CN106863495A - 一种胶合竹木梁及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种胶合竹木梁，利用了工程竹顺纹方向抗拉强度及抗压强度显著高于木材的特点，将工程竹单板放置在梁的受拉侧，或者可选择地放置在梁的受压侧，组成竹木复合受弯构件。该胶合竹木梁，单板总数量和单板材质可以根据梁截面高度灵活设计，适用性和可操作性强；可以增强梁的抗弯承载力，力学性能优良；可以降低高品质木材层板的用量，加工工艺简单。

Description

一种胶合竹木梁及其制造方法
技术领域
本发明属于土木工程中的建筑材料领域，涉及一种胶合竹木梁，利用工程竹顺纹方向抗拉强度和抗压强度均显著高于木材的特点，使上层工程竹抗压层板或木抗压层板、中间层木层板与下层工程竹抗拉层板共同受力，具有抗弯承载能力高、稳定性好的特点。
背景技术
常用的层板胶合木由20～50mm厚的木单板经干燥、顺纹胶合而成。结构用胶合木的层板坯料经过等级分等之后，需要进行组坯。同一等级经组坯的胶合木，适用于轴心受力构件或层板侧立受弯构件。对宽面承载的受弯构件，为充分利用高品质的木材，胶合木上、中、下层板可采用不同材质等级的层板，材质等级配置可在中和轴上、下对称，也可不对称。因此，胶合木受弯构件对受拉及受压侧层板的品质要求较高。
竹材具有与木材相似的力学性能，相比于传统木质建筑材料，竹子作为一种速生材料，成材周期大大低于木材，在材质利用、材料性能和可再生性等方面具有更大的价值。工程竹具有抗拉、抗弯及抗压强度高于木材的优点，利用工程竹与木材复合形成胶合竹木梁，能够增强梁的抗弯承载能力，减少大径级优质木材使用量，降低胶合木梁制作中对木单板的材质要求。
目前工程应用中的木材以胶合木为主，也有一些竹木复合类的材料，但主要用于地板以及家具制造材料。如申请号201610540256.0的中国发明专利公开了一种重组竹木复合装饰单板及其制造方法，该重组竹木复合装饰单板由交替设置的柔性竹束帘层和速生材单板层冷压而成，柔性竹束帘层由柔性竹束帘构成，柔性竹束帘由柔性竹束编织而成，速生材单板层由速生材单板构成，该重组竹木复合装饰单板中的奇数层为柔性竹束帘层，偶数层为速生材单板层，速生材单板层中速生材单板的设置层数为n/2，其中n为速生材单板层所在重组竹木复合装饰单板中的层数。又如申请号201410791950.0的中国发明专利公开了竹木复合集装箱地板，该竹木复合集装箱地板的中间层由若干竹篾纵横交错编织而成的竹席和木单板依次相间隔构成，其表层和底层均由竹青层加工而成的若干椭圆形竹丝，经与竹丝纹理垂直方向的绳线连接后构成，其创新点在于：所述中间层还包括承压层，承压层与中间层采用胶和连接；所述承压层为采用重竹材料，承压层叠重竹材料、与中间层的竹席、木单板的纤维取向两两交叉。上述公布的竹木复合材料主要用于地板以及家具材料，用于结构主要受弯构件还存在承载能力不足、加工工艺复杂等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种胶合竹木梁，它具有高品质木材用量少、加工工艺简单、抗弯承载能力高、设计使用灵活等优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种胶合竹木梁，由多层木单板和工程竹单板，经组坯、预压、冷压胶合而成，依次包括上层抗压层板、中间层层板、下层抗拉层板；所述上层抗压层板由若干层木单板或者工程竹单板组成，所述中间层层板由若干层木单板组成，所述下层抗拉层板由若干层工程竹单板组成；
进一步，所述工程竹单板可采用胶合竹单板或者重组竹单板，并且其顺纹方向与梁长度方向一致；
进一步，所述木单板的顺纹方向与梁长度方向一致；
进一步，所述木单板或工程竹单板的厚度t为30mm～40mm。
上述胶合竹木梁的制造方法，包括以下步骤：
(1)确定单板总数量
根据梁截面高度H和单板厚度t，计算单板总数量n＝H/t，单板厚度t在30mm～40mm之间选择，保证n为整数；如n无法取为整数时，可调整中间层层板的单板厚度。
(2)确定单板材质
当n＝4～6时，上层抗压层板数量为1，可以采用工程竹单板或者木单板；中间层层板数量为2～4，采用木单板；下层抗拉层板数量为1，采用工程竹单板；
当n＝7～12时，上层抗压层板数量为2，可以采用2层工程竹单板、或2层木单板、或1层工程竹单板再加1层木单板；中间层层板数量为3～8，采用木单板；下层抗拉层板数量为2，采用工程竹单板；
当n＝13～18时，上层抗压层板数量为4，可以采用4层工程竹单板、或3层工程竹单板加1层木单板、或2层工程竹单板加2层木单板；中间层层板数量为5～10，采用木单板；下层抗拉层板数量为4，采用工程竹单板。
(3)工程竹单板与木单板的组坯
当n＝4～6时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板1层、木单板2～4层、工程竹单板1层，或工程竹单板1层、木单板2～4层、木单板1层。
当n＝7～12时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板2层、木单板3～8层、工程竹单板2层，或工程竹单板2层、木单板3～8层、木单板1层、工程竹单板1层，或工程竹单板2层、木单板3～8层、木单板2层。
当n＝13～18时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板4层、木单板5～10层、工程竹单板4层，或工程竹单板4层、木单板5～10层、木单板1层、工程竹单板3层，或工程竹单板4层、木单板5～10层、木单板2层、工程竹单板2层。
组坯采用的木单板质量分等不一致时，优选地将分等质量较差的木单板作为中间层层板，质量较好的作为上层抗压层板，质量最好的作为下层抗拉层板。
工程竹单板同时采用重组竹单板和胶合竹单板时，优选地将重组竹单板放置在胶合竹单板的外侧，即更靠近梁表面的一侧。
(4)工程竹单板与木单板的冷压胶合
工程竹单板与木单板冷压胶合前，控制工程竹单板和木单板的含水率在(12±3)％；按上述方式组坯后施胶冷压，胶粘剂采用聚氨酯，每层厚度为(0.15±0.05)mm；冷压压力控制在(7±2)MPa，冷压时间180分钟以上。
与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
本发明提供的一种胶合竹木梁，利用了工程竹顺纹方向抗拉强度及抗压强度显著高于木材的特点，将工程竹单板放置在梁的受拉侧，或者可选择地放置在梁的受压侧，组成竹木复合受弯构件。该胶合竹木梁，单板总数量和单板材质可以根据梁截面高度灵活设计，适用性和可操作性强；可以增强梁的抗弯承载力，力学性能优良；可以降低高品质木材层板的用量，加工工艺简单。
附图说明
附图1是本发明实施例一的结构示意图；
附图2是附图1中a向的结构示意图；
附图3是本发明实施例二的结构示意图；
附图4是附图1中b向的结构示意图；
附图5是本发明实施例三的结构示意图。
附图6是附图1中c向的结构示意图；
图中，1-为上部抗压层板，2-为中间层板，3-为下部抗拉层板。
图中，t为单层层板厚度，H为梁截面高度。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例一
如图1所示，一种胶合竹木梁，包括上部抗压层板(1)、中间层板(2)、下部抗压层板(3)；梁截面高度H为210mm，单板厚度t选择35mm，层板数量n＝H/t＝210/35＝6。所述上部抗压层板(1)为一层工程竹单板，并且所述工程竹单板的顺纹方向与梁长度方向一致；所述中间层板(2)为四层木单板；所述下部抗拉层板(3)为一层工程竹单板，并且所述工程竹单板的顺纹方向与梁长度方向一致。制作胶合竹木梁时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板1层、木单板4层、工程竹单板1层，按上述方式组坯后施胶冷压，胶粘剂采用聚氨酯，每层厚度为(0.15±0.05)mm；冷压压力控制在(7±2)MPa，冷压时间180分钟以上。
实施例二
如图3所示，一种胶合竹木梁，包括上部抗压层板(1)、中间层板(2)、下部抗压层板(3)；梁截面高度H为350mm，单板厚度t选择35mm，层板数量n＝H/t＝350/35＝10。所述上部抗压层板(1)为最外层一层工程竹单板加一层木单板，并且所述工程竹单板的顺纹方向与梁长度方向一致；所述中间层板(2)为六层木单板；所述下部抗拉层板(3)为两层工程竹单板，并且所述工程竹单板的顺纹方向与梁长度方向一致。制作胶合竹木梁时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板2层、木单板6层、木单板1层、工程竹单板1层，按上述方式组坯后施胶冷压，胶粘剂采用聚氨酯，每层厚度为(0.15±0.05)mm；冷压压力控制在(7±2)MPa，冷压时间180分钟以上。
实施例三
如图5所示，一种胶合竹木梁，包括上部抗压层板(1)、中间层板(2)、下部抗压层板(3)；梁截面高度H为450mm，单板厚度t选择30mm，层板数量n＝H/t＝450/30＝15。所述上部抗压层板(1)为最外层两层工程竹单板加两层木单板，并且所述工程竹单板的顺纹方向与梁长度方向一致；所述中间层板(2)为七层木单板；所述下部抗拉层板(3)为四层工程竹单板，并且所述工程竹单板的顺纹方向与梁长度方向一致。制作胶合竹木梁时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板4层、木单板7层、木单板2层、工程竹单板2层，按上述方式组坯后施胶冷压，胶粘剂采用聚氨酯，每层厚度为(0.15±0.05)mm；冷压压力控制在(7±2)MPa，冷压时间180分钟以上。
本发明提供的一种胶合竹木梁，利用了工程竹顺纹方向抗拉强度及抗压强度显著高于木材的特点，将工程竹单板放置在梁的受拉侧，或者可选择地放置在梁的受压侧，组成竹木复合受弯构件。该胶合竹木梁，单板总数量和单板材质可以根据梁截面高度灵活设计，适用性和可操作性强；可以增强梁的抗弯承载力，力学性能优良；可以降低高品质木材层板的用量，加工工艺简单。

Claims (5)

1.一种胶合竹木梁，其特征在于：依次包括上层抗压层板(1)、中间层层板(2)和下层抗拉层板(3)；
所述上层抗压层板(1)由若干层木单板或者工程竹单板组成；
所述中间层层板(2)由若干层木单板组成；
所述下层抗拉层板(3)由若干层工程竹单板组成。
2.根据权利要求1所述的一种胶合竹木梁，其特征在于：所述工程竹单板为胶合竹单板或者重组竹单板，并且其顺纹方向与梁长度方向一致。
3.根据权利要求1所述的一种胶合竹木梁，其特征在于：所述木单板的顺纹方向与梁长度方向一致。
4.根据权利要求1所述的一种胶合竹木梁，其特征在于：所述木单板和工程竹单板的厚度为30mm～40mm。
5.上述任一权利要求所述的胶合竹木梁的制造方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)确定单板总数量
根据梁截面高度H和单板厚度t，计算单板总数量n＝H/t，单板厚度t在30mm～40mm之间选择，保证n为整数；如n无法取为整数时，调整中间层层板的单板厚度；
(2)确定单板材质
当n＝4～6时，上层抗压层板(1)数量为1，采用工程竹单板或者木单板；中间层层板(2)数量为2～4，采用木单板；下层抗拉层板(3)数量为1，采用工程竹单板；
当n＝7～12时，上层抗压层板(1)数量为2，采用2层工程竹单板、或2层木单板、或1层工程竹单板再加1层木单板；中间层层板(2)数量为3～8，采用木单板；下层抗拉层板(3)数量为2，采用工程竹单板；
当n＝13～18时，上层抗压层板(1)数量为4，采用4层工程竹单板、或3层工程竹单板加1层木单板、或2层工程竹单板加2层木单板；中间层层板(2)数量为5～10，采用木单板；下层抗拉层板(3)数量为4，采用工程竹单板；
(3)工程竹单板与木单板的组坯
当n＝4～6时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板1层、木单板2～4层、工程竹单板1层，或工程竹单板1层、木单板2～4层、木单板1层；
当n＝7～12时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板2层、木单板3～8层、工程竹单板2层，或工程竹单板2层、木单板3～8层、木单板1层、工程竹单板1层，或工程竹单板2层、木单板3～8层、木单板2层；
当n＝13～18时，从梁底面至顶面，按以下顺序依次组坯：工程竹单板4层、木单板5～10层、工程竹单板4层，或工程竹单板4层、木单板5～10层、木单板1层、工程竹单板3层，或工程竹单板4层、木单板5～10层、木单板2层、工程竹单板2层；
组坯采用的木单板质量分等不一致时，将分等质量较差的木单板作为中间层层板(2)，质量较好的作为上层抗压层板(1)，质量最好的作为下层抗拉层板(3)；
工程竹单板同时采用重组竹单板和胶合竹单板时，将重组竹单板放置在胶合竹单板的外侧，即更靠近梁表面的一侧；
(4)工程竹单板与木单板的冷压胶合
工程竹单板与木单板冷压胶合前，控制工程竹单板和木单板的含水率在(12±3)％；按组坯后施胶冷压，胶粘剂采用聚氨酯，每层厚度为(0.15±0.05)mm；冷压压力控制在(7±2)MPa，冷压时间180分钟以上。
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