配建筑等广泛使用功能的构筑物。

附图说明

图1是本发明竹结构复合板块第一实施例的结构示意图；

图2是本发明竹结构复合板块第二实施例的结构示意图；

图3是本发明竹结构复合板块第三实施例的结构示意图；

图4是本发明竹结构复合板块第四实施例的结构示意图；

图5是本发明竹结构复合板块第五实施例的结构示意图；

图6是本发明中的Ａ型竹结构片材的侧视结构示意图；

图7是本发明中的Ｂ型竹结构片材的侧视结构示意图；

图8是本发明中的图６、图７的平面结构示意图；

图9、图10是是本发明中的Ｃ型竹结构片材的结构示意图；

图11是本发明中的竹结构框架的侧视结构示意图；

图12、图13是构成竹结构框架的框档的端面结构示意图；

图14是同时带有边缘突出层、眼和隼的竹结构复合板块的结构示意图；

图15是图１４所示竹结构复合板块的多板块组合示意图；

图16是带有双面边缘突出层的竹结构复合板块的结构示意图；

图17、图18是只带有隼的竹结构复合板块的结构示意图；

图19是板块大面中间带眼的竹结构复合板块的结构示意图；

图20、图21是边缘带有连续齿状隼的竹结构复合板块的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，配合参见图2、图3、图４、图５，本发明的竹结构复合板块，由竹结构骨架和填充包覆材料（未图示出来）复合而成，填充包覆材料充填在竹结构骨架内的间隙中并包覆在竹结构骨架的周围。

本发明中的竹结构骨架由至少两种结构相同或不同的竹结构基体组合连接构成；所述竹结构基体包括竹结构片材1和竹结构框架2，竹结构片材1包括Ａ型竹结构片材11、Ｂ型竹结构片材12和Ｃ型竹结构片材13。竹结构复合板块形成后，板块上设有用于板块之间相互连接的边缘突出层3、眼4、隼5（配合参见图14-图21）。一般来说，边缘突出层3、隼5的厚度小于板块的厚度。眼4可以通透或半通透的。另，其中的隼可以为连续齿状隼6（参见图20、21）并设置在板块的一个侧面，这时，连续齿状隼的厚度与板块的厚度相同。两块具有对应连续齿状隼6的竹结构复合板块可以相互隼接相连。

参见图1，本发明中的竹结构骨架可以由一个竹结构框架2和一块竹结构片材1叠合连接构成。该竹结构片材1可以是Ａ型竹结构片材11、Ｂ型竹结构片材12和Ｃ型竹结构片材13中的任何一种。

参见图2，本发明中的竹结构骨架可以由一个竹结构框架2和两块竹结构片材1叠合连接构成，两块竹结构片材1分别连接在竹结构框架2的两面。两块竹结构片材1可以是Ａ型竹结构片材11、Ｂ型竹结构片材12和Ｃ型竹结构片材13中的任何一种或任何两种。

参见图3，本发明中的竹结构骨架可以是顺序由一块Ｂ型（或C型）竹结构片材12、一块Ａ型竹结构片材11和一块Ｂ型（或C型）竹结构片材12叠合连接构成。

参见图4，本发明中的竹结构骨架可以顺序由一块Ｂ型（或C型）竹结构片材12、一块Ａ型竹结构片材11、一个竹结构框架2、一块Ａ型竹结构片材11和一块Ｂ型（或C型）竹结构片材12叠合连接构成。

参见图5，本发明中的竹结构骨架可以顺序由一块Ｂ型（或C型）竹结构片材12、一块Ａ型竹结构片材11、一个竹结构框架2、一块Ａ型竹结构片材11、一块Ｂ型（或C型）竹结构片材12、一个竹结构框架2、一块Ａ型竹结构片材11和一块Ｂ型（或C型）竹结构片材12叠合连接构成。

本发明中的竹结构骨架还可以有其它的各种组合方式，在此不一一列举。

参见图6，配合参见图８，本发明中的Ａ型竹结构片材11包括由多块平放竹片平行密集排列而成的基层111以及由多块平放竹片间隔排列而成的面层112，基层111和面层112按竹片长度方向垂直交叉连接，面层连接在基层的一面或两面。

参见图7，配合参见图８，本发明中的Ｂ型竹结构片材12包括由多块侧立竹片平行密集排列而成的基层121以及由多块平放竹片间隔排列而成的面层122，基层和面层按竹片长度方向垂直交叉连接，面层连接在基层的一面或两面。

参见图9，配合参见图10，本发明中的Ｃ型竹结构片材13由多块平放竹片平行密集排列作为经片131、多块平放竹片间隔排列作为纬片132编织连接构成，位于经片两端的纬片连接在经片的同一面。

参见图11、图12、图13，本发明中的竹结构框架2是由多条竹木结构框档连接构成的矩形立方体形框架，所述竹木结构框档由一根木条21和一根或两根竹片22连接构成，两根竹片22分别连接在木条21的相对两侧，木条的宽度大于竹片的宽度并且向两端伸出。

本发明以竹片为主材，做成各种形式的竹结构基体，再以竹结构基体的各种组合做成竹结构骨架，并通过与GRC水泥等材料复合成竹结构复合板块。这种板块可作为一个构筑物完整的唯一的支撑结构。

本板块技术在解读了传统竹结构中用竹竿为结构支撑的纰漏和较合理利用竹的力学特性的基础上，用约５－３０mm不同宽度的竹片作为主要材料，用木胶水、螺丝钉、铁钉、气枪钉等做连接材料，先制成各种竹片排列或竹木条组合方式的竹结构基体。

根据建造的结构需要，各种竹结构基体可以单独，也可以叠加在一起，再通过用一定的GRC水泥、石膏、纤维网格布、保温材料等材料，采用螺丝钉、铁钉、气枪钉等方法进行复合，制成各种规格的竹结构复合板块。在单板式建造方式中，板块已经复合完整。在复板式建造中，板块只需把最终暴露在外的部分复合完整，以及达到符合板块间连接的标准，我们称为次板块。

无论是板块还是半板块都将分布构筑物的各层面上，发挥不同的力学支撑作用，联合形成结构支撑合力。而其中的竹结构基体及它们的组合（竹结构骨架）起主要骨架支撑作用，而ＧＲＣ水泥等材料的复合加强了支撑作用，并加强了稳定性和整体性，还起到构筑物需要的防火、防水渗漏、保温等作用。

一般情况下，竹结构基体有相当的长宽度，如：1200×2400×50mm；而当有特殊需要时，各种竹结构基体可能会变得特别窄长，或任何所需的异型，并实行比常规更多次多层复合连接。如：制造特殊的梁、柱、抗高冲击板块等。这样做的益处：在加强结构强度的同时，还可以节省水泥等材料、减轻构筑物的整体重量等。

为了制造和安装的方便，板块或次板块一般可以以小于１２００mm宽度为基本尺寸。

竹结构复合板块的互插反锁连接工艺，是构筑物的整体受力均匀，整体抗解性强的一大保证，也是本板块技术的重要特点。

板块间（包括复板式中，各半板块）的连接，除特别需要，绝大部分不用另外制造的金属连接件，而是通过各板块内延伸出的竹结构隼来完成。这种竹结构隼由各板块内伸出，与板块一体。隼的设置一般为30-60cm一个（对应接的板面在相应的位置预留适当的孔眼）。需要时可以在两连接板块连续间或出现（类似服装的针线缝纫效果）。在呈平行、９０度角或其他大角度的相邻板块间的各种连接中，虽有局部不同，但都采用这种隼接原则，并实行侧锁或反锁。在单板式和复板式的建造结构中，竹结构隼的长度是不同的。在单板式中，隼只要穿到对应板的外侧即可；而复板式中，隼可以穿过第一次板块，也可以连续穿过两块次板块。但至少需要穿出第一次板块5cm以上，这是用竹片等实行隼反锁的必要条件。这种出隼、穿板、反锁是加强整体抗力，保证构筑物整体性的重要手段。通过这些多项功能的共同作用，使板间的连接牢固可靠。某种意义上，这种隼的面接，强于传统木结构的档接，更强于现代木结构中木档间的螺丝钉连接。

在平行相邻的板块连接中，大多可实行一板的单面或双面伸出突出沿5-10cm,相邻板则相应收缩尺寸，让出部位，使两者匹配连接。连接时，一般可在接触面涂GRC水泥或其他胶水，用螺丝钉紧固。如果，这种连接还需要作加强，则可以加上与接缝呈90度的竹片档或竹片板作加强。在建造房屋时，作为楼板的加强，可以通过设置置于下部的横向格栅来实现。

工厂化板块预制，现场的组装、浇注。

根据建造需要，可以设计各种竹板块的构成、连接方式、采用手段。然后在工厂作标准化生产。

板块装运到现场。现场作一定的预准备（地面的平整、各种管线的预铺设、必要基础的预挖预埋等），达到构筑物的组装要求后，板块按顺序安装固定（复式构造的同步暗线管的铺设）。复式构造的先内层安装固定，再外层与内层的逐步拼合，同步进行浇灌加固的混凝土部分或保温层部分的工序，到组装全部完成。一般在浇灌可以连续进行。这是因为竹结构板块结合的整体已经可以达到最主要的结构支撑，混凝土的作用比钢混结构的小，所以无需太担心混凝土的凝固不到位的问题；再则，没有因混凝土未凝固达标而拆浇灌模板影响建造质量的问题，因为本技术浇灌一般无需模板，竹结构板块包住浇灌材料，并将与其合成一体。

本技术的应用还可以扩展及其他建造结构体系。

在砖木、砖混、钢混等建造结构中，存在大量的承重和非承重砖墙。这些砖墙加大了建筑的需承重量，而在抗震中是最易震散掉落，影响建筑的整体稳定性。用本技术制造的竹结构板块替代砖墙是可能的，有利的。其一，加强建筑的整体性；其而，可以降低建筑整体的总质量，节约建材成本；其三，上述两点的结合，可以大大加强建筑的抗震能力。

在砖混、钢混结构中，竹结构板块如果当作其浇注混凝土部分和砖墙部分的模块板，作浇注各部的预分割，其用钢筋部分照样或可减少。浇注时，承重部分浇注混凝土，而砖墙部分或可部分浇注混凝土，部分浇注保温材料（要达到一定的抗粉碎强度），这是可以达到降低建筑总重量、节约建造成本（降低重量，节省下部包括基础总量及浇注模块的工料等）、大大提高建筑的整体性和刚柔性，从而提高抗震强度。这是有某种质变意义的。

Claims (1)

1.一种竹结构复合板块，其特征在于：由竹结构骨架和填充包覆材料复合而成，填充包覆材料充填在竹结构骨架内的间隙中并包覆在竹结构骨架的周围；所述竹结构骨架由一种竹结构基体或多种不同的竹结构基体的组合构成；所述竹结构基体包括竹结构片材和竹结构框架，所述竹结构片材包括A型竹结构片材、B型竹结构片材和C型竹结构片材；所述竹结构复合板块形成后，板块上设有用于板块之间相互连接的边缘突出层和/或眼、隼；

所述的A型竹结构片材包括由多块平放竹片平行密集排列而成的基层以及由多块平放竹片间隔排列而成的面层，基层和面层按竹片长度方向垂直交叉连接，面层连接在基层的一面或两面；

所述的B型竹结构片材包括由多块侧立竹片平行密集排列而成的基层以及由多块平放竹片间隔排列而成的面层，基层和面层按竹片长度方向垂直交叉连接，面层连接在基层的一面或两面；

所述的C型竹结构片材由多块平放竹片平行密集排列作为经片、多块平放竹片间隔排列作为纬片编织连接构成，位于经片两端的纬片连接在经片的同一面或两面；

所述的竹结构框架是由多条竹木结构框档连接构成的矩形立方体形框架，所述竹木结构框档由一根木条和一根或两根竹片连接构成，两根竹片分别连接在木条的相对两侧，木条的宽度等于或大于竹片的宽度。