CN207144153U - 钢骨架竹基纤维复合建材及其建筑构件和装配式复合建筑 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钢骨架竹基纤维复合建材及其建筑构件和装配式复合建筑，属于建筑领域，所述复合建材包括钢骨架和附着在所述钢骨架上的竹基纤维装饰面层，所述竹基纤维装饰面层通过铣孔或钻孔后使用连接件与所述钢骨架固定连接。本实用新型的竹基纤维虽然强度等力学性能较好,但其在建筑中的应用一直受到一些限制,本实用新型利用钢骨架与竹基纤维材料组成的复合系统与构造体系,为竹基纤维的使用提供了一种有效解决方案,钢骨架作为建筑用材起到结构作用,竹基纤维则发挥自身耐侯性好,坚固耐磨，防腐防虫的自身优势,同时也为钢结构框架提供外保护层。

Description

钢骨架竹基纤维复合建材及其建筑构件和装配式复合建筑

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，特别是涉及一种钢骨架竹基纤维复合建材及其建筑构件和装配式复合建筑。

背景技术

传统木建筑结构或立面装饰中的木构件一般采用原木、胶合木、实心锯材制作，树种主要选择杉木、松木、水曲柳、桦木、楠木、杨木等。但天然木材作为建筑材料，尤其是室外建筑材料，其物理与化学性能有不足之处。物理方面，天然木材有木节、斜纹理等自然缺陷，防水性能差，经过反复干湿状态转换及太阳暴晒后易变形，因此耐久性比较金属铝板、砌体砖、混凝土等现代建筑材料相对较差，1～2年时间内就会出现裂缝、掉漆、退色、形变等不良缺陷；化学方面，木材防腐性与防虫性较差，如果处理不当容易发生腐蚀或生虫，影响构件使用年限。而且，木材的力学性能有限，抗拉抗压强度等性能远远小于钢材或钢筋混凝土等建材，在实现较大尺度建筑构件时会遇到瓶颈。因此传统木构及装饰件一般耐久性不佳，在现代建筑中的应用受到限制。木材的传统联接方式，如榫卯、齿接等不能完全满足造型灵活、形态复杂的现代建筑造型需求，且联结节点处的强度一般小于构件强度，不符合现代结构设计“强节点弱构件”的基本理念。在设计中需要有更加灵活、适应性更强的构造系统与建造方式。

为了克服用于永久建筑立面或室外构件的天然木材存在的物理与化学性能缺陷，克服传统木制构件存在的力学性能与联接方式的限制，满足现代建筑复杂多样造型需求，有必要提供一种新型的建筑构件。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种强度好、坚固耐磨、使用寿命长且满足复杂多样造型需求的钢骨架竹基纤维复合建材。

本实用新型的另一个目的是提供一种由所述钢骨架竹基纤维复合建材制备的建筑构件。

本实用新型的再一个目的是提供一种能够通过所述建筑构件组装和连接的装配式钢骨架竹基纤维复合建筑。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种钢骨架竹基纤维复合建材，所述复合建材包括钢骨架和附着在所述钢骨架上的竹基纤维装饰面层，所述竹基纤维装饰面层通过铣孔或钻孔后使用连接件与所述钢骨架固定连接。

进一步地，所述钢骨架为钢杆件，所述钢杆件为方钢或圆钢。

优选地，所述竹基纤维装饰面层由至少两个条状的竹基纤维框组成,所述至少两个竹基纤维框组合对接能环所述钢杆件一周；所述竹基纤维框的横截面形状为半圆形、弧形、“[”形或形。

进一步地，所述钢杆件表面设有防腐层，所述防腐层为依次附着在所述钢杆件上的环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和丙烯酸聚氨酯面漆；所述防腐层上有防火涂层。

优选地，所述连接件为自功螺钉、螺栓或角钢。

进一步地，所述连接件的端部采用与所述竹基纤维装饰面层的相同材质的盖帽密闭，所述盖帽外端面与所述竹基纤维装饰面层外端面相平。

优选地，所述竹基纤维装饰面层采用竹基纤维材料，所述竹基纤维材料采用纯天然慈竹经酚醛树脂热压胶合而成；所述竹基纤维材料的密度为1-1.4g/cm³，顺纹压缩强度≥180Mpa，顺纹拉伸强度≥300MPa，弹性模量≥30Gpa。

另一方面，提供一种包含所述的钢骨架竹基纤维复合建材的建筑构件，包括由若干所述复合建材连接而成的框架结构，所述框架结构中所述钢骨架采用焊接，所述竹基纤维装饰面层在所述钢骨架的连接处采用榫接。

进一步地，所述相邻的或相对的复合建材之间连接有竹基纤维构件。

再一方面，提供一种装配式钢骨架竹基纤维复合建筑，所述复合建筑包括若干所述的钢骨架竹基纤维复合建材的建筑构件，所述建筑构件通过组装连接形成所述复合建筑。所述建筑构件之间可以通过钢结构骨架突出的钢杆件部分焊接。

由于采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点：

(1)本实用新型的竹基纤维虽然强度等力学性能较好,但其在建筑中的应用一直受到一些限制,本实用新型利用钢骨架与竹基纤维材料组成的复合系统与构造体系,为竹基纤维的使用提供了一种有效解决方案,钢骨架作为建筑用材起到结构作用,竹基纤维则发挥自身耐侯性好,坚固耐磨，防腐防虫的自身优势,同时也为钢结构框架提供外保护层；

(2)本实用新型通过复合建材连接而成的框架结构，以钢杆件(钢骨架)焊接而成的钢结构框架作为支撑机构，并附着竹基纤维装饰面层形成复合建筑构件，钢结构框架作为支撑体系可以采用数码机床进行切割加工，加工精度高，切割与焊接可根据造型要求，灵活适应性强，结构整体性好，而附着的竹基纤维相比传统木材，其强度更高、防腐防潮性能更好、坚固耐磨、阻燃性强、耐候性更强，使用寿命更长；

(3)本实用新型的钢骨架竹基纤维复合建材的建筑构件可以作为独立的单元体模块在工厂内标准化生产加工，并经过现场组装形成完整的建筑立面造型，其单元体模块根据造型要求可以是重复的，也可以是相似的或相异的；单元体可以标准化生产，且使用数码机床切割焊接技术，因此加工精度高，误差小，适合复杂形体建筑设计要求，维护费用低，使用年限长；

(4)本实用新型的采用型钢结构框架替代传统实木构造，充分发挥钢结构强度大、焊接后整体性强、造型灵活多变的特点，为塑造复杂形态木建筑及构筑物提供了优化方案，且钢材截面材料实际面积较小，比较同规格实心木材往往表观密度更小，减轻结构自重，可节材与降低造价，并且使用竹基纤维替代传统木材，其耐火性能可达B1级，满足国家对建筑外立面构件防火要求逐年提高的指导趋势。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的竹基纤维修饰的钢骨架复合建筑构件单元的结构示意图；

图2是本实用新型的钢结构框架的结构示意图；

图3为图1沿A-A线的剖视图；

图4为图1沿B-B线的截面图；

图5是本实用新型的竹纤维装饰面层的结构示意图,其中a图、b图、c图分别为安装在钢结构框架上的三种实施例；

图6是本实用新型图2的钢结构框架组合连接形成的空间系统的一个实施例；

图7是图1的复合建筑构件单元组合连接形成的空间系统的一个实施例；

图8是本实用新型的复合建筑构件单元的另一个实施例组合连接形成的空间系统；

图9是图8从底部看的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种钢骨架竹基纤维复合建材的一个实施例，如图1至图5所示，复合建材包括钢骨架1和附着在钢骨架1上的竹基纤维装饰面层4，竹基纤维装饰面层4通过铣孔或钻孔后使用连接件3与钢骨架1固定连接。

本实用新型通过在钢骨架1上附着竹基纤维装饰面层4组成的复合建材，为竹基纤维的使用提供了一种有效解决方案,钢骨架1作为建筑用材起到结构作用,竹基纤维装饰面层4则发挥自身耐侯性好,坚固耐磨，防腐防虫的自身优势,同时也为钢结构框架提供外保护层。

进一步地，钢骨架1为钢杆件1，钢杆件1为方钢或圆钢。

本实用新型的钢结构框架可以根据设计在生产钢杆件1过程中，同时生产竹基纤维装饰面层4，最后一体成型；也可以钢结构框架和竹基纤维装饰面层4由不同的工厂或车间生产，然后在钢结构框架上现场安装装饰面层4。

为了安装方便，竹基纤维装饰面层4由至少两个条状的竹基纤维框组成,至少两个竹基纤维框组合对接能环钢杆件1一周；竹基纤维框的横截面形状为半圆形、弧形、“[”形或形，使最后安装到钢杆件上的装饰面层形状为环钢杆件一周的圆形、方形或其他形状。

进一步地，钢杆件1表面设有防腐层，防腐层为附着在钢杆件上的环氧富锌底漆，厚度50x2μm，环氧云铁中间漆，厚度40X2μm，和丙烯酸聚氨酯面漆，厚度为40X2μm；防腐层上有喷涂薄形防火涂层。

优选地，连接件3为自功螺钉、螺栓14或角钢。

进一步地，连接件3(如螺栓)的端部采用与竹基纤维装饰层4的相同材质的盖帽13密闭，盖帽13外端面与竹基纤维装饰面层4外表面相平。如图4所示，钢杆件1的外周为竹基纤维装饰面层4，竹基纤维装饰面层4与钢杆件1通过固定螺栓14连接固定，在固定螺栓14的端面设置盖帽13，并在盖帽13的周边填充专用密封胶16与竹基纤维装饰面层4相平，使得肉眼从外部基本不能观察到螺栓的端头，满足视觉纯粹的要求。

上述实施例中，竹基纤维装饰面层4采用竹基纤维材料，竹基纤维材料采用纯天然慈竹经酚醛树脂热压胶合而成；竹基纤维材料的密度为1-1.4g/cm³，顺纹压缩强度≥180Mpa，顺纹拉伸强度≥300MPa，弹性模量≥30Gpa，该材料的力学性能好，28h循环吸水厚度膨胀率0.6％，防虫，防白蚁性能较好。

将上述实施例中的复合建材连接而成框架结构，包括由若干复合建材连接而成的框架结构，框架结构中钢骨架1在连接处采用焊接，竹基纤维装饰面层4在钢骨架1的连接处采用榫接。钢骨架1优选为钢杆件。

竹基纤维装饰面层4在钢杆件1的连接转折处为榫接，如图5所示，在竹基纤维装饰面层4的两端设置相适配的适合榫接的形状。如图1所示，竹基纤维装饰面层4在多钢杆件杆连接处6为榫接。

本实用新型的钢骨架竹基纤维复合建材的建筑构件在使用时，通过钢杆件1的焊接形成钢结构框架，作为建筑构件单元体的骨架，起结构支撑作用，一般对于跨度大于2.4米的杆件，及造型转折处的构件需要采用钢结构框架支撑，钢杆件1可以采用方钢或圆钢，一般可采用Q235低碳钢或Q345合金钢，钢材的厚度，截面规格与壁厚由结构计算决定，并可根据造型需要调整,如图4所示，钢杆件1为方钢的截面形状为方形，两根或多根型钢杆件1成角度或不规则交接时，联接处的加工与切割采用数码机床辅助定位与切割技术，首先根据竹基纤维装饰面层4完成面空间定位减去竹基纤维装饰面层4厚度来确定钢杆件1的规格与定位，再根据计算机三维模型确定各钢杆件1长度及联结位置的切割形状，然后经过电脑联动切割机床进行加工,再经过人工焊接完成一个建筑构件单元体的钢结构框架的安装。

之后在钢杆件1外侧固定1.0cm-1.5cm厚竹基纤维装饰层，通过铣孔或钻孔后使用连接件3与型钢杆件1固定，连接件一般采用自功螺钉、螺栓联接、角钢固定的方式，连接件3的间距一般不大于550cm。竹基纤维可以使用合金或钻石刀具进行切割、研磨、钻孔、拼接，与普通木制品处理方式基本类似。其表面可根据视觉效果需要进行砂光，刨光，也可以铣型，加工面较光洁，因没有木材的虫蛀和结疤，加工面亦非常完整，无需补腻。表面也可以使用木材着色剂上色，亦可喷涂、檫刷各类木油、木蜡油、水性清漆、硝基清漆、醇酸清漆以及已调色后的木蜡油和调和漆等。本实用新型有较多的镂空处5，可以降低单元体的重量。

本实用新型通过复合建材连接而成的框架结构，以钢杆件(钢骨架)焊接而成的钢结构框架作为支撑机构，并附着竹基纤维装饰面层形成复合建筑构件，钢结构框架作为支撑体系可以采用数码机床进行切割加工，加工精度高，切割与焊接可根据造型要求，灵活适应性强，结构整体性好，而附着的竹基纤维相比传统木材，其强度更高、防腐防潮性能更好、坚固耐磨、阻燃性强、耐候性更强，使用寿命更长。

进一步地，钢杆件1为方钢或圆钢，钢杆件1之间的连接方式为焊接。

作为一种改进，钢杆件1包括用于作为骨架的空间加强钢杆件7和连接在相邻或相对空间加强钢杆件7之间的结构型钢杆件9。

优选地，相邻的或相对的复合建材之间可以连接有竹基纤维构件2。竹基纤维构件2由相同材质的竹基纤维所制，竹基纤维构件2与竹基纤维装饰面层4的连接处8可以是榫接也可以为螺栓连接。

本实用新型对于小于2.4米的杆件，可以采用独立竹基纤维成型。

另一方面，提供一种装配式钢骨架竹基纤维复合建筑，复合建筑包括若干的钢骨架竹基纤维复合建材的建筑构件，建筑构件通过组装连接形成复合建筑，建筑构件之间可以通过钢结构骨架突出的钢杆件部分焊接。按照上述实施例的钢结构框架进行组合连接组合连接形成一种装配式建筑的结构主体，如图6所示；而在钢结构框架上附着竹基纤维装饰面层4形成本实用新型的复合建筑构件，如图7所示，将多个复合建筑构件组合连接就可以形成一种装配式建筑。

装配式建筑的另外一个实施例为装配式室外观景廊，如图8、图9所示，其中主立柱1，纵横向主梁2，斜向支撑3等主要承重构件采用钢杆件附着竹基纤维装饰面层，其他装饰次梁4，斜向装饰条5等可以采用独立竹基纤维构件。

本实用新型在使用时，根据设计确定并加工各钢杆件1的长度及联结位置的切割形状，再将各钢杆件1经过人工焊接完成一个钢结构框架的安装，再在钢结构框架的各钢杆件1上通过固定螺栓14附着安装竹基纤维装饰面层4，其在多杆件连接处6为榫接，在固定螺栓14的端面设置盖帽13，并在盖帽13的周边填充专用密封胶16与竹基纤维装饰面层4相平，使得肉眼从外部基本不能观察到螺栓的端头，满足视觉纯粹的要求，也可以在各覆盖竹基纤维装饰面层4的钢杆件1之间连接独立的竹基纤维构件2达到支撑固定美观的效果，最后制得本实用新型的竹基纤维修饰的钢骨架复合建筑构件单元，将通过预埋件10与主体结构连接，将各单元连接即得到本实用新型的装配式竹基纤维修饰的钢骨架复合系统。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢骨架竹基纤维复合建材，其特征在于，所述复合建材包括钢骨架和附着在所述钢骨架上的竹基纤维装饰面层，所述竹基纤维装饰面层通过铣孔或钻孔后使用连接件与所述钢骨架固定连接。

2.根据权利要求1所述的钢骨架竹基纤维复合建材，其特征在于，所述钢骨架为钢杆件，所述钢杆件为方钢或圆钢。

3.根据权利要求2所述的钢骨架竹基纤维复合建材，其特征在于，所述竹基纤维装饰面层由至少两个条状的竹基纤维框组成,所述至少两个竹基纤维框组合对接能环所述钢杆件一周；

所述竹基纤维框的横截面形状为半圆形、弧形、“[”形或“┐”形。

4.根据权利要求3所述的钢骨架竹基纤维复合建材，其特征在于，所述钢杆件表面设有防腐层，所述防腐层为依次附着在所述钢杆件上的环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和丙烯酸聚氨酯面漆；所述防腐层上有防火涂层。

5.根据权利要求3所述的钢骨架竹基纤维复合建材，其特征在于，所述连接件为自功螺钉、螺栓或角钢。

6.根据权利要求5所述的钢骨架竹基纤维复合建材，其特征在于，所述连接件的端部采用与所述竹基纤维装饰面层相同材质的盖帽密闭，所述盖帽外端面与所述竹基纤维装饰面层外表面相平。

7.根据权利要求1至6任一所述的钢骨架竹基纤维复合建材，其特征在于，所述竹基纤维装饰面层采用竹基纤维材料，所述竹基纤维材料采用纯天然慈竹经酚醛树脂热压胶合而成；

所述竹基纤维材料的密度为1-1.4g/cm³，顺纹压缩强度≥180Mpa，顺纹拉伸强度≥300MPa，弹性模量≥30Gpa。

8.一种包含权利要求1至7任一所述的钢骨架竹基纤维复合建材的建筑构件，其特征在于，包括由若干所述复合建材连接而成的框架结构，所述框架结构中所述钢骨架在连接处采用焊接，所述竹基纤维装饰面层在所述钢骨架的连接处采用榫接。

9.根据权利要求8所述的钢骨架竹基纤维复合建材的建筑构件，其特征在于，所述相邻的或相对的复合建材之间连接有竹基纤维构件。

10.一种装配式钢骨架竹基纤维复合建筑，其特征在于，所述复合建筑包括若干权利要求8或9所述的钢骨架竹基纤维复合建材的建筑构件，所述建筑构件通过组装连接形成所述复合建筑。