一种竹集成材上下拼合梁的制作方法

本实用新型属于土木建筑结构领域，具体涉及一种现代竹结构房屋、木结构房屋和竹木结构房屋使用的竹集成材拼合梁构件。

背景技术：

中国竹材资源十分丰富，无论是种植数量、面积和蓄积量，还是竹产品及其加工水平，均居世界产竹国之首。竹材具有强度高、韧性好、耐磨损、纹理通直、色泽高雅等多种优点，具有硬阔叶树材的诸多优良特性，是建筑行业的理想材料。竹材还具有生产周期短、再生性强的特点。开发利用竹材资源，“以竹代木”是缓解木材供需矛盾的有效途径之一。

采用竹材建造房屋，已有相当长的历史。尽管利用原材圆竹的建筑可以产生一定的艺术和建筑效果，恐怕难以成为主要的结构材料在现代建筑业中广泛应用。其原因有：(1)原竹杆的几何形状单一，造成建筑形式单调；(2)原材料的几何不规则导致浪费和不适合现代施工程序；(3)节点十分复杂，往往造成连接不可靠或连接不牢固，严重影响建筑的舒适度；(4)原竹本身存在严重各向异性且横向强度极低；(5)尽管单根竹杆能够承担自重，但毕竟单根原材的直径有限，作为结构承重材料则必须采用多根园竹捆扎成束从而增加了构造难度；在未经处理的情况下，竹材易虫蛀、腐朽和霉变等。

如何突破原竹开发利用的瓶颈，拓宽竹子的应用领域，实现竹资源的高效合理利用，是广大竹产区所面临的难题，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。相比原竹梁而言，竹集成材上下拼合梁拥有更高的承载能力、更好的变形性能以及更优异的延性性能，是有效解决制约生态环保型竹木结构建筑发展的一个重要途径，具有十分广阔的市场应用前景。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的目的旨在突破原竹开发利用的瓶颈，拓宽竹子的应用领域，克服原竹梁承载能力低、延性差和变形性能差等缺点，提供一种力学性能好、成本低廉以及结构简单的竹集成材上下拼合梁，可作为楼面梁和屋面梁应用于竹木结构建筑中。

在本实用新型中，竹集成材上下拼合梁包括上梁、下梁、圆钢销、圆竹榫、胶层五部分。其中：上梁位于拼合梁的顶部，下梁位于拼合梁的底部，圆钢销垂直植入上梁榫头和下梁卡槽内，圆竹榫垂直植入上梁和下梁内，胶层位于上梁和下梁的中部。

本实用新型的基本原理如下：上梁布置于拼合梁顶面，主要承担压力；下梁布置于拼合梁底面，主要承担拉力；圆钢销垂直植入上梁榫头和下梁卡槽内，主要承担剪切力；圆竹榫垂直植入上梁和下梁内，主要承担剪切力；上梁榫头嵌入下梁卡槽，主要承担剪切力；位于上梁和下梁界面间的胶层主要承担剪切力。

所述的上梁和下梁的高度相等，上梁和下梁紧密贴合，界面涂刷胶层。

所述的上梁和下梁的粘胶界面进行凿毛处理，凿深度为1～2mm，凿痕约为20mm，切割率不低于80％。

所述的上梁底部设置沿梁长方向等距排列的榫头，下梁顶部设置与榫头分布位置相匹配的卡槽，上梁榫头的高度等于下梁卡槽的深度，榫头宽度比卡槽大1.0mm～1.5mm左右，榫头的倾斜角度和卡槽的倾斜角度互相匹配。

所述的圆钢销垂直植入上梁的榫头和下梁的卡槽内，圆钢销直径比榫头和卡槽的预钻孔大1.0mm～1.5mm左右，植入深度取圆钢销直径的5倍和50mm两者的较大值。

所述的圆竹榫垂直植入上梁和下梁内，圆竹榫直径比上梁和下梁的预钻孔大1.0mm～1.5mm左右，植入深度取圆竹榫直径的6倍和60mm两者的较大值。

所述的胶层选用环氧树脂胶、脲醛树脂胶或酚醛树脂胶。

本实用新型拓宽了原竹的应用领域，克服了原竹梁的一些公知的缺点，竹集成材上下拼合型梁具有以下显著的效果：

(1)原竹在传统领域的产品附加值和技术含量较低，而将竹子加工成竹集成材应用于工程领域，可极大的拓宽了竹子的应用领域，有利于广大竹产区增加收益。

(2)将圆钢销和圆竹榫配置于竹集成材拼合梁的中性轴，可充分发挥圆钢销和圆竹榫抗剪承载力高的优点，并且大幅改善拼合梁构件力学性能和延性。

(3)设置于上梁和下梁界面处的胶层可充分发挥粘合剂较高的抗剪承载力，可较小上梁和下梁的相对滑移量，从而提高拼合梁的初始抗弯承载力。

(4)相对于砌体结构和钢筋混凝土结构，竹集成材拼合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。

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2是本实用新型实施的上梁的结构示意图

图3是本实用新型实施的下梁的结构示意图

图中：1.上梁，2.下梁，3.圆钢销，4.圆竹榫，5.胶层

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竹集成材拼合梁构件，包括上梁、下梁、圆钢销、圆竹榫、胶层五部分。如图2所示，沿上梁底部设置沿梁长方向等距排列的榫头；如图3所示，下梁顶部设置与榫头分布位置相匹配的卡槽；在榫头、卡槽内分别预钻圆形孔，钻孔直径比圆钢销直径小1.0mm～1.5mm左右，钻孔深度取圆钢销直径的5倍和50mm两者的较大值，将圆钢销压入下梁的卡槽内；沿着梁长方向预钻圆形孔，钻孔直径比圆竹榫直径小1.0mm～1.5mm左右，钻孔深度取圆竹榫直径的6倍和60mm两者的较大值，将圆竹榫压入下梁内；将粘合剂涂刷在上梁的底面、下梁的顶面、榫头和卡槽内，以保证上梁和下梁之间的粘结力；将上梁和下梁紧密拼合，界面间的胶粘剂压制温度取15～35℃，压力取1.5～3mpa，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50mm宽、120mm高的竹集成材作为上梁和下梁，沿梁长方向等距设置卡槽，卡槽间距为200mm，卡槽上宽下窄，分别取15mm高和9mm宽，卡槽深度为15mm，上梁底面设置与卡槽位置相匹配的榫头，榫头宽度比卡槽大1.0mm～1.5mm左右，榫头高度为15mm，圆钢销直径和长度分别为8mm和100mm，圆竹榫的间距为200mm，圆竹榫直径和长度分别为10mm和120mm，上梁与下梁之间用胶粘剂粘接，涂胶量为250g/m²。成品竹集成材拼合梁的高度为240mm高，50mm宽，长度为3000mm。