CN105799003B - 正交钉连接层积木加工装置及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
正交钉连接层积木加工装置及其加工方法，属于建筑工程技术领域。加工装置：包括工作台，在工作台的两个相邻边上设置有纵向边框和横向边框；在工作台的上方设置有分配梁，在分配梁的上方设置竖向千斤顶；在工作台上设置纵向分配板和横向分配板，在纵向分配板的外侧设置有纵向千斤顶，在横向分配板的外侧设置有横向千斤顶。加工方法：将纵向木板平铺在工作台上，使纵向木板紧靠纵向边框和横向边框；将横向木板平铺在纵向木板上，使横向木板与纵向木板相互垂直设置，使横向木板紧靠纵向边框和横向边框；布置纵向分配板、横向分配板、横向千斤顶和纵向千斤顶；进行加压，钉射钉子，补射分配梁所在位置的钉子；如此往复，直至加工完成。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，特别是涉及一种正交钉连接层积木加工装置及其加工方法。
背景技术
据统计，建筑业消耗了地球上大约50％的能源、42％的水资源、50％的材料和48％的耕地。造成生态失衡，产生了全球24％的空气污染、50％的温室效应、40％的水源污染和50％的氯氟烃等。
绿色建筑在我国治理环境污染、节能减排、调整产业结构方面起着至关重要的作用。过去我国在发展绿色建筑方面，只注重钢结构和混凝土结构而忽略了木结构绿色建筑。钢材、水泥、塑料的不可再生不可持续性已经非常明显。现在发达国家已经公认木建筑以及利用农业废弃物加工的建材，是建筑产业可持续发展的正确方向，然而我国政府部门和社会各界对于新型木建筑的广泛应用还存在着很多误区。
为此，有必要针对木结构绿色建筑及其工业化进行系统性的研发，使我国建筑产业真正实现全过程的绿色、可循环、可持续。
古老而又现代的木结构建筑，开始逐渐回到建筑业的中心舞台，主要是木结构建筑具有巨大可持续发展等优势：①绿色：森林每生长一立方米木材，可吸收大气中的二氧化碳约850公斤；而生产一立方米钢材排放二氧化碳12吨，一立方米混凝土排放二氧化碳3吨。另外，木结构建筑室内空气中含有大量的芬多精和被称为空气维他命的负离子，有益人们身心健康。②节能：木结构房屋的保温节能性能优于任何其他结构形式，木材的隔热值比混凝土高16倍，比钢材高400倍，比铝材高1600倍。③环保：木材是天然可生长材料，钢材对水的污染比木材大120倍。④抗震性能：木结构具有优越的柔韧性、良好的延性和耗能能力。即使强烈的地震使整个建筑脱离其基础，其结构也经常完整无损。木结构韧性大，对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力，在所有结构中具有最佳的抗震性，这一点在许多大震中已得到充分证明。⑤耐久性：木材是一种稳定、寿命长、耐久性强的材料。我国众多古代木建筑经历了上千年的风霜雪雨，依然屹立。国外大量木结构住宅已经使用了几百年，仍发挥着较好的使用功能。⑥耐火性能：经阻燃处理的木结构具有炭化效应，其低传导性可有效阻止火焰向内蔓延，从而保证整个木结构在很长时间内不受破坏。⑦设计灵活、使用率高：与钢结构、混凝土结构和砌体结构相比，木结构的连接形式最为多样，空间布局最为灵活，使用率最高。⑧施工：木结构的施工工期最短，且不受气候影响，任何时间都可以施工。
木结构建筑不仅具有巨大可持续发展优势，且具有巨大工业化优势：①装配化率高：混凝土结构很难超过80％，而木结构可达到100％。②标准化、通用化率高：木结构材料单一，标准化、通用化程度比混凝土结构高。③车间自动化水平高：木结构可加工性强，车间构件生产的自动化率远高于混凝土结构。④加工成本低：木结构构件无需模具、浇筑及养护，加工省时、省工、省钱。⑤加工精度高：木结构加工过程均采用机床程控操作，加工精度高。⑥运输成本低：木结构不仅质量轻，且外形更规整，无大量的外露钢筋。⑦装配速度快：装配混凝土结构仍需要大量的湿作业，与之相比，木结构施工工期能缩短几倍。⑧工人要求低：混凝土结构装配需要大批高素质的专业队伍，大量精准操作、灌浆与现浇，尤其大量的钢筋连接，操作难度大。而木结构的安装操作显著简化。⑨大部品总成装配：由于木结构质量轻，更规整，因此可以采用大部品总成装配，工业化程度更高。
交错层压木材(cross-laminated timber，简称交错层积木)，又称交错层级材，是一种新型木建筑材料，采用窑干的杉木(云杉/冷杉)指接材经分拣和切割成木方，经正交(90度)叠放后，使用高强度材料胶合成实木板材，可按要求定制面积和厚度；其特点是将横纹和竖纹交错排布的规格木材胶合成型，强度可替代混凝土材料，经有关测试表明：以该材料组合成的木建筑物抗震性能良好。
交错层积木本质上就具有很强的承重能力，并且不论是在纵向，还是横向组合应用方面，都可以作为一种重要的承重材料。理论上讲，交错层积木可以用于高达10层木结构建筑的结构材料，并且可以作为水泥或钢材的替代材料。
交错层积木材板的加工步骤与其它的工程实木产品有相似之处。交错层积木材板是通过将连续垂直背胶层木堆积而成；然后使用较大的水压或真空压力机使那些堆积的层木压成相互紧锁的木板；在某些情况下需再用计算机数控控制机器对压制后的木板进行进一步加工以确定其规格大小及成形，使其最后加工成所需的建筑构件。
该技术在20世纪90年代问世后，因其取材天然且性能优异，一直备受绿色建筑行业关注。这种自欧洲引进的新型工程木产品，不仅具有极高的强度且绿色环保，自身具备一定的防火功能，因而，可为木质建筑提供灵活的设计方案、有竞争力的成本和优异的结构强度。
交错层积木属重型木结构，大面积的交错层压木材板，可直接切口后，作为建筑的外墙、楼板等，适合用于地面以上建筑；因该技术具有高效、高速施工的优势，且对天气要求低，可极大地提高施工进度。
交错层积木固有极好的耐火性，这与重型木结构的特性相似：一旦发生火灾，交错层积木木板材料表层会以一定的速率缓慢地碳化并且同时能较长时间的维持内部原有的结构强度。因此这种炭化效果也能进一步保证木板的结构强度。
在地震频发的地区，在安全设计过程中考虑的重点是结构体系的抗震能力。交错层积木作为一种建筑材料与其它在建造中使用到的连接件和紧固件一起保证了整体结构具有较强的抗震能力。
交错层压木材的优势：取材天然，绿色环保，在整个生命周期内，可大幅减少温室气体排放；对施工条件要求低，建造安装快速，节省工期，从而降低成本；相比传统建材，其材质轻，对基础要求不高，有利于加快施工进度且降低成本；交错层压木材的木结构建筑防火、抗震性能优异，对居住环境无不良影响。
然而，交错层积木胶的使用年限为50年，而大多木结构能使用100余年，有的能使用数百年甚至上千年，因此采用胶无法保证交错层积木的超长使用年限需求；另外，一些胶也无法达到环保要求。由于采用胶连接时，需保证木材的表面十分光滑，因此其损耗率十分高。为了交错层积木的耐久性，采用钉代替胶，这样可以延长交错层积木的使用年限，并且避免了环境污染，提高了成材率。但是，现有技术中尚没有钉连接层积木的加工装置，加工起来十分不方便，且不能保证加工速度和加工质量。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可保证加工速度和加工质量的正交钉连接层积木加工装置及其加工方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种正交钉连接层积木加工装置，包括工作台，在所述工作台的两个相邻边上分别设置有纵向边框和横向边框；在工作台的上方设置有分配梁，在分配梁的上方设置有能够水平移动的竖向千斤顶；在与纵向边框相对的工作台的一边上设置有纵向分配板，在纵向分配板的外侧设置有纵向千斤顶，在与横向边框相对的工作台的一边上设置有横向分配板，在横向分配板的外侧设置有横向千斤顶。
所述工作台为矩形。
所述分配梁由纵向分配梁和横向分配梁组成，所述纵向分配梁与横向分配梁交叉设置。
采用所述的正交钉连接层积木加工装置的加工方法，包括如下步骤：
步骤一：将纵向木板平铺在工作台上，使相邻纵向木板均相互靠近形成纵向木板层，并使纵向木板层的两侧分别紧靠纵向边框和横向边框；
步骤二：将横向木板平铺在纵向木板层上，使横向木板与纵向木板相互垂直设置，相邻横向木板均相互靠近形成横向木板层，并使横向木板层的两侧分别紧靠纵向边框和横向边框；
步骤三：分别布置纵向分配板、横向分配板、横向千斤顶和纵向千斤顶，使纵向分配板仅与纵向木板相接触，纵向千斤顶与纵向分配板的外侧相接触，使横向分配板仅与横向木板相接触，横向千斤顶与横向分配板的外侧相接触；在横向木板层的顶部布置分配梁和竖向千斤顶，使分配梁与横向木板层相接触，竖向千斤顶与分配梁的外侧相接触；
步骤四：通过竖向千斤顶对分配梁进行加压，直至分配梁对横向木板的压强达到0.1～0.2MPa；
步骤五：通过横向千斤顶对横向分配板进行加压，直至横向分配板对横向木板的压强达到0.4～0.5MPa，通过纵向千斤顶对纵向分配板进行加压，直至纵向分配板对纵向木板的压强达到0.4～0.5MPa；
步骤六：通过竖向千斤顶对分配梁进行加压，直至分配梁对横向木板的压强达到0.4～0.5MPa；
步骤七：钉射钉子；
步骤八：分别卸载竖向千斤顶、分配梁、横向千斤顶、横向分配板、纵向千斤顶和纵向分配板；
步骤九：补射分配梁所在位置的钉子；
步骤十：按照上述方法，在横向木板层上进行下一层纵向木板的铺装、加压及钉射钉子，如此往复，直至加工完成。
所述纵向木板的上部比纵向分配板高3～5mm，纵向木板的下部比纵向分配板低3～5mm。
所述横向木板的上部比横向分配板高3～5mm，横向木板的下部比横向分配板低3～5mm。
本发明的有益效果：
本发明加工方便、加工的正交钉连接层积木质量好、承载力高、经济效果好，能够大幅提升交错层积木的使用年限，且避免了环境污染，显著提高了成材率。
附图说明
图1为本发明的加工方法中第一层拼摆示意图；
图2为本发明的加工方法中第二层拼摆示意图；
图3为本发明的加工方法中第二层射钉操作示意图；
图4为本发明的加工方法中第三层射钉操作示意图；
图中：1-工作台，1-1-纵向边框，1-2-横向边框，2-纵向木板，3-横向木板，4-纵向分配梁，5-横向分配梁，6-竖向千斤顶，7-纵向分配板，8-横向分配板，9-横向千斤顶，10-纵向千斤顶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～图4所示，一种正交钉连接层积木加工装置，包括工作台1，所述工作台1为矩形，在工作台1的两个相邻边上分别设置有纵向边框1-1和横向边框1-2；在工作台1的上方设置有分配梁，所述分配梁由纵向分配梁4和横向分配梁5组成，所述纵向分配梁4与横向分配梁5交叉设置，在分配梁的上方设置有能够水平移动的竖向千斤顶6；在与纵向边框1-1相对的工作台1的一边上设置有纵向分配板7，在纵向分配板7的外侧设置有纵向千斤顶10，在与横向边框1-2相对的工作台1的一边上设置有横向分配板8，在横向分配板8的外侧设置有横向千斤顶9。
采用所述的正交钉连接层积木加工装置的加工方法，包括如下步骤：
步骤一：将纵向木板2平铺在工作台1上，使相邻纵向木板2均相互靠近形成纵向木板层，并使纵向木板层的两侧分别紧靠纵向边框1-1和横向边框1-2；
步骤二：将横向木板3平铺在纵向木板层上，使横向木板3与纵向木板2相互垂直设置，相邻横向木板3均相互靠近形成横向木板层，并使横向木板层的两侧分别紧靠纵向边框1-1和横向边框1-2；
步骤三：分别布置纵向分配板7、横向分配板8、横向千斤顶9和纵向千斤顶10，使纵向分配板7仅与纵向木板2相接触，所述纵向木板2的上部比纵向分配板7高3mm，纵向木板2的下部比纵向分配板7低3mm，纵向千斤顶10与纵向分配板7的外侧相接触；使横向分配板8仅与横向木板3相接触，所述横向木板3的上部比横向分配板8高3mm，横向木板3的下部比横向分配板8低3mm，横向千斤顶9与横向分配板8的外侧相接触；在横向木板层的顶部布置分配梁和竖向千斤顶6，使分配梁与横向木板层相接触，竖向千斤顶6与分配梁的外侧相接触；
步骤四：通过竖向千斤顶6对分配梁进行加压，直至分配梁对横向木板3的压强达到0.1MPa；
步骤五：通过横向千斤顶9对横向分配板8进行加压，直至横向分配板8对横向木板3的压强达到0.4MPa，通过纵向千斤顶10对纵向分配板7进行加压，直至纵向分配板7对纵向木板2的压强达到0.4MPa；
步骤六：通过竖向千斤顶6对分配梁进行加压，直至分配梁对横向木板3的压强达到0.4MPa；
步骤七：钉射钉子；
步骤八：分别卸载竖向千斤顶6、分配梁、横向千斤顶9、横向分配板8、纵向千斤顶10和纵向分配板7；
步骤九：补射分配梁所在位置的钉子；
步骤十：按照上述方法，在横向木板层上进行下一层纵向木板的铺装、加压及钉射钉子，如此往复，直至加工完成。
Claims (3)
1.一种正交钉连接层积木加工装置的加工方法，所述正交钉连接层积木加工装置，包括工作台，在所述工作台的两个相邻边上分别设置有纵向边框和横向边框；在工作台的上方设置有分配梁，在分配梁的上方设置有能够水平移动的竖向千斤顶；在与纵向边框相对的工作台的一边上设置有纵向分配板，在纵向分配板的外侧设置有纵向千斤顶，在与横向边框相对的工作台的一边上设置有横向分配板，在横向分配板的外侧设置有横向千斤顶；其特征在于，所述加工方法包括如下步骤：
步骤一：将纵向木板平铺在工作台上，使相邻纵向木板均相互靠近形成纵向木板层，并使纵向木板层的两侧分别紧靠纵向边框和横向边框；
步骤二：将横向木板平铺在纵向木板层上，使横向木板与纵向木板相互垂直设置，相邻横向木板均相互靠近形成横向木板层，并使横向木板层的两侧分别紧靠纵向边框和横向边框；
步骤三：分别布置纵向分配板、横向分配板、横向千斤顶和纵向千斤顶，使纵向分配板仅与纵向木板相接触，纵向千斤顶与纵向分配板的外侧相接触，使横向分配板仅与横向木板相接触，横向千斤顶与横向分配板的外侧相接触；在横向木板层的顶部布置分配梁和竖向千斤顶，使分配梁与横向木板层相接触，竖向千斤顶与分配梁的外侧相接触；
步骤四：通过竖向千斤顶对分配梁进行加压，直至分配梁对横向木板的压强达到0.1～0.2MPa；
步骤五：通过横向千斤顶对横向分配板进行加压，直至横向分配板对横向木板的压强达到0.4～0.5MPa，通过纵向千斤顶对纵向分配板进行加压，直至纵向分配板对纵向木板的压强达到0.4～0.5MPa；
步骤六：通过竖向千斤顶对分配梁进行加压，直至分配梁对横向木板的压强达到0.4～0.5MPa；
步骤七：钉射钉子；
步骤八：分别卸载竖向千斤顶、分配梁、横向千斤顶、横向分配板、纵向千斤顶和纵向分配板；
步骤九：补射分配梁所在位置的钉子；
步骤十：按照上述方法，在横向木板层上进行下一层纵向木板的铺装、加压及钉射钉子，如此往复，直至加工完成。
2.根据权利要求1所述的正交钉连接层积木加工装置的加工方法，其特征在于所述纵向木板的上部比纵向分配板高3～5mm，纵向木板的下部比纵向分配板低3～5mm。
3.根据权利要求1所述的正交钉连接层积木加工装置的加工方法，其特征在于所述横向木板的上部比横向分配板高3～5mm，横向木板的下部比横向分配板低3～5mm。
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