CN209227899U - 一种自保温竹木复合箱梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自保温竹木复合箱梁，包括上翼缘(1)、下翼缘(2)、腹板(3)、加劲肋(4)、保温棉(5)、胶粘剂(6)、钉子(7)和防水涂料(8)，其特征在于腹板(3)位于箱梁的侧面，上翼缘(1)位于箱梁的顶面，下翼缘(2)位于箱梁的底面，腹板(3)、上翼缘(1)和下翼缘(2)通过胶粘剂连接，加劲肋(4)设置于端部，与下翼缘(2)顶紧，并和腹板(3)紧密贴合，通过胶粘剂(6)和钉子(7)连接，保温棉(5)填充于箱梁空腔内，防水涂料(8)涂刷于箱梁表面。本实用新型具有质量轻、强度大、耐久性好和保温性能好等特点，可替代传统的木梁和竹梁。

Description

一种自保温竹木复合箱梁

技术领域

本实用新型涉及一种自保温竹木复合箱梁构件，尤其是一种竹材与其它材料的复合梁构件，属于土木建筑结构领域。

背景技术

目前我国的建筑物主要以砌体结构和钢筋混凝土结构为主，使用了大量的粘土粘、钢材和水泥等传统建材，不仅消耗了大量的能源和不可再生资源，释放出大量的温室气体和有毒气体，同时产生大量的废水、废弃和废渣，不符合可持续人类社会可持续发展的要求。砌体结构抗震性能差，毁坏了大量的良田，钢筋混凝土结构自重大、易开裂，拆除后会产生大量的建筑垃圾。为了减少对粘土粘、钢材和水泥的依赖，节能环保、可再生的绿色建材日益受到人们的青睐。木结构建筑具有抗震性能好以及对环境的负荷小的特点，其应用范围得到不断拓展。木工字梁和实木梁是木结构建筑中最常用的基本构件之一，在木工字梁和实木梁的使用过程中发现，存在以下问题：(1)破坏前无明显征兆，表现出典型的脆性破坏特征；(2) 木材抗拉强度较低，尤其是横纹方向受力十分不利，使得木梁的承载能力偏低；(3)木材弹性模量低，变形能力差；(4)材料离散性较大，材质不均匀。更为重要的是，我国的木材资源十分匮乏，大径级木材生材周期较长，使得木材的使用严重受限。我国拥有极其丰富的竹材资源，与木材相比，竹子具有强度高、生长快、加工简便及韧性好等优点，可取代普通阔叶木材和针叶材，是一种有着广泛应用前景的可再生原料。将竹材作为主要建材应用于工程领域利国利民，“以竹代木”有利于降低对钢材、水泥和粘土砖等传统建筑材料的依赖，同时也符合《中国制造2025》所确定的开发利用农林生物质资源的主题。

如何改善和提高木梁的变形能力和力学性能是其在木结构建筑应用中所面临的难题，竹集成材是将速生、短周期的毛竹加工成一定规格的竹片，干燥至含水率8％～12％，再通过胶粘剂将同方向竹片胶合成矩形截面的规格材，具有弹性模量高、力学强度高、易加工的特点。相比木梁而言，自保温竹木复合箱梁拥有更高的承载能力、更好的变形性能以及良好的保温隔音性能，是有效解决由于木材匮乏而制约木结构建筑发展的一个重要途径，市场应用前景十分广阔。

实用新型内容

本实用新型所要解决的目的旨在克服现有木工字梁和实木梁承载能力低、延性差和变形性能差等缺点，提供一种力学性能好、成本低廉、结构简单以及节能环保型的自保温竹木复合箱梁，用以取代木工字梁和实木梁，可作为楼面梁和屋面梁应用于木结构建筑、竹结构建筑以及竹木组合结构中。

在本实用新型中，自保温竹木复合箱梁由上翼缘、下翼缘、腹板、加劲肋、保温棉、胶粘剂、钉子和防水涂料共同组成。其中：上翼缘位于箱梁顶部，承担压应力；下翼缘位于箱梁底部，承担拉应力，腹板位于箱梁的两侧，主要承担剪应力；腹板通过胶粘剂和钉子和上、下翼缘相连，保温棉填充于箱梁空腔内，承担保温、隔热和隔音等功能。

本实用新型的解决方案：其包括上翼缘、腹板、钉子、胶粘剂、保温棉、下翼缘和加劲肋。所述箱梁由两块腹板对称布置于翼缘的两侧，腹板与翼缘通过胶粘剂和钉子连接，保温棉填满箱型梁内部空腔，保温棉可以选择石棉、矿棉或玻璃棉等保温隔热材料。在梁两端部设置加劲肋，加劲肋与下翼缘顶紧，加劲肋与两块腹板之间通过胶粘剂连接和钉子相连。

本实用新型的基本原理如下：腹板布置于箱梁侧面，其高度略低于箱梁高度，主要承担箱梁所承担的剪切力；上翼缘置于箱梁顶部，主要承担弯矩所产生的压力；下翼缘置于箱梁底部，抵抗弯矩所产生的拉力；加劲肋置于箱梁端部，提高腹板的局部失稳能力；填充于箱梁空腔内的保温棉是一种纤维多孔隔音/隔热材料，利用材料内部的大量孔隙阻止热量和声音的传递。竹材具有较高的强重比、较好的弹性和韧性，腹板具有较高的抗剪切能力、低廉的成本，通过胶粘剂将5种材料有机结合，充分发挥各自的优点，拓宽了自保温竹木复合箱梁在工业建筑和民用建筑中的应用范围。

所述的保温棉在箱梁压制前放入空腔，并填满空腔，为块状或絮状的形态。

所述的腹板位于上翼缘、下翼缘的两侧，呈左右对称布置，通过胶粘剂和钉子连接，腹板的顶面低于上翼缘顶面5mm，腹板的底面距离下翼缘底面5mm。

所述的加劲肋位于箱梁端部，底面顶紧下翼缘，加劲肋顶面与上翼缘底面不接触，间隔 10mm，加劲肋通过胶粘剂与腹板连接。

所述的防水涂料涂刷于箱梁表面，以提高箱梁的防潮防腐等耐久性能。

本实用新型中，腹板相对于上、下翼缘板面倾斜，所述上、下翼缘4个角部也相应的倾斜并进行圆角处理。

本实用新型中，上翼缘、下翼缘均采用竹集成材，所述腹板采用OSB板，所述加劲肋采用云杉、冷杉或樟子松方木。

本实用新型中，两侧腹板与上、下翼缘之间用结构胶连接，同时用钉子加强。

本实用新型中，加劲肋呈左右对称布置，并与腹板之间用胶粘剂连接，同时用钉子加强。

本实用新型克服了实木梁和木工字梁的一些公知的缺点，自保温箱梁具有以下显著的效果：

(1)自保温竹木复合箱梁截面，极大的提高了实木梁和木工字梁的截面惯性矩，从而可以有效提高梁构件的刚度，彻底改变梁构件刚度较差的不利局面；

(2)竹集成材配置于箱梁的受拉区和受压区，可充分发挥竹集成材较高的抗拉强度和抗压强度，并且大幅改善梁构件力学性能离散性和脆性破坏模式，降低材料缺陷对梁构件承载力的影响；

(3)OSB腹板的原料主要以小径材、速生间伐材和木材加工剩余物为主，由配置在箱梁两侧，可充分发挥OSB较高的抗剪承载力，低廉的成本可减少箱梁的造价；

(4)保温棉配置在箱梁腹板空腔内，可有效阻隔声音、热量在梁内的传递，从而大幅提高梁构件的保温、隔热、隔音的能力；

(5)相对于砌体结构和钢筋混凝土结构，自保温竹木复合箱梁生产与加工过程环境污染小，降低了不可再生资源的使用量，减少了使用过程中的能源消耗量；相对于木结构，承载能力更大，跨越能力更强，延性和自恢复能力更好；相对于竹结构，延性更好，造价更低廉，自重更轻。

(6)竹子是一种可再生资源，生长周期比木材短，更加的节能环保。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

图1是本实用新型实施的结构示意图

图中：1.上翼缘，2.下翼缘，3.腹板，4.加劲肋，5.保温棉，6.胶粘剂，7.钉子，8.防水涂料

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。如图1所示，本实用新型提供一种保温竹木复合箱梁构件，由上翼缘、下翼缘、加劲肋、保温棉、胶粘剂、钉子和防水涂料8部分组成，共同压制成保温竹木复合箱梁。在该构件中，保温隔热棉置于箱梁空腔内部并填满，以保证箱梁的保温隔热效果。胶粘剂预先涂刷于上翼缘、下翼缘和腹板的侧面，以保证上、下翼缘板和腹板的粘结力。加劲肋配置于箱梁两端，胶粘剂预先涂刷于加劲肋的侧面，在压制过程中起到胶结的作用。加劲肋的底面与下翼缘顶紧，加劲肋的上顶面距离上翼缘的底面距离为1cm，相当于传统钢质工字钢构件中的加劲肋，从而大幅改善腹板局部的抵抗失稳能力。箱梁压制完成后，在其表面涂刷防水涂料，次数不少于2遍。

图1是利用加劲肋对梁端部的腹板进行增强的箱梁，加劲肋的底面与下翼缘顶紧，利用加劲肋的顶面略低于上翼缘以提高OSB腹板的抗剪切承载能力。

如上所述的一种保温竹木箱梁构件中，上、下翼缘板应选用3～5年生的大径毛竹为原材料，经锯切、蒸煮、炭化、干燥、选片、组坯涂胶等工艺加工而成，翼缘板的含水率宜控制在15％以下。加劲肋可以是速生杨木、云杉或樟子松，含水率宜控制在12％以下。

腹板主要以胸径14cm以下的小径材和速生间伐材等为原料，用刨片机刨削成长40mm-120mm，宽5mm-20mm，厚0.3mm-0.7mm的木片，经干燥、施胶、定向铺装和热压而成的一种结构板材，含水率宜控制在12％以下。保温棉可以是石棉、矿棉或玻璃棉，形态可以是块状或絮状。所述的胶粘剂为交联型粘合剂，可采用环氧树脂胶、脲醛树脂胶或酚醛树脂胶。

对于箱梁截面构件，压制时，应根据压制目标的承载能力和刚度选择上翼缘、下翼缘、腹板和加劲肋的尺寸，加劲肋的位置由腹板的高度进行控制，上翼缘、下翼缘、加劲肋和腹板界面间的胶粘剂压制温度取15～35℃，压力取1.5～3MPa，压制完成后按规定涂刷2遍防水剂，再置入恒温恒湿室内进行养护，养护时间为10～15天。

实施例1：取9mm厚、230mm高的OSB板作为腹板，取40mm高、60mm宽的竹集成材作为翼缘，取60mm宽、60mm厚、150mm高的方木作为加劲肋，腹板与翼缘之间、腹板与加劲肋之间用胶粘剂胶合成竹木复合箱梁。成品箱梁的高度为240mm高，长度为2440mm。

实施例2：取12mm厚、290mm高的OSB板作为腹板，取40mm高、80mm宽的竹集成材作为翼缘，取80mm宽、60mm厚、210mm高的方木作为加劲肋，腹板与翼缘之间、腹板与加劲肋之间用胶粘剂胶合成竹木复合箱梁。成品箱梁的高度为300mm高，长度为 3660mm。

实施例3：取15mm厚、340mm高的OSB板作为腹板，取60mm高、120mm宽的竹集成材作为翼缘，取120mm宽、60mm厚、220mm高的方木作为加劲肋，腹板与翼缘之间、腹板与加劲肋之间用胶粘剂胶合成竹木复合箱梁。成品箱梁的高度为350mm高，长度为 4880mm。

Claims (8)

1.一种自保温竹木复合箱梁，它主要包括上翼缘(1)、下翼缘(2)、腹板(3)、加劲肋(4)、保温棉(5)、胶粘剂(6)、钉子(7)和防水涂料(8)组成，其特征在于腹板(3)位于上翼缘(1)和下翼缘(2)的侧面，上翼缘(1)位于箱梁的上部，下翼缘(2)位于箱梁的下部，加劲肋(4)设置于梁端，与下翼缘(2)顶紧，并和腹板(3)紧密贴合，保温棉(5)填充于箱梁空腔内，防水涂料(8)涂刷于箱梁表面。

2.根据权利要求1所述的一种自保温竹木复合箱梁，其特征在于所述的上翼缘(1)和下翼缘(2)选用3～5年生的大径毛竹作为原材料，经工业化加工而成的竹集成材。

3.根据权利要求1所述的一种自保温竹木复合箱梁，其特征在于所述的腹板(3)位于上翼缘(1)、下翼缘(2)的两侧，呈左右对称布置，通过胶粘剂(6)和钉子(7)连接，腹板(3)的顶面低于上翼缘(1)顶面5mm，腹板(3)的底面距离下翼缘(2)底面5mm，腹板(3)采用小径材、间伐材或木材加工剩余物经工业化加工而成的OSB板。

4.根据权利要求1所述的一种自保温竹木复合箱梁，其特征在于所述的加劲肋(4)与下翼缘(2)紧密贴合，加劲肋(4)顶面与上翼缘底面之间的距离为10mm，加劲肋(4)采用速生杨木、云杉或樟子松，含水率不大于12％。

5.根据权利要求1所述的一种自保温竹木复合箱梁，其特征在于所述的加劲肋(4)呈左右对称布置，并与腹板(3)通过胶粘剂(6)相连并用钉子(7)加强。

6.根据权利要求1所述的一种自保温竹木复合箱梁，其特征在于所述的保温棉(5)在箱梁压制前放入空腔，并填满空腔，为块状或絮状的形态。

7.根据权利要求1所述的一种自保温竹木复合箱梁，其特征在于所述的胶粘剂(6)选用交联型粘合剂，采用环氧树脂胶、脲醛树脂胶或酚醛树脂胶。

8.根据权利要求1所述的一种自保温竹木复合箱梁，其特征在于所述的自保温竹木复合箱梁表面喷涂防水涂料(8)，采用油类涂料、油溶性涂料或水溶性涂料。