CN203307995U - 一种用于建筑梁柱材的竹木筒体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于建筑梁柱材的竹木筒体结构。本实用新型的筒体结构包括：多根圆竹或木材，多根圆竹或木材集束在一起，具有多层，成阶梯状分布，形成剪力墙筒体结构。本实用新型采用多根圆竹集束在一起成多层的阶梯状分布，形成剪力墙筒体结构，当圆竹或木材破损时，可将其组成单元进行替换，具有较高的承载力、较大的横向抗剪力、自重小、稳定性好、空心率大及所需原料少等优点，同时具有保温、隔热、隔音及减震效果优良，耐冲击性能强等优势；并且在纵向上实现多层分布支撑，一柱支撑多层，使梁柱的支撑效果更具有整体和稳定性，在横向上可实现拱形承载，具有较高的抗压力和支撑力，提高梁柱材的抗载能力和建筑的稳定性。

Description

一种用于建筑梁柱材的竹木筒体结构

技术领域

本实用新型涉及建筑梁柱领域，具体涉及一种用于建筑梁柱材的竹木筒体结构。

背景技术

我国是世界上竹子资源最为丰富的国家。近年来，随着世界木材资源的匮乏，合理有效地利用竹材资源显得越来越重要。

圆竹是原竹中形圆而中空有节的竹材秆茎，由竹节和节间两部分构成。从构造上看，圆竹具有中空壁薄的天然筒体结构，外侧组织致密、质地坚韧，内侧组织疏松、质地脆弱。从物理性质上看，具有强度高、韧性好的优良力学性能，外侧的比重和力学强度大于内侧，且其导热隔热性能优越，吸湿、吸热性能也优于木材。从外观上看，表面光滑，色泽美观。但是圆竹中空、壁薄和尖削度大，现行的圆竹常采用单根圆竹使用，因而单根圆竹的承压、梁柱稳定性、使用寿命等都较差，且在单根圆竹的使用过程中易虫蛀、开裂，不利用低碳原生态的圆竹在建筑、装饰材料中大规模使用。

在现有技术中，圆竹作为日常生活中使用的材料主要有以下方面：

(1)简易竹支架：利用圆竹搭建简易的工棚、大棚等。因竹材价格低廉、力学性能较好，使得圆竹工棚的成本低、安全性好。但圆竹的稳定性较差、承重力较小，不能用作大型、较高的支架，且横向必须相互支撑，才能确保其稳定性，占地面积大，不利用施工。

(2)竹脚手架：竹脚手架是由绑扎材料将竹杆的立杆、纵向水平杆、横向水平杆连接而成的，有若干侧向约束连墙件的多层多跨框架结构体系。不仅可以为建筑工人搭建临时的施工平台，也可以作为护栏以防建筑残骸坠落。如今，即使竹脚手架仍是建筑者最优先考虑的脚手架，但是由于竹材品种、成长年限、含水率等因素，圆竹的力学性能受到影响，且容易腐蚀、爆裂，成为影响竹脚手架安全使用的主要因素，限制了竹脚手架的更广泛的使用。

(3)竹建筑：用圆竹作为主要结构构件，辅以其它建筑材料，通过一定的节点联结方式将这些构件连接起来，形成建筑的主体结构，采用这种结构的建筑就是竹建筑。竹楼是竹资源比较丰富地区常见的居住建筑，不仅可以利用圆竹优越的抗压和抗弯特性作为结构承重材料，也可以利用其质轻、抗冲击大的特性作为屋面材料。但是现行圆竹的横向抗剪力较小、承载力较小，节点的问题制约着竹建筑的发展。影响了圆竹建筑的耐久性和坚固性。

实用新型内容

为了改进现有技术的不足，本实用新型提供一种分层承载的剪力墙筒体结构，具有较高的承载力、较大的横向抗剪力、自重小、稳定性好、空心率大及所需原料少等优点，同时具有保温、隔热、隔音及减震效果优良，耐冲击性能强等优势，并且横向采用拱形承载，提高梁柱材的抗载能力和建筑的稳定性。

本实用新型的筒体结构包括：多根圆竹或木材，多根圆竹或木材集束在一起，具有多层，成阶梯状分布，形成剪力墙筒体结构。

圆竹为直径相当的竹龄为2～5年的圆竹。

筒体结构的每一层的剖面为规则的几何图形，包括圆形或矩形等。

本实用新型的筒体结构，可以通过胶粘接将多根圆竹或木材集束在一起，也可以通过外部约束件将多根圆竹或木材集束在一起。

多根圆竹或木材的外围通过外部约束件捆扎集束在一起。外部约束件为竹篾、棕绳、铁丝、纤维拉筋绳、金属皮及金属板中的一种或几种。采用胶粘接集束在一起的结构，若出现圆竹破损时，由于胶粘在一起不能替换，使得结构不稳定，从而导致整体结构都不能正常使用。本实用新型采用多根圆竹或木材通过外部约束件捆扎，是一种物理的机械约束，当筒体结构中的圆竹或木材出现破损时，可以拆开外部约束部件，用新的圆竹或木材更换损坏的圆竹或木材，从而保证了整体结构的稳定性。

本实用新型的筒体结构具有多层，成阶梯状分布，可以根据实际需要，设计各个阶梯的高度。这种筒体结构用作建筑梁柱材，多个筒体结构在相同高度的阶梯上铺设腹板或楼板，可以实现在纵向上多层分布支撑，一柱支撑多层，使梁柱的支撑效果更具有整体和稳定性。相邻的筒体结构，在相同高度的阶梯上架设拱形梁，横向上可实现拱形承载，具有较高的抗压力和支撑力。拱形梁阶梯结构的分布，可根据需要任意设定高度、方位，进而实现便于加工和建筑施工的多层结构。适用于平面或竖向布置繁杂、荷载较大的建筑。

筒体结构的工作机理为当结构受水平力作用而弯曲时，平面内将约束内部筒体与外部约束件一起弯曲，所承担的剪力与其抗侧移刚度成正比，因此，内部筒体将直接调动起其端部受力，所产生的轴力将远大于单框筒，间接地由外部约束件通过带动筒体受力而在筒体中产生的轴力。这样一来，内部腹板的存在很大程度地减轻了筒体的轴力由于受剪力滞后影响而呈现的不均匀性，纵向墙板中的纵向应力将更为均匀，从而结构的性能更接近于一个普通实腹筒而不是一个框筒。

本实用新型的多根圆竹的筒体结构的制备方法包括以下步骤：

1)圆竹的选取

选取直径相当的竹龄为2～5年的圆竹，去枝叶，使外表面光滑后，将其加工成所需长度；

2)圆竹的水热处理

将圆竹在1～4％NaCl和1～4％醋酸溶液中进行水热处理2～5h：先通过蒸煮软化竹材，减小竹材的内应力，防止其开裂，提高耐候性；然后溶解浸出一部分竹材中的淀粉、糖分及蛋白质等物质，从而减少整竹生霉、生虫等缺陷；

3)圆竹含水率的控制

通过在两个大气压下进行蒸汽热处理的圆竹、或在低温干燥温度下(≤55℃)，或自然状态下气干燥到含水率低于30％，在较高的湿度条件下可不用干燥；

4)筒体集束成型

将直径规格相当的圆竹按照一定几何形状，呈筒体均布排列，外围用外部约束件捆扎；

5)弯曲成型

根据竹纤维在高温下容易失去原有弹力，变成柔软的性质，可采用人工加热与加力弯曲的方法，使圆竹在受热和受力后，一侧纤维因被拉而引伸，一侧纤维因被压而紧缩，以达到弯曲的目的；

6)层阶成型

将筒体集束成型的毛坯材料，在横向方向实现阶梯状分布，以实现筒体结构材料分层受力的效果，实现多层次，一柱支撑多层；

7)表面处理

将毛坯材料进行表面砂光处理等，制成筒体结构。

其中，在步骤5)中，通过以下两种方式达到弯曲的目的：

(a)将一定含水率的圆竹在明火慢慢烘软，至圆竹表面泌出竹油时，可将圆竹放进矫形模具中加力弯曲，至达到预期目的后，立即用湿布抹上清水，或直接浸于冷水中变形；

(b)或将大量的圆竹置于热水或高温蒸汽中，温度为100℃～145℃，处理30～80min，待竹纤维柔软之后，进行弯曲、变形。

本实用新型的优点：

本实用新型采用多根圆竹集束在一起成多层的阶梯状分布，形成剪力墙筒体结构，具有较高的承载力、较大的横向抗剪力、自重小、稳定性好、空心率大及所需原料少等优点，同时具有保温、隔热、隔音及减震效果优良，耐冲击性能强等优势；并且在纵向上实现多层分布支撑，一柱支撑多层，使梁柱的支撑效果更具有整体和稳定性，在横向上可实现拱形承载，具有较高的抗压力和支撑力，提高梁柱材的抗载能力和建筑的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的用于建筑梁柱材的竹木筒体结构的实施例一的结构示意图，其中(a)立体图，(b)为侧视图；

图2为本实用新型的用于建筑梁柱材的竹木筒体结构的实施例二的结构示意图，其中(a)单个筒体结构的结构示意图，(b)为四个筒体结构之间架设拱形梁的结构示意图；

图3为本实用新型的用于建筑梁柱材的竹木筒体结构的实施例三的结构示意图，其中图3(a)立体图，图3(b)为侧视图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例一

如图1所示，在本实施例中，筒体结构为多根圆竹1紧束在一起，从内至外具有三层11、12和13，成三层的阶梯状分布，每一层的剖面为圆形，外围采用为纤维拉筋绳的外部约束件2进行捆扎形成筒体结构。

本实施例的筒体结构的制备方法包括以下步骤：

1)圆竹的选取

选取直径相当竹龄为4年的圆竹，去枝叶，使外表面光滑后，将其加工成所需长度；

2)圆竹的水热处理

将圆竹在1％NaCl和1％醋酸溶液中进行水热处理2h；

3)圆竹含水率的控制

通过在两个大气压下进行蒸汽热处理圆竹，后在低温干燥温度下50℃，干燥圆竹含水率低于30％，最后含水率到18％以下；

4)筒体集束结构成型

将直径规格相当的圆竹按照圆形，呈筒体均布排列，外围用纤维拉筋绳捆扎；

5)层阶成型

将筒体集束成型的毛坯材料，在横向方向实现三层的阶梯状分布；

6)表面处理

将毛坯材料进行表面砂光处理等，制成筒体结构。

实施例二

如图2(a)所示，筒体结构为多根圆竹1紧束在一起，具有两层11和12，成两层阶梯状分布，每一层的剖面为矩形，外围采用为纤维拉筋绳的外部约束件2进行捆扎形成筒体结构。如图2(b)所示，四个筒体结构作为建筑梁柱，在相邻的筒体结构的第二层阶梯12之间架设拱形梁3，在横向方向具有较高的抗压力和支撑力。

本实施例的筒体结构的制备方法包括以下步骤：

1)圆竹的选取

选取直径相当竹龄为4年的圆竹，去枝叶，使外表面光滑后，将其加工成所需长度；

2)圆竹的水热处理

将圆竹在1％NaCl和1％醋酸溶液中进行水热处理4h；

3)圆竹含水率的控制

将圆竹气干到含水率为18％以下；

4)筒体集束结构成型

将直径规格相当的圆竹按照矩形，呈筒体均布排列，外围用纤维拉筋绳捆扎；

5)层阶成型

将筒体集束成型的毛坯材料，在横向方向实现两层的阶梯状分布，以实现筒体结构材料分层受力的效果；

6)弯曲成型

将大量的圆竹置于热水或高温蒸汽中，温度为100℃～145℃，处理30～80min，待竹纤维柔软之后，进行弯曲，变形；

7)表面处理

将毛坯材料进行表面砂光处理等，制成筒体结构。

实施例三

如图3所示，筒体结构成四层的阶梯状分布，四个筒体结构作为建筑梁柱，在第二层阶梯之间架设拱形梁3，在第三层和第四层阶梯之间分别铺设腹板4，从而在纵向上实现多层分布支撑，一柱支撑多层，在横向上可实现拱形承载，具有较高的抗压力和支撑力。

本实施例的筒体结构的制备方法包括以下步骤：

1)圆竹的选取

选取直径相当竹龄为4年的圆竹，去枝叶，使外表面光滑后，将其加工成所需长度；

2)圆竹的水热处理

将圆竹在1％NaCl和1％醋酸溶液中进行水热处理4h；

3)圆竹含水率的控制

将圆竹气干到含水率为18％以下；

4)筒体集束结构成型

将直径规格相当的圆竹按照矩形，呈筒体均布排列，外围用纤维拉筋绳捆扎；

5)层阶成型

将筒体集束成型的毛坯材料，在横向方向实现四层的阶梯状分布，以实现筒体结构材料分层受力的效果；

6)弯曲成型

将一定含水率的圆竹在明火慢慢烘软，至圆竹表面泌出竹油时，可将圆竹放进矫形模具中加力弯曲，至达到预期目的后，立即用湿布抹上清水，或直接浸于冷水中变形；

7)表面处理

将毛坯材料进行表面砂光处理等，制成筒体结构。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本实用新型，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例所公开的内容，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种筒体结构，其特征在于，所述筒体结构包括：多根圆竹或木材，所述多根圆竹或木材集束在一起，具有多层，成阶梯状分布，形成剪力墙筒体结构。 

2.如权利要求1所述的筒体结构，其特征在于，所述筒体结构包括多根直径相当的圆竹集束在一起；或者多根直径相当的木材集束在一起；或者多根直径相当的圆竹和木材的混合集束在一起。 

3.如权利要求1所述的筒体结构，其特征在于，所述筒体结构的每一层的剖面为规则的几何图形。 

4.如权利要求1所述的筒体结构，其特征在于，所述多根圆竹或木材通过胶粘接集束在一起。 

5.如权利要求1所述的筒体结构，其特征在于，所述多根圆竹或木材的外围通过外部约束件捆扎集束在一起。 

6.如权利要求5所述的筒体结构，其特征在于，所述外部约束件为竹篾、棕绳、铁丝、纤维拉筋绳、金属皮及金属板中的一种或几种。 

7.如权利要求1所述的筒体结构，其特征在于，进一步包括腹板或楼板，所述腹板或楼板铺铺设在多个筒体结构的相同高度的阶梯上。 

8.如权利要求1所述的筒体结构，其特征在于，进一步包括拱形梁，所述拱形梁架设在相邻的筒体结构的相同高度的阶梯上。 

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