CN116194286A - 竹混合结构面板和结构型材 - Google Patents
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Abstract
结构面板包括在层压板中粘合到一起的多个结构层,其包括多个竹结构层以及设置在所述多个竹结构层的第一竹结构层和第二竹结构层之间的至少一个非竹结构层。在延伸贯穿结构面板的中心且平行于多个竹结构层的的相对两侧上,所述多个竹结构层的第一竹结构层和第二竹结构层被所述至少一个非竹结构层隔开。包括墙壁型材、屋顶型材和地板型材的结构型材包括一个或多个结构面板。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年7月31日提交的美国临时专利申请No.63/059464的优先权,其出于所有目的以全文引用的方式并入本文。
背景技术
传统的基于木材的房屋建筑技术通常包括使用木棍,挡板,横梁,桁架,工程积材产品以及以积材或层压元件形式制成的其他部件。因此,对木材的需求很高,需要通常超过补给率的收获率。桂竹(草)在世界范围内是多产的,并且作为建筑材料与木材相比具有许多优点,包括抗压强度,快速生长,高碳封存和可持续性。
尽管它相对于木材的优点,但桂竹的尺寸方式限制了其用作木制品的替代品。例如,竹茎通常是薄壁的,从而限制了直接从竹茎中切割尺寸构造元件的机会。此外,沿竹竿的茎延伸的纤维的平行定向限制了其纵向剪切载荷性能。因此,剪切中的竹竿的失效模式通常包括沿着茎的长度裂分,其中平行纤维分开。当紧固件(例如,螺栓)设置通过茎时,这样的失效模式也是明显的,导致沿着晶粒在剪切中较差的拉出性能,使天然竹材的使用在这方面成为较差的替代品。另外,已知的竹处理方法扰乱或破坏了天然纤维定向和木质素键合,以及因此由竹子提供的天然强度优点。
一个已知的竹混合结构面板(本文称为“2.0面板”或“2代面板”)包括(4)中间的竹结构层(即沿着中性平面,而在其间没有任何非竹结构层)和(2)木材单板(各个面部上的一者)的层。竹结构层中的两个具有竖向晶粒取向,而两个中间竹结构层与竖向偏离约5度。在2.0面板中,由于多种原因,将竹结构层沿着中性平面放置,而在它们之间没有任何非竹层。例如,两个竹结构层形成了一个“启动板”,其余的结构面板被构造在该板上。中性平面与形成启动板的两个竹结构层之间的界面相吻合。而且,将竹结构层放置在结构面板的中心,使用户可以通过木材单板来埋头紧固件,这比竹子更容易埋头。此外,木材单板向习惯非竹结构面板的用户呈现了更熟悉、更易于精加工的表面。
虽然2.0面板呈现了对传统木材产品的改进,但需要改进的竹混合结构面板和包括此类结构面板的结构型材。
附图说明
结合下图描述了本发明的非限制性和非排他性实施方式,其中同样的附图标记是指各个视图中的同样的部件,除非另有说明。
图1A示出竹竿的立体图。
图1B示出图1A的竹竿的横截面。
图1C示出图1A的竹竿的切割段。
图2示出根据本发明的由竹竿的切割段形成的竹型材的局部立体图。
图3示出根据本发明的由竹型材形成的竹结构层的局部立体图。
图4示出根据本发明的边缘粘合的竹结构层的局部分解图。
图5示出根据本发明的面粘合的竹结构层的局部分解图。
图6A示出根据本发明的具有至少一个竹结构层的结构面板的分解图。
图6B示出图6A的结构面板的立体图。
图7A示出与本发明的叠层示意图一起使用的图例。
图7B示出与本发明的叠层示意图一起使用的图例。
图8A示出根据本发明的三个结构层的结构面板的示意性剖视图。
图8B示出根据本发明的图8A的结构面板的代表性叠层的示意图。
图9A示出根据本发明的五个结构层的结构面板的示意性剖视图。
图9B是根据本发明的图9A的结构面板的代表性叠层的示意图。
图10A示出根据本发明的六个结构层的结构面板的示意性剖视图。
图10B是根据本发明的图10A的结构面板的代表性叠层的示意图。
图11A示出示出根据本发明的七个结构层的结构面板的示意性剖视图。
图11B是根据本发明的图11A的结构面板的代表性叠层的示意图。
图11C是根据本发明的图11A的结构面板的另外的代表性叠层的示意图。
图12A示出示出根据本发明的八个结构层的结构面板的示意性剖视图。
图12B是根据本发明的图12A的结构面板的代表性叠层的示意图。
图13A示出示出根据本发明的九个结构层的结构面板的示意性剖视图。
图13B是根据本发明的图13A的结构面板的代表性叠层的示意图。
图14A示出根据本发明的并入至少一个结构面板的结构型材的正视图。
图14B示出图14A的结构型材的平面图。
图15A示出根据本发明的并入至少一个结构面板的结构型材的正视图。
图15B示出图15A的结构型材的平面图。
图16A示出根据本发明的并入至少一个结构面板的另一结构型材的正视图。
图16B示出图16A的结构型材的平面图。
图17A示出根据本发明的并入至少一个结构面板的另一结构型材的正视图。
图17B示出图17A的结构型材的平面图。
图18A是根据本发明的结构面板的弯曲法向应力的图表。
图18B是示出已知的结构面板的弯曲法向应力的图表。
图19A是对于60英寸的屋顶跨度将竹MOE与面板厚度进行比较的图表。
图19B是对于60英寸的屋顶跨度将竹MOE与面板容许负载进行比较的图表。
图19C是对于60英寸的屋顶跨度将竹断裂模量(MOR)与面板容许负载进行比较的图表。
图20A是比较竹平均弹性模量(MOE)与结构型材横向刚度的图表。
图20B是比较竹平均MOE与结构型材横向强度的图表。
图20C是比较竹平均MOE与壁组件容许屈曲容量的图表。
图21A是示出具有两个本发明的结构面板的结构型材的弯曲法向应力的图表。
图21B是示出具有两个已知结构面板的结构型材的弯曲法向应力的图表。
图22A是示出具有两个本发明的结构面板的结构型材的弯曲曲率的图表。
图22B是示出具有两个已知结构面板的结构型材的弯曲曲率的图表。
图23是示出结构型材中最小止挡高度用以实现4000lb/ft竖向容量的图表。
图24是示出结构型材中最小止挡高度用以实现6000lb/ft竖向容量的图表。
图25是示出结构型材中用以实现35psf横向风容量的最小止挡高度的图表。
熟练的技工将理解,这些附图中的元件出于简单性和清晰进行示出,并且不一定是成比例绘制。例如,相对于其他元件,附图中一些元件的尺寸可被放大,以帮助提高对本发明的各个实施方式的理解。此外,在商业上可行的实施方式中有用或必要的常见易理解元件通常没有描绘,以方便绘制本发明的这些各个实施方式的较少遮挡的视图。
具体实施方式
本发明提供了至少部分由竹材料和非竹材料形成的结构面板(即,竹混合结构面板),由至少一个这样的竹混合结构面板构建的结构型材(例如,墙面型材,地板型材,和屋顶型材),以及构建它们的方法。
本文所述的结构面板是工程层压板,其包括竹材料和非竹材料的层(或薄片)。这些层通常粘合到一起,例如,通过将每一层穿过胶帘,然后将这些层压合到一起,同时将粘合剂固化(例如,通过化学反应,有时通过射频和/或热处理来加速和/或发起)。
本发明的结构面板有时被称为第3代(或3代)结构面板,尤其是在相对于已知面板(例如,2.0面板)描述上述结构面板的优点时。本发明描述了3代结构面板的许多变化,可以用作各个应用(其包括墙壁、天花板、屋顶和地板)中的独立构造元件(例如,结构面板)。
本文所述的3代结构面板的任一个均可以构成结构型材的一部分,例如,墙壁型材、屋顶型材和地板型材的一部分。如下文所述,与已知结构面板构建的已知结构型材相比,单独地或者结合有结构型材的独特特征的3代结构面板的优质结构特性能使结构型材具有优异的结构特性。
图1A示出了从木竹秆(例如:小叶龙竹、箣竹、龙头竹、粉白龙竹、高地竹、绿竹、巴苦竹、俯竹、牡竹(dendrocalamus scortechinii)、毛竹、瓜多竹(guaduaangustifolia)、佛肚竹(bambusa bambos)和马来甜龙竹(dendrocalamus asper))切割而成的代表性木竹竿100。竹竿构成了本文所述结构板的竹层的基础。如图所示,竹竿100包括设置在节点104之间的多个茎秆部分102。竹竿100可具有约1英尺至约20英尺或更大的长度和至少约2英寸(例如,3至5英寸)的直径。
图1B示出了竹竿100的横截面,其构成了本发明的结构面板的竹结构层的基础。竹竿100具有外皮性硬皮质表面106(替代地称为“硬侧”)和内部较软木髓表面108(或称为“软侧)。此处描述了硬皮质表面106是径向向外和/或凸的,并且本文描述了软木髓表面108是径向向内和凹的。硬皮质表面106由于其较高的纤维密度和平行的纤维方向而有助于竹竿100(即,沿长度尺寸的压缩)的大部分纵向抗压强度。
参考图1C,竹竿100被纵向切成两个或更多的切割段110,以进行进一步处理。在所示的代表性示例中,切割段110是从竹竿100切割的120度切割段(三个这样的切割段可从竹竿100切出)。在其他实施方式中,竹竿100可以被切割或裂分成不同数量的切割段,例如,围绕竹竿100的纵向轴线均匀地或不均匀地分成2、3、4、5、6、7、8、9或10个切割段。
然后通过一个或多个工艺来处理每个竹切割段,以产生大致矩形的立体竹型材,其具有较均匀的宽度和均匀的厚度。在本发明的任一实施方式中,每个竹型材在处理后的长度为1至18英尺,例如,1至13英尺,1至12英尺,1至10英尺,1至9英尺,1至8英尺,1至8英尺,2至12英尺,2至10英尺,2至9英尺,2至8英尺,6英尺,7英尺,8英尺,9英尺,10英尺,12英尺或更长的长度。在本发明的任一实施方式中,处理后每个竹型材的宽度为1至12英寸,1至8英寸,1至6英寸,1至4英寸,1至2英寸,2至12英寸,2至8英寸,2至6英寸,2至4英寸,3至8英寸,3至6英寸,3至4英寸,4至8英寸,4至6英寸,1英寸,2英寸,3英寸,4英寸,5英寸或6英寸。在本发明的任一实施方式中,每个竹型材在处理后的厚度为0.05英寸至2.0英寸,0.10至1.50英寸,0.10至1.3125英寸,0.10至1.25英寸,0.10至1.1875英寸,0.125至1.50英寸,0.125至1.3125英寸,0.125至1.25英寸,0.125英寸至1.1875英寸,0.0625英寸,0.125英寸,0.1875英寸,0.25英寸,0.3125英寸,0.375英寸,0.4375英寸,0.5英寸,0.5625英寸,0.625英寸,0.6875英寸,0.75英寸,0.8125英寸,0.875英寸,0.9375英寸,1.0英寸,1.125英寸,1.25英寸或1.375英寸。
在本发明的任一实施方式中,用于生成立体竹型材的代表性工艺步骤包括裂分,刨削,锯切,接合,打磨,成型,压合,干燥(例如,以实现20%或更少的水分含量),和/或化学处理(例如,杀虫剂处理)。例如,在一个实施方式中,将竹切割段锯切成以上的任何目标宽度,并刨削成以上的任何目标厚度。可选地,竹切割段被压合(如在模具中),以实现目标尺寸。
图2示出了矩形竹型材200的一部分,其源自竹竿的切割段,并根据上述锯切和刨削工艺进行处理。本文所述的结构面板分别包括竹层,该竹层包括多个相似的竹段200,其赋予强度、尺寸稳定性和其他优点。
所得的立体竹型材200还特征在于一侧上天然发生的硬皮质表面202,另一侧是软木髓表面204。值得注意的是,由于诸如锯切和刨削之类的加工步骤,硬皮质表面202和软木髓表面204分别不再具有天然的凸形形状和凹形形状。为了利用硬皮质表面202的纵向强度,下文描述的一些结构面板将硬皮质表面202面向“外部”,即背离结构面板的中性平面。有利地,与将硬皮质表面202朝向“内部”(即,朝向中性平面)相比,这种布置增加了结构面板的刚度。
竹型材200的特征在于其晶粒取向,即其纤维的主要方向。通常,晶粒取向平行于竹型材200的纵向尺寸,如图2所示。在本发明中,竹结构层的“竖向”晶粒取向意味着竹型材200被定向成使得纵向尺寸与结构面板的纵向尺寸平行。同样,竹结构层的“水平”晶粒取向意味着竹型材200被定向成使得纵向尺寸垂直于结构面板的纵向尺寸。“竖向”晶粒取向通常会增加结构面板的抗压强度。结构面板的尺寸稳定性在晶粒取向的方向(无论是竖向还是水平)增加。
图3示出了竹层300,其包括多个连接的竹型材302,每个竹型材302类似于图2的竹型材200。将竹型材302连接到一起和/或连接到基材(例如,非竹层),例如,用粘合剂(例如,诸如三聚氰胺甲醛粘合剂)和/或紧固件(例如,钉子)。与相当厚度的非竹结构层(例如,平行木条积材(PSL),层压单板积材(LVL),定向刨花板(OSB),层压木条积材(LSL)和中密度纤维板(MDF))相比,所得的结构提供了具有相当的或更好的性能(例如,竖向压缩能力和横向刚度)的竹结构层。
竹层300的尺寸沿着厚度T、宽度W和长度L中的一个或多个在实施方式之间可以不同。在本发明的任一实施方式中,每个竹层300的厚度基本上与组成竹层300的竹型材的厚度相同,即,约0.05英寸至约1.5英寸,例如,0.05英寸至2.0英寸,0.10至1.50英寸,0.10至1.3125英寸,0.10至1.25英寸、0.10至1.1875英寸、0.125至1.50英寸、0.125至1.3125英寸、0.125至1.25英寸、0.125至1.1875英寸、0.0625英寸、0.125英寸、0.1875英寸、0.25英寸、0.3125英寸、0.375英寸、0.4375英寸、0.5英寸、0.5625英寸、0.625英寸、0.6875英寸、0.75英寸、0.8125英寸、0.875英寸、0.9375英寸、1.0英寸、1.125英寸、1.25英寸或1.375英寸。在本发明的任一实施方式中,竹层300的宽度为约12英寸至约220英寸,例如,1至18英尺,例如,1至13英尺,1至12英尺,1至10英尺,1至9英尺,1至8英尺,2至12英尺,2至10英尺,2至9英尺,2至8英尺,4英尺,5英尺,6英尺,7英尺,8英尺,9英尺,10英尺,12英尺,18英寸,24英寸,36英寸,48英寸,60英寸,或120英寸。在本发明的任一实施方式中,竹层300的长度为1至18英尺、1至13英尺、1至12英尺、1至10英尺、1至9英尺、1至8英尺、2至12英尺、2至10英尺、2至9英尺、2至8英尺、6英尺、7英尺、8英尺、9英尺、10英尺、11英尺、12英尺、96英寸、108英寸、120英寸或132英寸。
竹层300具有对应于下层的竹型材302的晶粒取向的晶粒取向。相应地,竹层300的晶粒取向主要平行于竹层300的长度L(最长的尺寸)。通常,与垂直于其晶粒取向的晶粒取向相比,竹层300沿其晶粒取向具有更大的强度和尺寸稳定性。出于该原因,本文所述的结构面板以利用竹层300的晶粒取向的方式定位每个竹层300,以实现上述优点的一个或两个。例如,本发明的任何结构面板可以包括至少一个竹层300,该竹层300具有沿着结构面板的纵向方向定向的晶粒取向(“竖向”晶粒取向),以在纵向方向上提高抗压强度和尺寸稳定性。同样,本发明的任何结构面板可包括至少一个竹层300,该竹层300具有沿着垂直于结构面板的纵向方向定向的晶粒取向(“水平”晶粒取向),以在结构面板的宽度方向上提高尺寸稳定性。
如上所述,竹层300的每个竹型材302具有硬皮质表面304和软木髓表面306,其每一个可以以不同的方式发挥作用。例如,将结构面板中的硬皮质表面放置成背离结构面板的中性平面通常会增加其强度。另一方面,软木髓表面背离中性平面的的放置有助于精加工。因此,在一些竹层300中,竹型材302被定向成使得每个竹型材302的硬皮质表面302的硬皮质表面面向共同的方向;因此,在这样的实施方式中,每个竹型材302的软木髓表面面向相同(相反)的方向。这使得所得的竹层300能够以最大化其硬皮质表面或软木髓表面的优点的方式使用。在竹层300的一些实施方式中,一些竹型材具有面向第一方向的硬皮质表面,而其他竹型材具有面向第二方向的硬皮质表面。
竹层300可包括由于孔、纵向裂缝或裂纹而引起的一个或多个空隙。在一些实施方式中,这些空隙充满了由粘合剂基质和基材材料增强剂组合制成的浆液(包括基质和增强剂),针对不同的应用可以调整其性质和组成。浆液可以在将其压入面板之前,施加在竹层300上,或者如果竹层300在面板的表面上,则浆料可以施加在精加工面板的表面。采用这样的浆液填充在竹层300中的孔中具有包括以下增加的益处:(1)由减少的气隙体积和增加的层密度所改善的声学衰减,(2)由用较高耐热的材料代替气隙而减少的热传递,(3)由减少的表面积和减少用于燃烧的可用氧气量而增加的耐火性,(4)通过防止施加的胶迁移到背离预期粘结平面的空隙中的同时,提供具有更大键合表面的连续粘合线,增加了浆液板和周围竹层或非竹层之间的粘结强度,以及(5)提供更好的饰面表面而没有间隙。
图4示出了边缘粘合的竹层400的分解图,该竹层400具有通过粘合剂402粘合到一起的多个竹型材404。具体而言,粘合剂402将侧面406与竹型材404粘合到一起。在一些实施方式中,在施加粘合剂402后,多个竹型材404被压合到一起,并可选地经受热和/或RF处理以使粘合剂402固化。本发明的任何竹层都可具有这种结构,这在制造结构面板期间,可以使每个竹层400可容易地操作。
如下所述,将竹层400集成到如下所述的结构面板中时,将前面408或后面410中的一者或两者与结构面板的其他层(例如,其他相同或不同的竹层或非竹层)连接(例如,粘性地连接或者用紧固件连接)。
图5示出了面粘合的竹层500的分解图,该竹层500具有多个竹型材504,这些竹型材504分别通过粘合剂502粘合到基材506,例如,结构面板的另一竹层或者非竹层。具体而言,粘合剂502将每个竹型材504的前面508和/或后面504粘合到基材506,而不是直接粘合到同一竹层500的其他竹型材500。本发明的任何竹层可具有该结构,其有利地避免交叉的晶粒张力,在竹层500横向收缩时,会另外引起该交叉的晶粒张力。
上述竹层是代表性的,而不是限制性的。在一些实施方式中,竹层至少部分地是由粘性连接的竹重组材或绞合编织竹形成的。在其他实施方式中,竹层至少部分地由埃斯泰拉利亚竹(bamboo esterilla,即,内部折叠和扁平化的竹竿型材)形成。
结构面板
上述竹层被用作竹混合结构面板(即,由非竹层和至少一个竹层形成的工程层压板)中的一个或多个结构层。下文描述的竹混合结构面板有许多应用,包括墙壁型材、地板型材和屋顶型材等结构型材。如下所示,竹混合结构面板比已知产品(包括2代竹混合面板和非竹面板)具有显著且非显而易见的性能优点。
现在将描述代表性的结构面板。
一般而言,本发明的结构面板是层压板,其具有多个粘合到一起的结构薄板,包括多个竹结构层和设置在单独的竹结构层之间的至少一个非竹结构层。在延伸贯穿结构面板的中心且平行于多个竹层的中性平面的相对两侧上,多个竹结构层的第一竹结构层和第二竹结构层被间隔开。中性平面是一种参考平面,当结构面板受到弯曲力时,其不会经历应力(压缩或拉伸)或应变。
因为竹结构层通常比可用的非竹结构层具有更大的刚度(例如,弹性模量或MOE),因此将竹结构层背离中性平面的定位由于层间质心距离面板中性平面呈平方关系而增加了复合结构面板刚度。
如本文所用,术语“竹层”或“竹结构层”包括至少部分由竹子形成的结构层或薄板。代表性的竹层包括图3的竹层300,图4的竹层400,图5的竹层500,以及本文所述的任何变体,例如,关于尺寸(厚度,宽度,长度)的变化,晶粒取向,硬皮质表面和/或软木髓表面的定向,边缘粘合的结构,面粘合的结构等。为了清楚起见,除非不同地指明,否则“竹层”包括至少部分地由重组竹、绞合编织竹、埃斯泰拉利亚竹和其他形式的竹纤维形成的竹结构层。再次声明,除非另有说明,否则术语“竹层”不限于由粘性地连接的竹型材所形成的层,每个竹型材是由竹竿的切割段形成的。
如本文所用的,术语“非竹结构层”(替代地,与“非竹层”一起使用)是指其中不包括任何竹纤维的结构层或薄板。代表性的非竹结构层包括平行木条积材(PSL)、层压单板积材(LVL)、定向刨花板(OSB)、层压木条积材(LSL)、中密度纤维板(MDF)、胶合板、剪切板、积材单板、规格积材(例如,至少部分地由云杉松树、南部黄松、花旗松或白木组成的组的木材种类形成)等。为了清楚起见,术语“非竹结构层”不包括层或薄板,单独地,其平面内竖向或水平压缩容量为零或最小值。例如,术语“非竹结构层”不包括如下文定义的屏障层,以及饰面层,例如,石膏板。“非竹结构层”也排除了连接相邻结构层的粘合层,因为所述层的竖向压缩容量是可忽略不计的,尽管所述粘合层在薄板之间增加结构剪切和横向张力强度。非竹结构层的实施方式可具有上述有关竹结构层所述的任何尺寸。此外,当板层与复合结构面板独立地连接到一起时,非竹结构层可具有多个板层(如胶合板而言,它们形成了部件),并且仍然是单一非竹结构层。
“粘合层”是指设置在相邻的结构层之间的粘合层,在固化时,该粘合剂使所述相邻的结构层连接。代表性的粘合剂包括喷雾聚氨酯泡沫(SPF)粘合剂,苯酚甲醛(PF)粘合剂,苯酚间苯二酚甲醛(PRF)粘合剂,聚氨酯反应性(PUR)胶粘剂,三聚氰胺甲醛(MF)粘合剂等。粘合层也可指的是将屏障层或饰面层连接到结构面板的最外结构层的粘合剂。
“屏障层”是指连接到结构面板的最外结构层的一个或多个非结构层,其是耐候的、耐水的、耐蒸汽的、和/或耐空气渗透,以防止水分和可选地空气进入结构面板。代表性的屏障层包括树脂浸渍的纸,沥青毛毡,聚烯烃房屋包装(例如,非织造的纺丝粘结烯烃纤维),刚性泡沫绝缘材料,液体应用化合物(例如,基于沥青的化合物)和建筑纸。在任一实施方式中,屏障层符合或超过1994统一建筑法典第1402.1节和/或是1994统一建筑法典标准14-1所定义的建筑纸。在任一实施方式中,屏障层是2018国际住宅法典中定义的防水性的防水屏障,例如,一层15号沥青毡,没有孔和断裂,符合ASTM D226的1型毡或其他批准的防水屏障应在所有外墙的螺柱或护套上应用。15号沥青毡应水平施加,搭接在下层上的上层不少于2英寸(51毫米)。在具有关节的位置,毡应被搭接不少于6英寸(152毫米)。其他批准的材料应按照防水屏障制造商的安装说明进行安装。15号沥青毡或其他批准的防水屏障材料在墙壁顶部应该是连续的,并且在穿透性和建筑物附属物以某种方式终止,以满足R703.1节所述的外墙包层的要求。在任一实施方式中,屏障层是蒸汽可透过的,即,水分蒸气渗透率等级为5perms(2.9×10-10kg/pa·s·m2)或更大,其使用ASTM E96的步骤A根据干燥方法来测试。在任一实施方式中,屏障层是如2018的国际住宅法典所定义的I类(≤0.1pers等级),II类(≥0.1至≤1.0perm等级)或III类(≥1.0至≤10pers等级)蒸气缓凝剂。在任一实施方式中,屏障层是防水蒸汽可透过的屏障,其具有的性能至少相当于符合ASTM E2556,Type I的两层防水屏障。在任何实施方式中,屏障层是1998年的统一建筑法典中定义的耐候屏障。出于所有目的,1994年的统一建筑法典,1998年的统一建筑法典和2018年的国际住宅法典以全文引用方式并入此文。
“饰面层”是指连接到结构面板的结构层的一个或多个材料层,并配置成形成内部饰面的基材(例如,涂料)。代表性饰面层包括干壁层,中密度覆盖单板,厚度小于0.125英寸的中密度纤维板单板,木材单板或厚度小于0.125英寸的规格积材或饰面纸层。
图6A和图6B示出了代表性层压结构面板600的分解和未分解的布置,其可具有许多不同的特定配置。
结构面板600的特征在于长度尺寸L(结构面板600的最长尺寸),垂直于长度尺寸L的宽度尺寸W,与长度尺寸L和宽度尺寸W正交的厚度T。此处提供的任何结构面板都可具有沿侧边缘延伸的半搭接边缘,以方便与其他结构面板连接。
本文所述的结构面板600和结构面板的任一实施方式可具有许多不同的长度尺寸L,例如,1至18英尺,例如,1至13英尺,1至12英尺,1至10英尺,1至9英尺,1至8英尺,2至12英尺,2至10英尺,2至9英尺,2至8英尺,6英尺,7英尺,8英尺,9英尺,10英尺,11英尺,12英尺或更长长度。同样,本文所述的结构面板600和结构面板的任一实施方式可具有许多不同的宽度尺寸W,例如,1至18英尺,例如,1至13英尺,1至12英尺,1至10英尺,1至9英尺,1至8英尺,2至12英尺,2至10英尺,2至9英尺,2至8英尺,4英尺,5英尺,6英尺,7英尺,8英尺,9英尺,10英尺,12英尺,或更宽的宽度。
结构面板600包括:至少具有第一竹结构层602和第二竹结构层606的多个竹结构层,以及设置在第一竹结构层602和第二竹结构层606之间的至少一个非竹结构层604。第一竹结构层602通过第一粘合层608连接到非竹结构层604,而非竹结构层604通过第二粘合层610连接到第二竹结构层606。结构层可具有许多不同的“叠层(layups)”,即,层组成、特征、布置和配置的特定组合,其利用了竹子的优异结构特性。下文描述了代表性的“叠层”。
任一实施方式都可以具有可选的第一非结构性层612和/或可选的第二非结构性层614,其每一个或两个可以是如上文定义的屏障层(例如,家用包装)或如上文定义的饰面层(例如,干墙)。第一非结构性层612和/或可选的第二非结构层614均设置在结构面板600的最外结构层的外壁表面上。作为参考,中性平面616延伸贯穿结构面板600的中心并且平行于结构层602、604和606。在示出的实施方式中,中性平面616延伸贯穿非竹结构层604。
第一竹结构层602和第二竹结构层606分别具有如上所述的组成(例如,由多个粘性连接的竹型材形成,并且具有的厚度为0.05英寸至1.5英寸),并且非竹结构层604具有如上所述的组成(例如,具有的厚度为0.05英寸至1.5英寸)。因此,第一竹结构层602和第二竹结构层606在中性平面616的相对侧上由至少一个非竹结构层604隔开。这种隔开的配置适用于这样的实施方式,其中,至少一个非竹结构层604包括一个以上的结构层,例如,两个,三个,四个,五个,六个,七个或更多的结构层。例如参见图8A至图13B。然而,应该注意,在一些实施方式中,至少一个另外的竹结构层可以(甚至沿着中性平面616)设置在第一竹结构层602和第二竹结构层606之间。
本发明的任何结构面板可以单独地或彼此组合具有以下特征中的任何一个或多个特征。以下特征不限于具有三个结构层的结构面板。也就是说,具有四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多结构层的结构面板可包括以下特征中的一个或多个。
在任一实施方式中,至少一个非竹结构层604具有第一晶粒取向,该第一晶粒取向不同于竹结构层602、606的第二晶粒取向。例如,在一个实施方式中,非竹结构层604具有的晶粒取向(即,“水平”晶粒取向)垂直于结构面板600的长度尺寸L(最长的尺寸),并且第一竹结构层602和第二竹结构层606分别具有的共同晶粒取向(即,“竖向”晶粒取向)平行于结构面板600的长度尺寸L(最长的尺寸)。也就是说,第一晶粒取向垂直于第二晶粒取向。有利地,移动水平层(即,水平晶粒取向层)到面板的中心,并且在结构面板600的外面附近具有竖向层(即竖向晶粒取向层)增加了结构面板600的复合转动惯量,其可显著增加其刚度和弯曲强度。
在任一实施方式中,至少一个非竹结构层604包括至少一个具有第一晶粒取向的第一非竹结构层和具有不同的第二晶粒取向的第二非竹结构层。例如,在一些实施方式中,第一晶粒取向是竖向的(平行于长度尺寸L),第二晶粒取向是水平的。在任一实施方式中,至少一个非竹结构层604包括具有第三晶粒取向的第三非竹结构层,其中,第三晶粒取向不同于第一晶粒取向或第二晶粒取向中的至少一个。在任一实施方式中,至少一个非竹结构层604包括三个、四个、五个、六个或七个相邻排列并且具有交替的晶粒取向的非竹结构层,即,连续的非竹结构层具有不同的晶粒取向,并且每个其他非竹结构层共享共同晶粒取向(例如,水平-竖向-水平-竖向等)。在一些实施方式中,术语“交替”适用于具有不同晶粒取向的多个层,即使它们不是相邻的层。非竹结构层之间晶粒取向的上述变化增加了结构面板600的尺寸稳定性。
在任一实施方式中,第一竹结构层602和第二竹结构层606均由多个连接的竹型材形成。在任何这样的实施方式中,每个竹结构层的至少一些(例如,所有)竹型材的硬皮质表面背离中性平面616,出于通过放置背离中性平面616的竹型材的高纤维密度部分而增加结构面板600的复合刚度的益处。将硬皮质表面向外背离中性平面提供两个另外的益处:在竹型材中间具有较少和较小的收缩裂缝,因为裂缝在竹子的软木髓表面上较大;以及较耐损伤的更难精加工的表面。
替代地,在一些实施方式中,每个竹结构层的至少一些竹型材的软木髓表面背离中性平面616,例如,出于促进精加工的益处。在任一实施方式中,第一竹结构层602和/或第二竹结构层606的每个竹型材至少部分由瓜多竹(guadua angustifolia)、佛肚竹(bambusabambos)和马来甜龙竹(dendrocalamus asper)组成的组的竹种类形成。在任一实施方式中,第一竹结构层602和/或第二竹结构层606的每个竹型材至少部分由竹竿的切割段形成。在任一实施方式中,对于第一竹结构层602和/或第二竹结构层606,每个竹型材粘合到另一个竹型材。在任一实施方式中,对于第一竹结构层602和/或第二竹结构层606,每个竹型材粘合到至少一个非竹结构层604。在任一实施方式中,对于第一竹结构层602和/或第二竹结构层606,多个竹型材的每个竹型材粘合到非竹结构层604或另一个竹结构层中的至少一个。
在任一实施方式中,结构面板600包括设置(例如,沿着中性平面616)在第一竹结构层602和第二竹结构层606之间的第三竹结构层。有利地,该配置的叠层具有抗火性,这是因为即使一个或第一竹结构层602或第二竹结构层606燃烧,至少两个竹结构层保留,即,在中性平面616的每一侧上各一个。
在任一实施方式中,结构面板600包括设置在第一竹结构层602和第二竹结构层606之间的第三竹结构层和第四竹结构层。在一些这样的实施方式中,第一竹结构层602、第二竹结构层606、第三竹结构层和第四竹结构层具有共同晶粒取向(例如,与结构面板的长度尺寸L平行定向的共同竖向晶粒取向)。在一些这样的实施方式中,结构面板600不包括两个连续的竹结构层。再次声明,在此类实施方式中,多个竹结构层被至少一个非竹结构层隔开。
在任一实施方式中,第一竹结构层602和第二竹结构层606是结构面板600的唯一竹结构层。
在任一实施方式中,第一竹结构层602形成了结构面板600的第一最外结构层,而第二竹结构层606形成了结构面板600的第二最外结构层。
在任一实施方式中,可选的第一非结构层612和/或可选的第二非结构层614是分别设置在第一竹结构层602或第二竹结构层606上的外部屏障层(包括如上文定义的任何屏障层)或内部饰面(包括如上文定义的任何饰面层),其中,第一竹结构层602和/或第二竹结构层606是结构面板600的最外结构层。
在任一实施方式中,结构面板600包括设置在第一竹结构层602和/或第二竹结构层606上的至少一个另外的非竹结构层。在任一这样的实施方式中,非竹结构层可形成结构面板600的最外结构层。
在任一实施方式中,可选的第一非竹结构层设置在第一竹结构层602的外壁表面上,和/或可选的第二非竹结构层设置在第二竹结构层606的外壁表面上。在任一这样的实施方式中,相对于第一竹结构层602或第二竹结构层606的晶粒取向,第一非竹结构层和/或第二非竹结构层具有垂直或平行的晶粒取向。同样,在任一这样的实施方式中,相对于第一竹结构层602或第二竹结构层606的晶粒取向,第一非竹结构层和/或第二非竹结构层具有不同或相同的晶粒取向。
在任一实施方式中,至少一个非竹结构层604至少部分由规格积材、平行木条积材、层压单板积材、定向刨花板、或层压木条积材中的至少一个形成。在任一实施方式中,至少一个非竹结构层604至少部分地由云杉松树、南部黄松、花旗松或白木组成的组的木材种类形成。
叠层
暂时转到图7A和图7B,参照图例700结合图8A至图13B中示出的示意图,现将描述结构面板的具体叠层。也就是说,图8A至图13B中使用的图标具有与图7A和图7B的图例700相对应的含义。注意,图8A至图13B中提供的尺寸以英寸表示。
具有竖向隔开的黑条和编码“V”的图标702是指在如上文定义的竹结构层,该结构层是由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向(即,主要平行于结构面板的长度尺寸定向的晶粒取向)。
具有水平隔开的黑条和编码“H”的图标704是指在如上文定义的竹结构层,该结构层是由多个连接的竹型材形成并且具有水平晶粒取向(即,主要垂直于结构面板的长度尺寸(平行于宽度尺寸)定向的晶粒取向)。
具有偏离竖向隔开的黑条和编码“S”的图标706是指在如上文定义且具有偏斜的晶粒取向(即,既不平行于长度尺寸又不平行于宽度尺寸)的竹结构层。偏斜的程度可在不同的实施方式中有所不同,例如,偏离竖向1至15度,偏离竖向15至30度,偏离竖向30至45度,偏离竖向45至60度,偏离竖向60至75度,或者偏离竖向75至89度。
具有竖向隔开的等长虚线和编码“VV”的图标708是指“竖向单板”即,非竹结构层如上文定义并且具有竖向晶粒取向,但不包括具有厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材。代表性的VV非竹结构层包括剥皮的积材单板、平行木条积材(PSL)、层压单板积材(LVL)、定向刨花板(OSB)、层压木条积材(LSL)和中密度纤维板(MDF)。
具有水平隔开的等长虚线和编码“VH”的图标710是指“水平单板”即,非竹结构层如上文定义并且具有水平晶粒取向,但不包括具有厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材。再次声明,除了晶粒取向是水平的,图标710具有与图标708相同的含义。
具有竖向隔开的等长虚线和编码“LV”的图标712是指“竖向积材”,即,非竹结构层包括具有竖向晶粒取向和至少约0.625英寸的厚度的规格积材(例如,锯材)。厚度为至少约0.625英寸的代表性类型的规格积材包括1×4、1×6、2×4、2×6和2×10块。
具有水平隔开的等长虚线和编码“LH”的图标714是指“水平积材”即,非竹结构层包括具有水平晶粒取向和至少约0.625英寸的厚度的规格积材(例如,锯材)。再次声明,除了晶粒取向是水平的,图标714具有与图标712相同的含义。
具有竖向隔开的粗线和编码“3V”的图标716是指在如上文定义的竹结构层,该结构层是由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向。然而,多个连接的竹型材具有“竖向中空”布置,其中包括至少两个在长度尺寸L上延伸的全长竹型材,其沿着宽度尺寸由至少两个部分长度的竹型材隔开,从而创建了在长度尺寸上延伸的细长中空间隙。再次声明,该结构创建了梯形的竹结构层,其中“梯级(rungs)”是在长度尺寸L上延伸的全长竹型材。
具有水平隔开的粗线和编码“3H”的图标718是指在如上文定义的竹结构层,该结构层是由多个连接的竹型材形成并且具有水平晶粒取向。然而,多个连接的竹型材具有“水平中空”布置,其中包括至少两个在宽度尺寸W上延伸的全长竹型材,其沿着长度尺寸L由至少两个部分长度的竹型材隔开,从而创建了在宽度尺寸上延伸的细长中空间隙。再次声明,该结构创建了梯形的竹结构层,其中“梯级(rungs)”是在宽度尺寸W上延伸的全长竹型材。
图标720(示出与图标702、704、716、718、724或726有关,作为水平U形具有面向所对应的结构面板的中性平面的开口端)是指其所对应的竹结构层具有其竹型材的背离中性平面的硬皮质表面,即“硬侧伸出(hard side out)”。
图标722(示出与图标702、704、716、718、724或726有关,作为水平U形具有背离所对应的结构面板的中性平面的开口端)是指其所对应的竹结构层具有其竹型材的背离中性平面的软木髓表面,即“软侧伸出(soft side out)”。
示出作为竖向隔开的不等长度的虚线且具有编码“SCV”的图标724是指由粘合到一起的竹重组木形成的竹结构层,其具有竖向晶粒取向。
示出作为水平隔开的不等长度的虚线且具有编码“SCH”的图标726是指由粘合到一起的竹重组木形成的竹结构层,其具有水平晶粒取向。
上述图标将有助于理解下文在8A至图13B中描述的特定叠层,其中任一个叠层可具有1.0英寸至18.0英寸,1.0至13.0英寸,1.0至12.0英寸,2.0至13.0英寸,3.0至13.0英寸,4.0至13.0英寸,5.0至13.0英寸,6.0至13.0英寸,1.0至1.50英寸,1.0至1.3125英寸,1.0至1.25英寸,1.0至1.1875英寸,1.125至2.0英寸,1.125至1.875英寸,1.125至1.75英寸,1.125至1.50英寸,1.125至1.3125英寸,1.125至1.25英寸、0.0625英寸、0.125英寸、0.1875英寸、0.25英寸、0.3125英寸、0.375英寸、0.4375英寸、0.5英寸、0.5625英寸、0.625英寸、0.6875英寸、0.75英寸、0.8125英寸、0.875英寸、0.9375英寸、1.0英寸、1.125英寸、1.25英寸或1.375英寸的总厚度。此外,下文结合图8A至图13B描述的任何结构面板可具有各个不同的长度尺寸(例如,1至18英尺,例如,1至13英尺,1至12英尺,1至10英尺,1至9英尺,1至8英尺,2至12英尺,2至10英尺,2至9英尺,2至8英尺,6英尺,7英尺,8英尺,9英尺,10英尺或更长的长度)和如上所述的宽度尺寸(例如,1至18英尺,例如,1至13英尺,1至12英尺,1至10英尺,1至9英尺,1至8英尺,2至12英尺,2至10英尺,2至9英尺,2至8英尺,4英尺,5英尺,6英尺,7英尺,8英尺,9英尺,10英尺,12英尺或更宽的宽度)。
图8A示出了三结构层的结构面板800,其具有由粘合层808、810粘合到一起的第一结构层802、第二结构层804和第三结构层806,且具有可选的非结构层812、814。如下文所述,结构面板800可以配置有与图8B所描述的任何叠层。中性平面826穿过第二结构层804。
图8B示出了与图8A的结构面板800的不同实施方式相对应的特定代表性叠层。应当理解的是,本发明不限于下文描述的具体叠层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层812、814中的一个或两个是如上文定义的屏障层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层812、814中的一个或两个是如上文定义的饰面层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层812、814中的一个是屏障层,非结构层812、814中的另一个是饰面层。
在叠层816、818、820、822和824中,第一结构层802和第三结构层806是如上文定义的竹结构层,其由连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面(其延伸贯穿第二结构层804)。第二结构层804是非竹结构层,其包括具有水平晶粒取向的规格积材。在一些实施方式中(例如,叠层816),第一结构层902和第三结构层806分别具有共同的厚度,例如,0.25英寸,并且第二结构层804具有不同的厚度,例如,0.75英寸。在一些实施方式中(例如,叠层818),第一结构层902和第三结构层806分别具有共同的厚度,例如,0.50英寸,并且第二结构层804具有不同的厚度,例如,1.25英寸。在一些实施方式中(例如,叠层820),第一结构层802和第三结构层806具有共同的厚度,例如,0.50英寸,并且第二结构层804具有不同的厚度,例如,0.625英寸。在一些实施方式中(例如,叠层822),第一结构层802、第二结构层804和第三结构层806分别具有共同的厚度,例如,0.625英寸。在一些实施方式中(例如,叠层824),第一结构层802和第三结构层806分别具有共同的厚度,例如,0.625英寸,并且第二结构层804具有不同的厚度,例如,1.375英寸。
图9A示出了五结构层的结构面板900,其具有由粘合层912粘合到一起的第一结构层902、第二结构层904、第三结构层906、第四结构层908和第五结构层910,并且具有可选的非结构层920、922。如下文所述,结构面板900可以配置有结合图9B描述所述的任何叠层。
图9B示出了与图9A的结构面板900的不同实施方式相对应的特定代表性叠层。应当理解的是,本发明不限于下文描述的具体叠层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层920、922中的一个或两个是如上文定义的屏障层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层920、922中的一个或两个是如上文定义的饰面层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层920、922中的一个是屏障层,非结构层920、922中的另一个是饰面层。
在叠层924、926和928中,第一结构层902和第五结构层910是如上文所定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面(其延伸贯穿第三结构层906)。第二结构层904和第四结构层908是非竹结构层,其包括具有水平晶粒取向的规格积材。第三结构层906是一个非竹结构层,其包括具有竖向晶粒取向的规格积材。在一些实施方式中(例如,叠层924),第一结构层902、第二结构层904、第四结构层908和第五结构层910分别具有共同的厚度,例如,0.625英寸,并且第三结构层906具有不同的厚度,例如,1.375英寸。在一些实施方式中(例如,叠层926),第一结构层902和第五结构层910分别具有共同的厚度,例如,0.625英寸,并且第二结构层904、第三结构层906和第四结构层908分别具有共同的厚度,例如,1.375英寸。在一些实施方式中(例如,叠层928),第一结构层902和第五结构层910分别具有共同的厚度,例如,1.0英寸,并且第二结构层904、第三结构层906和第四结构层908分别具有共同的厚度,例如,1.375英寸。
在叠层930中,第一结构层902和第五结构层910是如上文所定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。第二结构层904和第四结构层908是非竹结构层,其包括具有水平晶粒取向的规格积材。第三结构层906是如上文定义的竹结构层,其由多个竹型材形成且具有竖向的晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。在一些实施方式中,第一结构层902、第三结构层906和第五结构层910具有共同的厚度,例如,1.25英寸,第二结构层904和第四结构层908分别具有共同的厚度,例如,1.375英寸。由于中性平面穿过第三结构层906,因此在一些实施方式中,大约一半的连接的竹型材面向第一方向,且硬皮质表面面向外部,而大约一半的竹型材面向第二方向,且硬皮质表面面向外部。有利地,如果火灾损害中性平面一侧的两个外部结构层,则三层结构面板保留有设置在中性平面的两侧上的竹结构层。
在叠层932中,第一结构层902和第五结构层910是如上文所定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第二结构层904和第四结构层908是如上文所定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。第三结构层906是非竹结构层,其包括具有水平晶粒取向的规格积材。在一些实施方式中,第一结构层902、第二结构层904、第四结构层908和第五结构层910分别具有共同的厚度,例如,0.28125英寸的厚度,并且第三结构层906具有不同的厚度,例如,0.125英寸。
在叠层934中,第一结构层902和第五结构层910是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材),其具有水平晶粒取向。第二结构层904和第四结构层908是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层906是如上文定义的具有“水平中空”布置的竹结构层。在一些实施方式中,第一结构层902和第五结构层910分别具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层904、第三结构层906和第四结构层908分别具有共同的厚度,例如,0.33英寸。
在叠层936、938中,第一层902和第五结构层910是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材),其具有水平晶粒取向。第二结构层904和第四结构层908是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层906也是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有竖向晶粒取向或偏斜的晶粒取向(如上所述),硬皮质表面面向中性平面。由于中性平面穿过第三结构层906,因此在一些实施方式中,大约一半的连接的竹型材面向第一方向,且硬皮质表面朝向中性平面面向内部,以及大约一半的竹型材面向第二方向,且硬皮质表面朝向中性平面面向内部。在一些实施方式中,第一结构层902和第五结构层910分别具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层904、第三结构层906和第四结构层908分别具有共同的厚度,例如,0.33英寸。
在叠层940、942中,第一层902和第五结构层910是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材),其具有水平或竖向的晶粒取向。第二结构层904和第四结构层908是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层906也是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有水平晶粒取向,硬皮质表面面向中性平面。由于中性平面穿过第三结构层906,因此在一些实施方式中,大约一半的连接的竹型材面向第一方向,且硬皮质表面朝向中性平面面向内部,以及大约一半的竹型材面向第二方向,且硬皮质表面朝向中性平面面向内部。在一些实施方式中,第一结构层902和第五结构层910分别具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层904、第三结构层906和第四结构层908分别具有共同的厚度,例如,0.33英寸。
图10A示出了六结构层的结构面板1000,其具有通过粘合层1014、1016、1018、1020和1022连接到一起的第一结构层1002、第二结构层1004、第三结构层1006、第四结构层1008、第五结构层1010和第六结构层1012,并且具有可选的非结构层1024、1026。如下文所述,结构面板1000可以配置有结合图10B描述的任何叠层。
图10B示出了与图10A的结构面板1000的不同实施方式相对应的特定代表性叠层。应当理解的是,本发明不限于下文描述的具体叠层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构性层1024、1026中的一个或两个是如上文定义的屏障层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构性层1024、1026中的一个或两个是如上文定义的饰面层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1024、1026中的一个是屏障层,非结构层1024、1026中的另一个是饰面层。
在叠层1028中,第一结构层1002和第六层1012是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材),其具有竖向晶粒取向。第二结构层1004和第五结构层1010是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面(其在第三结构层1006和第四结构层1008之间穿过)。第三结构层1006和第四结构层1008是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材),其具有水平晶粒取向。在一些实施方式中,第一结构层1002、第三结构层1006、第四结构层1008和第六结构层1012具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1004和第五结构层1010具有共同的厚度,例如,0.3125英寸。
在叠层1030中,第一结构层1002和第六结构层1012是竹结构层,其由粘合到一起且具有竖向晶粒取向的竹重组木形成。第二结构层1004和第五结构层1010是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有竖向晶粒取向,连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1006和第四结构层1008是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有偏斜的晶粒取向,连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。在一些实施方式中,第一结构层1002和第六结构层1012具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1004、第三结构层1006、第四结构层1008和第五结构层1010具有共同的厚度,例如,0.25英寸。
在叠层1032和叠层1034中,第一结构层1002和第六层1012是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材),其具有竖向晶粒取向。第二结构层1004和第五结构层1010是如上文定义的竹结构层,其由多个竹制截面形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1006和第四结构层1008是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有偏斜的晶粒取向或水平晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。在一些实施方式中,第一结构层1002和第六结构层1012具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1004、第三结构层1006、第四结构层1008和第五结构层1010具有共同的厚度,例如,0.25英寸。
在叠层1036中,第一结构层1002和第六结构层1012是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材),其具有竖向晶粒取向。第二结构层1004和第五结构层1010是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面,并且具有不同的晶粒取向。例如,在叠层1036中,第二结构层1004和第五结构层1010分别具有竖向和水平的晶粒取向。第三结构层1006和第四结构层1008是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面,并且具有不同的晶粒取向。例如,在叠层1036中,第三结构层1006具有水平晶粒取向,第四结构层1008具有竖向晶粒取向。在一些实施方式中,第一结构层1002和第六结构层1012具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1004、第三结构层1006、第四结构层1008和第五结构层1010具有共同的厚度,例如,0.25英寸。
在叠层1038中,第一结构层1002和第六层1012是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材),其具有竖向晶粒取向。第二结构层1004和第五结构层1010是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成,连接的竹型材的硬皮层表面背离中性平面,并且具有水平晶粒取向。第三结构层1006和第四结构层1008是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成,连接的竹型材的硬皮层表面面向中性平面,并且具有竖向晶粒取向。在一些实施方式中,第一结构层1002和第六结构层1012具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1004、第三结构层1006、第四结构层1008和第五结构层1010具有共同的厚度,例如,0.25英寸。
图11A示出七结构层的结构面板1100,其具有通过粘合层1116、1118、1120、1122、1124和1126粘合到一起的第一结构层1102、第二结构层1104、第三结构层1106、第四结构层1108、第五结构层1110、第六结构层1112和第七结构层1114,并且具有可选的非结构层1128、1130。如下文所述,结构面板1100可以配置有与图11B所描述的任何叠层。
图11B示出了与图11A的结构面板1100的不同实施方式相对应的特定代表性叠层。应当理解的是,本发明不限于下文描述的具体叠层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1128、1130中的一个或两个是如上文定义的屏障层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1128、1130中的一个或两个是如上文定义的饰面层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1128、1130中的一个是屏障层,非结构层1128、1130中的另一个是饰面层。
在叠层1132至1140中,第一结构层1102和第七结构层1114是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成和具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第二结构层1104、第三结构层1106、第四结构层1108、第五结构层1110和第六结构层1112是如上文定义的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材),具有交替的晶粒取向。例如,在叠层1132、1136、1138和1140中,第二结构层1104、第四结构层1108和第六结构层1112具有竖向晶粒取向,第三结构层1106和第五结构层1110具有水平晶粒取向。作为另一个示例,在叠层1134中,第二结构层1104、第四结构层1108和第六结构层1112具有水平晶粒取向,第三结构层1106和第五结构层1110具有竖向晶粒取向。在一些实施方式中,第一结构层1102和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.25英寸或0.3125英寸,第二结构层1104、第三结构层1106、第四结构层1108、第五结构层1110、和第六结构结构层1112具有共同的厚度,例如,0.125英寸或0.15英寸。在一些实施方式中,第二结构层1104和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.25英寸或0.3125英寸,第二结构层1104、第三结构层1106、第五结构层1110、和第六结构层1112具有共同的厚度,例如,0.125英寸或0.10417英寸,以及第四结构层1108具有不同的厚度,例如,0.25英寸或0.20833英寸。
在叠层1142至1146中,第一结构层1102和第七结构层1114是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有竖向晶粒取向,并且连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第二结构层1104、第三结构层1106、第四结构层1108、第五结构层1110和第六结构层1112是包括具有交替晶粒取向的规格积材的非竹结构层。例如,在叠层1142、1144和1146中,第二结构层1104、第四结构层1108和第六结构层1112具有水平晶粒取向,并且第三结构层1106和第五结构层1110具有竖向晶粒取向。在一些实施方式中,第一结构层1102、第二结构层1104、第六结构层1112和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.625英寸,第三结构层1106和第五结构层1110具有共同的厚度,例如,1.375英寸,并且第四结构层1108具有不同的厚度,例如,0.625英寸。在一些实施方式中,第一结构层1102和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.625英寸或1.25英寸,第二结构层1104、第三结构层1106、第四结构层1108、第五结构层1110、第六结构层1110和第六结构结构层1112具有共同的厚度,例如,1.375英寸。
图11C示出了与图11A的结构面板1100的不同实施方式相对应的另外的特定代表性叠层。
在叠层1148中,第一结构层1102和第七结构层1114是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第二结构层1104、第四结构层1108和第六结构层1112均是包括规格积材且具有水平晶粒取向的非竹结构层。第三结构层1106和第五结构层1110是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。第一结构层1102、第三结构层1106、第五结构层1110和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,1.25英寸。第二结构层1104、第四结构层1108和第六结构层1112具有共同的厚度,例如,1.375英寸。有利地,如果火灾损害中性平面一侧的两个外部结构层,则五层结构面板保留有设置在中性平面的两侧上的竹结构层。
在叠层1150中,第一结构层1102和第七结构层1114是如上文所定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第二结构层1104、第四结构层1108和第六结构层1112均是非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)且具有水平晶粒取向。第三结构层1106和第五结构层1110是如上文所定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。第一结构层1102、第三结构层1106、第五结构层1110和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.21875英寸。第二结构层1104、第四结构层1108和第六结构层1112具有共同的厚度,例如,0.125英寸。
在叠层1152中,第一结构层1102和第七结构层1114是具有竖向晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1104和第六结构层1112是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。第三结构层1106和第五结构层1110是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有偏斜的晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第四结构层1108是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材)。在一些实施方式中,第一结构层1102、第四结构层1108、第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.125英寸。在一些实施方式中,第二结构层1104、第三结构层1106、第五结构层1110和第六结构层1112具有共同的厚度,例如,0.21875英寸。
在叠层1154中,第一结构层1102和第七结构层1114是具有竖向晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1104和第六结构层1112是如上文定义的竹结构层,其由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1106和第五结构层1110是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材)。第四结构层1108是具有竖向晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。在一些实施方式中,第一结构层1102、第三结构层1106、第四结构层1108、第五结构层1110和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.125英寸。在一些实施方式中,第二结构层1104和第六结构层1112具有共同的厚度,例如,0.3125英寸。
在叠层1156中,第一结构层1102、第四结构层1108和第七结构层1114是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1104和第六结构层1112是由多个连接的竹型材形成的竹结构层,并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1106和第五结构层1110也是由多个连接的竹型材形成的竹结构层,但具有偏斜的晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。在一些实施方式中,第一结构层1102、第四结构层1108和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1104、第三结构层1106、第五结构层1110和第六结构层1112具有共同的厚度,例如,0.21875英寸。
在叠层1158中,第一结构层1102、第四结构层1108和第七结构层1114是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1104和第六结构层1112是由多个连接的竹型材形成的竹结构层,并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1106和第五结构层1110也是由多个连接的竹型材形成的竹结构层,但具有偏斜的晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。在一些实施方式中,第一结构层1102、第四结构层1108和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1104、第三结构层1106、第五结构层1110和第六结构层1112具有共同的厚度,例如,0.21875英寸。
在叠层1160中,第一结构层1102和第七结构层1114是具有竖向晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1104和第六结构层1112是由多个连接的竹型材形成的竹结构层,并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1106和第五结构层1110是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材)。第四结构层1108是由多个竹制截面形成的竹结构层,具有水平晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。由于中性平面穿过第四结构层1108,因此在一些实施方式中,大约一半的连接的竹型材面向第一方向,且硬皮质表面面向中性平面,以及大约一半的竹型材面向第二方向,且硬皮质表面面向中性平面。
在叠层1162中,第一结构层1102、第四结构层1108和第七结构层1114是具有竖向晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1104和第六结构层1112是由多个连接的竹型材形成的竹结构层,并且具有竖向晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1106和第五结构层1110也是由多个连接的竹型材形成的竹结构层,但具有水平的晶粒取向,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。在一些实施方式中,第一结构层1102、第四结构层1108和第七结构层1114具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1104、第三结构层1106、第五结构层1110和第六结构层1112具有共同的厚度,例如,0.21875英寸。
图12A示出了八结构层的结构面板1200,其具有通过粘合层1218、1220、1222、1224、1226、1228和1230连接到一起的第一结构层1202、第二结构层1204、第三结构层1206、第四结构层1208、第五结构层1210、第六结构层1212、第七结构层1214和第八结构层1216,并且具有可选的非结构层1232、1234。如下文所述,结构面板1200可以配置有结合图12B描述所述的任何叠层。
图12B示出了与图12A的结构面板1200的不同实施方式相对应的特定代表性叠层。应当理解的是,本发明不限于下文描述的具体叠层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1232、1234中的一个或两个是如上文定义的屏障层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1232、1234中的一个或两个是如上文定义的饰面层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1232、1234中的一个是屏障层,非结构层1232、1234中的另一个是饰面层。
在叠层1236中,第一结构层1202和第八结构层1216是具有竖向晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1204和第七结构层1214是由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向的竹结构层,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1206和第六结构层1212是由多个连接的竹型材形成并且具有偏斜晶粒取向的竹结构层,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第四结构层1208和第五结构层1210是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。在一些实施方式中,第一结构层1202、第四结构层1208、第五结构层1210和第八结构层1216具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1204、第三结构层1206、第六结构层1212和第七结构层1214具有共同的厚度,例如,0.1875英寸。
在叠层1238中,第一结构层1202、第四结构层1208、第五结构层1210和第八结构层1216是具有竖向晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1204和第七结构层1214是由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向的竹结构层,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1206和第六结构层1212是由多个连接的竹型材形成并且具有水平晶粒取向的竹结构层,以及连接的竹型材的硬皮质表面面向中性平面。第四结构层1208和第五结构层1210是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。在一些实施方式中,第一结构层1202、第四结构层1208、第五结构层1210和第八结构层1216具有共同的厚度,例如,0.125英寸,并且第二结构层1204、第三结构层1206、第六结构层1212和第七结构层1214具有共同的厚度,例如,0.1875英寸。
图13A示出了九结构层的结构面板1300,其具有通过粘合层1320、1322、1324、1326、1328、1330、1332、和1334连接到一起的第一结构层1302、第二结构层1304、第三结构层1306、第四结构层1308、第五结构层1310、第六结构层1312、第七结构层1314、第八结构层1316和第九结构层1318。如下文所述,结构面板1300可以配置有结合图13B描述所述的任何叠层。
图13B示出了与图13A的结构面板1300的不同实施方式相对应的特定代表性叠层。应当理解的是,本发明不限于下文描述的具体叠层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1336、1338中的一个或两个是如上文定义的屏障层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1336、1338中的一个或两个是如上文定义的饰面层。在下文描述的任何叠层的实施方式中,非结构层1336、1338中的一个是屏障层,非结构层1336、1338中的另一个是饰面层。
在叠层1340、1342、1344和1346中,第一结构层1302和第九结构层1318是由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向的竹结构层,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第二结构层1304、第三结构层1306、第四结构层1308、第五结构层1310、第六结构层1312、第七结构层1314和第八结构层1316是具有交替的晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材)。再次声明,第二结构层1304、第四结构层1308、第六结构层1312和第八结构层1316具有竖向晶粒取向,第三结构层1306、第五结构层1310和第七结构层1314具有水平晶粒取向。在一些实施方式中,第一结构层1302和第九结构层1318具有共同的厚度,例如,0.25英寸、0.1875英寸或0.3125英寸,并且第二结构层1304、第三结构层1306、第四结构层1308、第五结构层1310、第六结构层1312、第七结构层1314和第八结构层1316具有共同的厚度,例如,0.09英寸、0.10英寸、0.11英寸或0.125英寸。
在叠层1348中,第一结构层1302和第九结构层1318是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第二结构层1304和第八结构层1316是由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向的竹结构层,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第三结构层1306、第五结构层1310和第七结构层1314是具有水平晶粒取向的非竹结构层(不包括厚度大于或等于0.625英寸的规格积材)。第四结构层1308和第六结构层1312也是非竹结构层(不包括厚度大于或等于约0.625英寸的规格积材),但具有竖向晶粒取向。在一些实施方式中,第一结构层1302和第九结构层1318具有共同的厚度,例如,0.0625英寸,并且第二结构层1304、第五结构层1310和第八结构层1316具有共同的厚度,例如,0.25英寸,并且第三结构层1306、第四结构层1308、第六结构层1312和第七结构层1314具有共同的厚度,例如,0.125英寸。
在叠层1350中,第一结构层1302和第九结构层1318是由多个连接的竹型材形成并且具有竖向晶粒取向的竹结构层,以及连接的竹型材的硬皮质表面背离中性平面。第二结构层1304、第四结构层1308、第六结构层1312和第八结构层1316是包括规格积材且具有水平晶粒取向的非竹结构层。第三结构层1306、第五结构层1310和第七结构层1314也是包括规格积材的非竹结构层,但具有竖向晶粒取向。在一些实施方式中,第一结构层1302和第九结构层1318具有共同的厚度,例如,1.25英寸,并且第二结构层1304、第三结构层1306、第四结构层1308、第五结构层1310、第六结构层1312、第七结构层1314和第八结构层1316具有共同的厚度,例如,1.375英寸。
因此,本发明提供了大量的竹混合结构面板,其包括由中性平面隔开的多个竹结构层。随后将提供其他代表性叠层作为本发明的附录。
结构型材
本文提供的任何结构面板都可以集成到结构型材(包括墙壁型材、地板型材、屋顶型材和其他结构型材)中。有利地,将一个或多个此类创新的结构面板并入结构型材,相对于已知结构型材有助于预料不到的和非显而易见的性能改进,如下文结合图20A至图22B描述。多个结构型材可以相邻地定位(例如,半搭接连接),以形成结构的完整壁、地板或天花板。
图14A至图17A提供了代表性的结构型材。一些结构型材包括上文的结构面板中的一个。虽然一些结构型材包括上文所述的两个或更多个结构面板(其可以是相同或不同的)。一些结构型材包括设置在结构面板之间的至少一个止挡部分、头部和/或脚部,其中止挡部分是由工程积材、工程竹、或规格积材(例如,南部黄松、云杉松树、花旗松或白木等)形成。除非另有说明,否则用于描述不同结构型材的相同术语具有相同的含义。本文提供的任何结构型材的特征都可以组合以产生另外的结构型材。
图14A和图14B分别示出了代表性结构型材1400(例如,墙壁型材)的正视图和平面图。尽管结构型材1400的特征在于墙壁型材,以促进理解,但在一些实施方式中,结构1400是屋顶型材、地板型材或其他结构型材。
结构1400具有高度H,其对应于上述结构面板的长度尺寸L。结构型材1400由两个隔开的结构面板1402、1404组成,结构面板1402、1404之间形成空腔,且分别对应于面向外部的结构面板和面向内部的结构面板。结构1400具有厚度T,在一些实施方式中,厚度T为4英寸至24英寸,4至12英寸,4至8英寸,6至12英寸,6至10英寸,6至8英寸,6英寸,8英寸,10英寸,12英寸,14英寸,16英寸和18英寸。
结构面板1402、1404中的至少一个是本发明所述的结构面板,其包括但不限于图8A至图13B中引入的特定叠层。因此,在一些实施方式中,结构面板1402和结构面板1404是具有本发明的共同叠层的结构面板。在一些实施方式中,结构面板1402在本发明中提供的叠层,而结构面板1404具有在本发明中提供的不同叠层。在其他实施方式中,结构面板1402或结构面板1404中的一个具有在本发明中提供的叠层,而结构面板1402或结构面板1404中的另一个具有在本发明中没有提供的不同叠层。
头部1408、1410分别紧固到结构面板1402、1404,并从其延伸到空腔。头部有助于容纳由结构面板形成的空腔,并提供了结构以将结构面板1402、1404附接到建筑物结构的其他元件,例如,框架,托梁,屋顶型材等。在一些实施方式中,头部1408、头部1410由规格积材形成。有利地,这减少了结构面板1402和结构面板1404之间的声能的传播。
同样,脚部1412、1414分别紧固到结构面板1402、1404,并从其延伸到空腔。脚部1412、1414可以首先紧固到建筑物的基部上,从而提供其中可以将结构面板1402、1404紧固的结构。在一些实施方式中,头部1408、1410由规格积材形成。在所示的实施方式中,脚部1412、1414不会相互接触,以减少声能的传播。
将止挡部分1406、1418、1416和1420分别连接到结构面板1402、1404中的一个,从而从其延伸到空腔内。每个止挡部分将另外的刚度和强度赋予到整个结构型材1400,并且可以用紧固件、粘合剂或其他连接结构连接到结构面板1402、1404中的一个。如图14A所示,每个止挡部分从头部延伸到脚部,即全高止挡。如图14B的平面图所示,止挡部分1406、1416被紧固到结构面板1402(例如,以24英寸的间距),而止挡部分1418、1420被紧固到结构面板1404(例如,以24英寸的间距)。当将两个结构面板放到一起时,止挡部分交错,以免相互接触或接触到相对的结构面板。在一些实施方式中,止挡部分由LVL、规格积材、竹材或其他刚性材料形成。
图15A和图15B分别示出包括四个结构面板1502、1504、1518、1520(其中的任何一个或多个可具有本文提供的任何叠层)的另一个代表性结构面板1500的正视图和平面图。如图所示,结构面板1500的第一侧包括在半搭接接头1522处连接的结构面板1502和结构面板1518,结构面板1500的第二侧包括在半搭接接头1524处连接的结构面板1504和结构面板1520。本文所述的任何结构型材可具有在接头处连接的多个结构面板,例如,半搭接接头和/或一个或多个紧固件。结合图14A和14B,如上文描述了头部1508、1510和脚部1512、1514。
一个区别是,止挡部分1506是部分高度的止挡部分,即,不从头部延伸到脚部。再次声明,止挡部分1506具有的高度小于结构面板1500的总体高度。在一些实施方式中,止挡部分1506具有的高度为部分高度,例如,结构面板1500的总体高度的30%至90%,例如,40%,50%,60%,70%、80%或85%。有利地,部分止挡高度节省材料和重量,而不会显著损害结构面板1500的结构性能。
另一个区别是,止挡部分1506被紧固到1502结构面板以及止挡部分1516(例如,在60英寸的间距处),但结构面板1504不具有固定在其上的任何止挡部分。有利地,这种布置对一个结构面板(例如,与外壁相对应的结构面板)增加了刚度,而无需对其他结构面板(例如,内壁)增加不必要的重量或成本。
图16A和图16B分别示出了另一个代表性的结构型材1600的正视图和平面图,结构型材1600包括两个结构面板1602、1604,结构面板1602、1604中的一个或两个可具有本文提供的任何叠层。结合图14A和14B,如上文描述了头部1606、1608和脚部1610、1612。
结构型材1600的一个区别是,其包括单一(而不是多个)止挡部分1614,其被紧固到结构面板1602和结构面板1604上,并且具有部分高度(即,其未从头部延伸到脚部)。有利地,将止挡部分1614紧固到两个结构面板1602、1604对结构型材1600赋予另外的刚度。在一些实施方式中,止挡部分1614具有的高度为结构型材1600的总体高度的30%至90%,例如,40%,50%,60%或70%。有利地,止挡部分1614的部分高度以及单一止挡部分1614节省了材料和成本。
图17A和图17B分别示出了另一个代表性结构型材1700的正视图和平面图,结构型材1700包括两个结构面板1702、1704,两个结构面板1702、1704中的一个或两个可具有本文提供的任何叠层。结合图16A和16B,如上文描述了止挡部分1710,除了结构部分1700包括两个这样的止挡部分1710,例如,在八英尺的间距处。结构型材1700相对于结构型材1600的另一个区别是,它包括头部1706和脚部1708,其每一个都紧固到结构面板1702和结构面板1704(例如,用两个或更多个钉子)。有利地,这种配置提供了改善的耐火性能。
结构面板性能
3代结构面板相对于2代竹混合结构面板的改进
下表1比较了2代竹混合结构面板、第三方结构面板和本发明的代表性结构面板的弹性模量(MOE,psi)。注意,用至少两个结构面板构建的结构型材的三个主要强度特征(横向弯曲强度,横向弯曲刚度,竖向压缩屈曲)是,结构面板MOE的所有函数,以及因此包括一个或多个本文所述的3代竹混合结构面板的结构型材呈现出相对于2代结构面板或第三方结构面板的性能改进。还应该注意,单面板结构型材的性能在很大程度上是断裂模量(MOR,在本文中以psi表达)的函数。由于MOR通常与MOE相关,因此高MOE结构面板通常指示高MOR,这与根据此类叠层构建的单一面板结构型材的高弯曲强度相关。
表1:结构面板的MOE比较
与2代面板和第三方面板相比,代表性的3代结构面板显著更硬和/或在厚度降低时提供了相当的刚度。这转化为更好的竖向压缩能力和横向刚度。与2代面板和第三方结构面板相比,除了更大的MOE外,上文示出的3代面板通常具有以下另外优点中的至少一个:更大的面板与面板的半搭接连接强度;更大的顶部与底部的连接强度;更大的整个面板尺寸稳定性;更大的半搭接尺寸稳定性;可以制造出不同的厚度和长度,以获得更大的原材料可用性;较低的制造材料成本;并且更容易制造和组装层。本发明的3代结构面板的优点至少部分地由于在中性平面的相对侧上隔开的至少多个竹结构层。
图18A至图25比较了本发明的结构面板(以及包括所述结构面板的结构型材)与第2代和其他结构面板/结构型材的性能。在图18A至图25中,术语“3.4”是指本文所述的3代叠层,例如,叠层1132、1136、1138,以及叠层1140。再次声明,术语“3.4”通常是指本发明的具有竖向晶粒取向的两个竹结构层的3代竹混合结构面板,这两个竹结构层由至少两个非竹结构层在中性平面的相对两侧隔开。
图18A示出了3代竹混合结构面板(例如,叠层1132)的弯曲法向应力。图18A总体适用于本发明的具有竖向晶粒取向的两个竹结构层的3代竹混合面板,其由至少两个具有竖向晶粒取向的非竹结构层与中性平面隔开。图18B示出了具有如上表1中所示的叠层的2代结构面板的弯曲法向应力。在比较面板时,叠层1132对远离面板的中性平面的竹材增加更高的强度和更高的刚度,从而增加了面板的刚度和弯曲强度。
在最大力矩处的面板法向应力表示弯曲应力如何分布在结构面板中。2代面板(如图18B中所示)在每个面的外部0.125英寸处具有水平单板,其几乎没有弯曲能力,因此最大应力接近中性轴线,导致较小的弯曲能力。相比之下,叠层1132(其在图18A中是代表性的)在面部处具有接近最大的应力,从而可以实现较高的弯曲能力。叠层1132的内层可以更改,以使内层和外层在同一弯曲力矩处达到最大弯曲应力,这允许在中心处使用较便宜、较低的强度材料,而不会降低结构面板中的弯曲强度。
这种改善的弯曲应力分布在分立的结构面板和由一个或多个结构面板构建的结构型材中是有用的,例如,墙壁型材,其具有在面板之间增加的复合作用和止挡,或者没有空腔的实体组件,其包括实体墙壁型材、地板型材或屋顶型材,其中,面板将是强度或刚度限制部件。
图19A至图19C比较了本发明的竹混合结构面板与胶合板面板的性能。具体地,图19A比较了胶合板面板和本发明的结构面板(例如,叠层924、926和928)的MOE与面板的厚度。图19B比较了MOE和面板容许负载。图19C比较了MOR与面板容许负载。
需要60"跨度并且具有可用的容许挠度负载的胶合板为1.125英寸厚。结构胶合板自愿产品标准PS 1-09仅具有规定的厚度,并且层要求高达48英寸的跨度等级。用于屋顶负载的60英寸跨度等级需要结构测试,在地板负载上的60英寸跨度的等级未提供。60英寸跨度的等级的弯曲要求包括在35PSF分布式负载下的0.25"偏转和高于150PSF的最终负载能力。
大多胶合板供应商都不会制造10英尺的护套,而那些制造10英尺胶合板的供应商大多不制造60英寸的屋顶跨度等级的护套。对于那些做到这一点的供应商,他们通常是1.125英寸的标称,最小厚度为1.069英寸,但可以薄至0.875英寸的标称厚度,最小厚度为0.831英寸。本发明的一些结构面板(例如,具有最外竹结构层的结构面板由具有竖向晶粒取向的连接的竹型材形成,其由至少一个非竹结构层与中性平面隔开)可以满足厚度小至0.634英寸(即可能的最薄胶合板的厚度为76%)相同的要求。本发明的具有0.875英寸的标称厚度的结构面板可以达到0.875英寸的标称胶合板可能负载的233%。这些改进是可能的,因为较高的竹弯曲强度和在面板的面部上施加的MOE。屋顶负载通常高于35PSF,尤其是在雪地区域或屋顶上的机械装置,因此具有更高的分布式屋顶负载是有用的。
高隔板剪切建筑需要在胶合板边缘下止挡。相比之下,本发明的结构面板可以利用用于剪切能力的半搭接来消除一些或全部止挡。由于竹材通常比木材更致密,因此可以预期更高的紧固强度,从而导致甚至更高的剪切负载。
常规护套中用于管路、电气或HVAC的孔通常需要用框架构件之间的止挡跨度来加强。但是,本发明的结构面板的优异结构特性可以消除这些块,或局部增强的切割或较小增强的切割。在不增加加强的情况下,可以存在最小的孔尺寸。
3代结构面板在交叉层压积材(CLT)上的改进
CLT具有最少3层(3-ply)的厚度,通常为4.125英寸。有利地,本发明的结构面板可以制成比CLT小得多的厚度,并且具有更好的刚度和强度与厚度比。对于10英尺跨度,本发明的结构面板可以用标准3层CLT尺寸的厚度的47%制成,而对于96英寸跨度,本发明的结构面板可以用标准3层CLT尺寸的厚度的42%制成。
结构型材性能
图20A至图20C比较了由本发明的两个3代竹结构面板(例如,如图14A至图17B所示)制成的结构型材与由两个2代竹结构面板(例如,如上表1中所示的叠层)制成的相同结构型材的性能。在图20A至图20C中,术语“3.4”表示本文所述的3代叠层,例如,叠层1132、1136、1138和叠层1140。再次声明,图20A至图20C中所示的结果通常可适用于本发明的具有竖向晶粒取向的2个竹结构层的3代竹混合面板,其中有两个竹结构层,这2个竹结构层由直接设置在两个竹结构层内的具有竖向晶粒取向的至少两个非竹结构层与中性平面隔开。与由2代结构面板制成的结构型材相比,类似的叠层(其中,两个竹结构层通过至少两个具有水平晶粒取向的非竹结构层在中性平面的相对上隔开)呈现出类似的优点。
如图所示,与由两个2代面板所制成的结构型材相比,用两个3代面板所制成的结构型材提供了显著更高的横向弯曲刚度、横向弯曲强度、给定MOE下的屈曲能力。
图21A示出了包括两个竹混合结构面板(例如,叠层1132)的八英寸结构型材的弯曲法向应力,这两个竹混合结构面板由八英尺止挡部分隔开,且50%高度在96"高的面板上的2×6止挡,以及在中心的6英寸处具有0.131"×3.25"的钉子。图21B示出包括具有如上表1所示的叠层的两个2代结构面板的相同结构型材的弯曲法向应力。如图21B中所示,在两个2代结构面板之间的止挡是强度限制因子。如图21A和图21B可以看出,结构面板弯曲强度比两个结构面板之间的止挡强得多。因此,中心区域的应力达到了在结构面板之前的其限值。
有利地,结构型材的弯曲强度通过结构面板的刚度与止挡刚度比而增加。通过增加结构面板的刚度,由面板看出较大百分数的弯曲载荷和应力,并且在相同的横向力下的止挡可以看出较小的应力。例如,从2代结构面板转换为结构型材中的叠层1132导致横向弯曲强度增加了38%,横向弯曲刚度增加了46%。
图22A示出了由图21A所建模的沿着结构型材的弯曲曲率。图22B示出了沿着图21B的包括2个2代面板的相同结构型材的弯曲曲率。
比较图22A和图22B,可以看出,在图22A中,在结构型材的高度上的刚度较一致,其在中心止挡的边缘处具有不太明显的跳跃。在止挡的上方/下方,具有较小的曲率,以及在结构型材的中心处具有较大的曲率。
在图18A至图22A中所示的本发明的3代结构面板和结构型材的性能优点至少部分是由于由至少一个非竹层将两个竹结构层与中性平面分开,以及使外竹结构层定向成竹的硬皮质表面背离中性平面,以推动竹型材的较致密、较高MOE和较高MOR侧远离中性面,以增加结构面板的弯曲刚度和弯曲强度。此外,与硬皮质表面相比,竹型材的软木髓表面具有更大的尺寸变化,因此,竹硬皮质表面背离中性平面还确保了如果在面板中的水分含量变化,它将对称地收缩且不容易翘曲(这可能会引起结构和美观问题)。
类似的改进导致不同的壁高(例如,10英尺的墙壁型材),紧固件/连接器,连接器间距,块长度,块间距,块属性,胶合而不是紧固的块,附接到单一面板而不是两个板的块,以及在组件中校正部分的其他迭代。
图23至图25示出了包括本发明的3代结构面板的结构型材的另外的益处。如图所示,与包括2代面板的结构型材相比,包括3代面板的结构型材实现了在减小止挡高度下具有相当的竖向压缩能力。
本申请也可以引用数量和数字。除非具体说明,否则不应将这些数量和数字视为限制性,而是与本发明相关的可能的数量或数字的典型。同样,在这方面,本发明可以使用术语“多个”来引用数量或数字。在这方面,术语“多个”意味着一个以上的任何数字,例如,2、3、4、5等。术语“大约”、“近似”、“接近”等意味着所列举的值的±5%。出于本发明的目的,例如,词汇“A,B和C中的至少一个”是指(A),(B),(C),(A和B),(A和C),(B和C),或(A,B和C),其包括当列出三个以上元件时所有进一步可能的排列。
结合附图列举了以上具体实施方式,其中,相同的附表标记引用相同的元件,其用作本发明的各个实施方式的描述,并且不旨在表示唯一的实施方式。本发明中描述的每个实施方式仅作为示例或例证提供,不应被解释为比其他实施方式首选或有利。本文提供的说明性示例并非旨在详尽或将本发明限制在公开的精确表格中。同样,本文描述的任何步骤都可以与其他步骤互换,以实现相同或基本相似的结果。通常,此处公开的实施方式是非限制的,并且发明人考虑到本发明范围内的其他实施方式可包括附图中所示和说明书中描述的一个以上具体实施方式的结构和功能。
在上述描述中,提出了具体细节,以提供对本发明的示例性实施方式的透彻理解。但是,对于本领域技术人员来说,很明显,本文所公开的实施方式可以在不体现所有具体细节的情况下进行实践。在一些情况下,尚未详细描述众所周知的工艺步骤,以免不必要地掩盖本发明的各个方面。此外,将可以理解,本发明的实施方式可以采用本文所述的特征的任何组合。
本申请可以包括方向的引用,例如,“竖向”,“水平”,“前”,“后”,“左”,“右”,“顶部”,“底部”等。本发明中这些引用和其他类似引用旨在帮助描述和理解特定的实施方式(例如,当实施方式被定位用于使用时),并且不旨在将本发明限制在这些方向或位置。
本申请也可以引用数量和数字。除非具体说明,否则不应将这些数量和数字视为限制性,而是与本发明相关的可能的数量或数字的典型。同样,在这方面,本发明可以使用术语“多个”来引用数量或数字。在这方面,术语“多个”意味着一个以上的任何数字,例如,2、3、4、5等。术语“大约”、“近似”等意味着所列举的值的±5%。术语“基于”意味着“至少部分基于”。
上述描述已描述了本发明的原理、代表性实施方式和操作模式。但是,旨在待保护的本发明的各个方面不应理解为限于所公开的特定实施方式。此外,本文所述的实施方式应被视为说明性而不是限制性。可以理解,其他人可以做出的变型和变化,而采用等效物而不偏离本发明精神。因此,明确指出,所有这些变型、变化和等效物落入所要求保护的本发明的精神和范围。
Claims (171)
1.一种具有多个结构层的结构面板,所述结构面板包括:
多个竹结构层,每个竹结构层包括多个竹型材;和
设置在所述多个竹结构层的第一竹结构层和第二竹结构层之间的至少一个非竹结构层,
其中,所述多个竹结构层和所述至少一个非竹结构层在层压板中粘合到一起,
其中,在延伸贯穿所述结构面板的中心且平行于所述多个竹结构层的中性平面的相对两侧上,所述多个竹结构层的所述第一竹结构层和所述第二竹结构层被所述至少一个非竹结构层隔开。
2.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹结构层至少包括具有第一晶粒取向的第一非竹结构层和具有第二晶粒取向的第二非竹结构层,其中所述第二晶粒取向与所述第一晶粒取向不同。
3.根据权利要求2所述的结构面板,其中,所述第二晶粒取向垂直于所述第一晶粒取向。
4.根据权利要求3所述的结构面板,其中,所述第一晶粒取向或所述第二晶粒取向中的一个平行于所述结构面板的长度尺寸而定向。
5.根据权利要求2所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹结构层包括具有第三晶粒取向的第三非竹结构层,其中,所述第三晶粒取向不同于第二晶粒取向或第一晶粒取向中的至少一个。
6.根据权利要求2所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹层包括三个相邻布置且具有交替的晶粒取向的非竹层。
7.根据权利要求6所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹结构层包括五个相邻布置且具有交替的晶粒取向的非竹层。
8.根据权利要求7所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹结构层包括七个相邻布置且具有交替的晶粒取向的非竹结构层。
9.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述第一竹结构层和所述第二竹结构层中的每一个的所述多个竹型材的每一个竹型材的硬皮质表面背离所述中性平面。
10.根据权利要求1所述的结构面板,其中,第一竹结构层的每个竹型材的硬皮质表面和第二竹结构层都背离中性平面。
11.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述第一竹结构层和所述第二竹结构层中的每一个的所述多个竹型材的每一个竹型材的软木髓表面背离所述中性平面。
12.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述第一竹结构层和所述第二竹结构层的每一个竹型材的软木髓表面背离所述中性平面。
13.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述第一竹结构层和所述第二竹结构层具有平行于所述结构面板的长度尺寸而定向的竖向晶粒取向。
14.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述多个竹结构层包括设置在所述第一竹结构层和所述第二竹结构层之间的第三竹结构层。
15.根据权利要求14所述的结构面板,其中,所述第三竹结构层沿着中性平面设置。
16.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述多个竹结构层包括设置在所述第一竹结构层和所述第二竹结构层之间的第三竹结构层和第四竹结构层。
17.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述结构面板不包括两个连续的竹结构层。
18.根据权利要求1所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹结构层设置在所述中性平面上。
19.根据权利要求16所述的结构面板,其中,所述第一竹结构层、所述第二竹结构层、所述第三竹结构层和所述第四竹结构层分别具有共同晶粒取向。
20.根据权利要求19所述的结构面板,其中,所述共同晶粒取向平行于所述结构面板的长度尺寸而定向。
21.根据权利要求1至权利要求20所述的结构面板,其中,所述第一竹结构层形成所述结构面板的第一最外结构层,并且其中,所述第二竹结构层形成所述结构面板的第二最外结构层。
22.根据权利要求1所述的结构面板,还包括在所述结构面板最外结构层的外壁表面上设置的屏障层。
23.根据权利要求22所述的结构面板,其中,所述最外结构层是所述第一竹结构层或所述第二竹结构层。
24.根据权利要求22所述的结构面板,其中,最外结构层是非竹结构层。
25.根据权利要求22所述的结构面板,其中,所述屏障层是耐候屏障,所述耐候屏障具有使用ASTM E96的工艺A的干燥方法所测试的5perms(2.9×10-10kg/Pa·s·m2)或更大的水汽渗透等级。
26.根据权利要求25所述的结构面板,其中,所述耐候屏障是树脂浸渍的纸。
27.根据权利要求1所述的结构面板,还包括设置在所述结构面板最外结构层的外壁表面上的内部饰面层,其中,所述内部饰面层是干墙壁层、中密度覆盖层、中密度纤维板、立体木贴面或饰面纸中的一个。
28.根据权利要求22所述的结构面板,其中,第一非竹结构层设置在所述第一竹结构层的外壁表面上。
29.根据权利要求28所述的结构面板,其中,所述第一非竹结构层具有相对于所述第一竹结构层的晶粒取向的垂直晶粒取向。
30.根据权利要求28所述的结构面板,其中,所述第一非竹结构层具有共同晶粒取向,作为所述第一竹结构层的晶粒取向。
31.根据权利要求28所述的结构面板,还包括设置在所述第二竹结构层的外壁表面上的第二非竹结构层。
32.根据权利要求31所述的结构面板,其中,所述第一非竹结构层或所述第二非竹结构层中的至少一个具有相对于所述第一竹结构层的晶粒取向的垂直晶粒取向。
33.根据权利要求1至权利要求32所述的结构面板,其中,所述多个竹结构层的每个竹结构层的所述多个竹型材的每个竹型材至少部分由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹种类形成。
34.根据权利要求1至权利要求33所述的结构面板,其中,所述多个竹结构层的每个竹结构层的所述多个竹型材的每个竹型材至少部分由竹竿的切割段形成。
35.根据权利要求1至权利要求34所述的结构面板,其中,对于所述多个竹结构层的至少一个竹结构层,所述多个竹型材的每个竹型材粘合到所述多个竹型材的另一个竹型材上。
36.根据权利要求1至权利要求35所述的结构面板,其中,对于所述多个竹结构层的至少一个竹结构层,所述多个竹型材的每个竹型材粘合到与所述至少一个非竹结构层相邻的另一个竹型材。
37.根据权利要求1至权利要求35所述的结构面板,其中,对于所述多个竹结构层的至少一个竹结构层,所述多个竹型材的每个竹型材粘合到所述至少一个非竹结构层或所述多个竹结构层的另一竹结构层中的至少一个。
38.根据权利要求1至权利要求34所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹结构层至少部分地由云杉松树、南部黄松、工程积材、花旗松或白木组成的组的木材种类形成。
39.根据权利要求1至权利要求38所述的结构面板,其中,至少一个非竹结构层至少部分地由规格积材、平行木条积材、层压单板积材、定向刨花板、交叉层压木材、或层压木条积材中的至少一个形成。
40.一种具有多个粘合层的结构面板,所述结构面板包括:
多个竹层,所述多个竹层分别包括多个连接的竹型材;和
设置在所述多个竹层的竹层之间的至少一个非竹层,
其中,在延伸贯穿所述结构面板且平行于所述多个竹层的的相对两侧上,所述多个竹层的至少两个竹层隔开。
41.根据权利要求40所述的结构面板,其中,多个竹层包括由中性平面隔开的第一外部竹层和第二外部竹层,所述第一外部竹层形成所述结构面板的第一最外壁表面,所述第二外部竹层形成所述结构面板的第二最外壁表面。
42.根据权利要求41所述的结构面板,其中,第一外部竹层和第二外部竹层至少部分由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹种类形成。
43.根据权利要求42所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹层至少部分地由云杉松树、南部黄松、工程积材、花旗松或白木组成的组的木材种类形成。
44.根据权利要求41所述的结构面板,其中,所述第一外部竹层和所述第二外部竹层的每一个的所述多个连接的竹型材的每一个具有硬侧和软侧,并且所述第一外部竹层和第二外部竹层被定位成使得所述多个连接的竹型材的每个的硬侧背离所述中性平面。
45.根据权利要求41所述的结构面板,其中,所述第一外部竹层和所述第二外部竹层的每一个的所述多个连接的竹型材的每一个包括多个连接的竹片或连接的埃斯泰拉利亚竹型材中的至少一个,其中,所述连接的竹片或连接的竹型材用粘合剂连接。
46.根据权利要求41所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹层包括三个非竹层。
47.根据权利要求46所述的结构面板,根据权利要求41所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹层包括五个非竹层。
48.根据权利要求46所述的结构面板,其中,两个连续的非竹层不具有共同晶粒取向。
49.根据权利要求46所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹层包括具有第一晶粒取向的第一非竹层和具有第二晶粒取向的第二非竹层,所述第二晶粒取向垂直于所述第一晶粒取向。
50.根据权利要求49所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹层包括具有所述第一晶粒取向的第三非竹层,所述第三非竹层设置在所述第二非竹层的与所述第一非竹层相对的一侧。
51.根据权利要求50所述的结构面板,其中,所述至少一个非竹层包括第四非竹层和第五非竹层,两者均具有所述第一晶粒取向,且由所述第一非竹层、第二非竹层和第三非竹层彼此隔开。
52.根据权利要求40所述的结构面板,其中,所述第一外竹层包括屏障层,所述屏障层配置成形成所述结构面板的第一最外壁表面。
53.根据权利要求52所述的结构面板,其中,所述屏障层包括树脂浸渍的纸或耐气屏障。
54.根据权利要求41所述的结构面板,其中,第一外部竹层包括一个屏障层,所述屏障层配置成形成结构面板的所述第一最外面壁表面。
55.根据权利要求54所述的结构面板,其中,所述屏障层包括树脂浸渍的纸或耐候屏障。
56.根据权利要求55所述的结构面板,其中,所述第二外竹层包括第二屏障层,所述第二屏障层配置成形成所述结构面板的所述第二外壁表面。
57.根据权利要求40所述的结构面板,其中,至少两个由所述中性平面隔开的竹层中的每一个都与所述中性平面隔开至少0.075英寸。
58.根据权利要求57所述的结构面板,其中,所述多个竹层中的至少两个由所述中性平面隔开的竹层中的每一个都与所述中性平面隔开至少0.375英寸。
59.根据权利要求58所述的结构面板,其中,所述多个竹层由两个竹层组成,所述两个竹层与所述中性平面隔开至少0.375英寸。
60.根据权利要求57所述的结构面板,其中,所述结构面板的整体厚度小于或等于1.5英寸。
61.根据权利要求58所述的结构面板,其中,所述结构面板的整体厚度小于或等于1.25英寸。
62.根据权利要求58所述的结构面板,其中,所述结构面板的整体厚度大于或等于1.25英寸。
63.根据权利要求62所述的结构面板,其中,所述整体厚度在2.0英寸至12英寸之间。
64.根据权利要求63所述的结构面板,其中,所述整体厚度在2.0英寸至6.0英寸之间。
65.根据权利要求40所述的结构面板,其中,所述结构面板至少包括五个层,其包括所述多个竹层和所述至少一个非竹层。
66.根据权利要求65所述的结构面板,其中,所述结构面板的整体厚度小于或等于1.5英寸。
67.根据权利要求65所述的结构面板,其中,所述结构面板至少包括七个层,其包括所述多个竹层和所述至少一个非竹层。
68.根据权利要求67所述的结构面板,其中,所述结构面板的整体厚度小于或等于1.5英寸。
69.根据权利要求40所述的结构面板,其中,所述结构面板具有七个层,其包括所述多个竹层和所述至少一个非竹层。
70.根据权利要求40所述的结构面板,其中,由所述中性平面隔开的所述至少两个竹层中的每一个的所述多个连接的竹型材具有共同竹层方向。
71.根据权利要求70所述的结构面板,还包括第二多个竹层,其分别包括具有共同竹层方向的多个连接的竹型材。
72.根据权利要求71所述的结构面板,其中,所述第二多个竹层中的每一个被定位成与所述多个竹层中的一个竹层相邻。
73.根据权利要求70所述的结构面板,还包括第二多个竹层,其分别包括具有第二共同竹层方向的多个连接的竹型材,所述第二共同竹层方向与所述共同竹层方向不同。
74.根据权利要求70所述的结构面板,其中,所述公共竹层方向与所述至少一个非竹层的晶粒取向不同。
75.一种结构面板,包括:
粘合到彼此的多个连续的层,所述多个连续的层依次包括:
第一外部竹层,其形成所述结构面板的第一最外壁表面,并包括第一多个连接的竹型材;
第一非竹层;
第二非竹层;
第三非竹层;
第四非竹层;
第五非竹层;和
第二外部竹层,其形成所述结构面板的第二最外壁表面,并包括第二多个连接的竹型材。
76.根据权利要求75所述的结构面板,其中:
所述第一多个竹型材的每个型材和所述第二多个竹型材的每个型材具有硬侧和软侧,并且
所述第一外部竹层和所述第二外部竹层被定位成使得所述第一多个连接的竹型材的所述硬侧背离所述第二多个竹型材的所述硬侧。
77.根据权利要求76所述的结构面板,其中:
所述第一竹层和所述第二竹层具有共同竹晶粒取向;
所述第一非竹层、第三非竹层和第五非竹层具有第一非竹晶粒取向;和
所述第二非竹层和第四非竹层具有垂直于所述第一非竹晶粒取向的第二非竹晶粒取向。
78.根据权利要求75所述的结构面板,其中,所述第一外部竹层包括屏障层,所述屏障层配置成形成所述结构面板的所述第一最外壁表面。
79.根据权利要求75所述的结构面板,其中,第一外部竹层和第二外部竹层中的每一个与所述结构面板的中性平面隔开至少0.375英寸。
80.根据权利要求79所述的结构面板,其中,所述结构面板的整体厚度小于或等于1.25英寸。
81.根据权利要求79所述的结构面板,其中,所述结构面板的整体厚度在2.0英寸至12英寸之间,包括端点在内。
82.根据权利要求75至权利要求81中任一项所述的结构面板,其中,所述第一外部竹层和所述第二外部竹层至少部分由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹种类形成。
83.根据权利要求82所述的结构面板,其中,所述第一非竹层、第二非竹层、第三非竹层、第四非竹层、或第五非竹层中的至少一个至少部分地由工程积材、南部黄松、云杉松树、花旗松或白木组成的组的木材种类形成。
84.一种结构型材,其包括根据权利要求1至权利要求83或权利要求166至权利要求171中的任一项所述的第一结构面板。
85.根据权利要求84所述的结构型材,还包括第二结构面板。
86.根据权利要求85所述的结构型材,其中,所述结构型材不包括止挡部分。
87.根据权利要求85所述的结构型材,还包括至少一个止挡部分,其包括与所述第一结构面板或所述第二结构面板中的至少一个连接的止挡材料的止挡构件。
88.根据权利要求87所述的结构型材,其中,所述止挡材料由选自由工程积材、工程竹、南部黄松、云杉松树、花旗松或白木组成的组的材料类型形成。
89.根据权利要求87所述的结构型材,其中,所述止挡型材包括多个隔开的止挡构件。
90.根据权利要求89所述的结构型材,其中,至少一些止挡构件与所述第一结构面板连接,所述第二止挡构件的至少一些与所述第二结构面板连接。
91.根据权利要求89所述的结构型材,其中,至少一些止挡构件连接到所述第一结构面板和所述第二结构面板。
92.根据权利要求84至权利要求91中任一项所述的结构型材,其中,所述第一结构面板包括第一屏障层,所述第一屏障层配置成形成其最外壁表面。
93.根据权利要求85至权利要求92中任一项所述的结构型材,其中,所述第二结构面板包括第二屏障层,所述第二屏障层配置成其最外壁表面。
94.根据权利要求93所述的结构型材,其中,所述第一屏障层与所述第二屏障层相同。
95.根据权利要求93所述的结构型材,其中,所述第一屏障层与所述第二屏障层相同。
96.根据权利要求93或权利要求95所述的结构型材,其中,所述第一屏障层与所述第二屏障层不同。
97.根据权利要求96所述的结构型材,其中,所述第一屏障层是树脂浸渍的纸,并且所述第二屏障层是耐候屏障。
98.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.125英寸至0.375英寸之间的竹层厚度,包括端点在内;并且
所述止挡部分具有的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的1%至80%之间,包括端点在内。
99.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.125英寸至0.375英寸之间的的厚度,包括端点在内,
所述止挡部分具有的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的1%至80%之间,包括端点在内,并且
其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分地由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹子种类形成。
100.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.1875英寸至0.25英寸之间的竹层厚度,包括端点在内,
所述止挡部分具有的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的1%至40%之间,包括端点在内,并且
其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分地由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹子种类形成。
101.根据权利要求98所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的30%至40%之间,包括端点在内。
102.根据权利要求101所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
103.根据权利要求102所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由瓜多竹形成。
104.根据权利要求102或权利要求103所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
105.根据权利要求102或权利要求103所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
106.根据权利要求102或权利要求103所述的结构型材,根据权利要求102所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
107.根据权利要求98所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的20%至30%之间,包括端点在内。
108.根据权利要求107所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
109.根据权利要求108所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由佛肚竹形成。
110.根据权利要求108或权利要求109所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
111.根据权利要求108或权利要求109所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
112.根据权利要求108或权利要求109所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
113.根据权利要求98所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的1%至10%之间。
114.根据权利要求113所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
115.根据权利要求114所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由马来甜龙竹形成。
116.根据权利要求114或权利要求115所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
117.根据权利要求114或权利要求115所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
118.根据权利要求114或权利要求115所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
119.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.125英寸至0.375英寸之间的竹层厚度,包括端点在内,并且
所述止挡部分具有的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的25%至80%之间,包括端点在内。
120.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.125英寸至0.375英寸之间的厚度,包括端点在内,
所述止挡部分的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的25%至80%之间,包括端点在内,并且
其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少是由以下组组成的竹子组成的,所述竹层至少部分由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹种类形成。
121.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.1875英寸至0.25英寸之间的竹层厚度,包括端点在内,
所述止挡部分具有的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的30%至61%之间,包括端点在内,并且
其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹种类形成。
122.根据权利要求119所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的55%至61%之间,包括端点在内。
123.根据权利要求122所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
124.根据权利要求123所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由瓜多竹组成。
125.根据权利要求123或权利要求124所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
126.根据权利要求123或权利要求124所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
127.根据权利要求123或权利要求124所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
128.根据权利要求119所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的45%至55%之间,包括端点在内。
129.根据权利要求128所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
130.根据权利要求129所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由瓜多竹形成。
131.根据权利要求129或权利要求130所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
132.根据权利要求129或权利要求130所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
133.根据权利要求129或权利要求130所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
134.根据权利要求119所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的30%至40%之间,包括端点在内。
135.根据权利要求134所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
136.根据权利要求135所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由马来甜龙竹形成。
137.根据权利要求135或权利要求136所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
138.根据权利要求135或权利要求136所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
139.根据权利要求135或权利要求136所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
140.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.125英寸至0.375英寸之间的竹层厚度,包括端点在内,并且
所述止挡部分的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的5%至90%之间,包括端点在内。
141.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.125英寸至0.375英寸之间的厚度,包括端点在内,
所述止挡部分的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的5%至90%之间,包括端点在内,并且
其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹种类形成。
142.根据权利要求87至权利要求97中任一项所述的结构型材,其中:
在所述第一结构面板中,每个竹层具有在0.1875英寸至0.25英寸之间的竹层厚度,包括端点在内,
所述止挡部分的止挡高度在所述结构型材的壁部分高度的5%至90%之间,包括端点在内,并且
其中,在所示第一结构面板中,每个竹层至少部分由选自由瓜多竹、佛肚竹和马来甜龙竹组成的组的竹种类形成。
143.根据权利要求140所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的80%至90%之间。
144.根据权利要求143所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
145.根据权利要求144所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由瓜多竹形成。
146.根据权利要求144或权利要求145所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
147.根据权利要求144或权利要求145所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
148.根据权利要求144或权利要求145所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
149.根据权利要求140所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的60%至75%之间。
150.根据权利要求149所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
151.根据权利要求150所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由佛肚竹形成。
152.根据权利要求150或权利要求151所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
153.根据权利要求150或权利要求151所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
154.根据权利要求150或权利要求151所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
155.根据权利要求140所述的结构型材,其中,所述止挡高度在所述壁部分高度的5%至25%之间。
156.根据权利要求155所述的结构型材,其中,所述竹层厚度在0.1875英寸至0.25英寸之间,包括端点在内。
157.根据权利要求156所述的结构型材,其中,在所述第一结构面板中,每个竹层至少部分由马来甜龙竹形成。
158.根据权利要求156或权利要求157所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.25英寸。
159.根据权利要求156或权利要求157所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.21875英寸。
160.根据权利要求156或权利要求157所述的结构型材,其中,所述竹层厚度为0.1875英寸。
161.根据权利要求84至权利要求160中任一项所述的结构型材,其中,所述结构型材是墙壁型材、地板型材和屋顶型材中的一个。
162.根据权利要求40所述的结构面板,还包括形成所述结构面板的最外表面的至少一个牺牲炭化层,其中,所述至少一个牺牲炭化层是与所述多个竹层和所述多个非竹层的不同层,且由木材材料形成。
163.根据权利要求162所述的结构面板,其中,所述至少一个牺牲炭化层具有在1.5英寸至6.0英寸之间的炭化层厚度。
164.根据权利要求163所述的结构面板,其中,至少一个炭化层包括第一炭化层,以及设置在所述第一炭化层和所述多个竹层之间的第二炭化层。
165.根据权利要求164所述的结构面板,其中,所述第一炭化层和所述第二炭化层具有在1.5至2.0英寸之间的厚度。
166.根据权利要求40的结构面板,还包括:
第一牺牲炭化层,其形成所述结构面板的第一最外表面;和
第二牺牲炭化层,其形成所述结构面板的第二最外表面,所述第二最外表面设置在所述中性平面的所述第一最外表面的相对侧,
其中,所述第一牺牲炭化层和所述第二牺牲炭化层是与所述多个竹层和所述多个非竹层不同的层,并且由木材材料形成。
167.根据权利要求166所述的结构面板,其中,所述结构面板具有在2.0英寸至12英寸之间的整体面板厚度。
168.根据权利要求166的结构面板,还包括:
第三牺牲炭化层,其设置在所述第一牺牲炭化层和所述中性平面之间;以及
第四牺牲炭化层,其设置在所述第二牺牲炭化层和所述中性平面之间。
169.根据权利要求40至权利要求83或权利要求162至权利要求168中任一项所述的结构面板,其中,所述多个竹层的至少一个竹层是经过浆液处理的竹层,所述浆料包括粘合剂基质和基材材料增强剂。
170.根据权利要求169所述的结构面板,其中,所述浆料形成固化的沉积物,其填充所述浆料处理过的竹层的至少一个最外表面的至少一个空隙。
171.一种用于结构面板的竹复合层,包括:
多个竹层,分别包括多个连接的竹型材;和
设置在所述多个竹层的竹层之间的至少一个非竹层,
其中,所述多个竹层的至少两个竹层由中性平面隔开,所述中性平面延伸贯穿所述结构面板并且平行于所述多个竹层。
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