专利名称：一种嵌入式钢筋增强竹结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种竹结构，尤其是一种嵌入式钢筋增强竹结构，可广泛应用于土木建筑结构领域。
背景技术：
在当前发展低碳经济的大背景下，绿色、生态、环保、低碳的新型建筑结构材料是土木工程科技发展的必然方向。竹材最大的优势是绿色环保和原材料可再生，竹材的成材期一般为2 4年(木材要20年)。据不完全统计，全国竹林面积约3M万公顷(未包括台湾省)，约占森林总面积的3%，蓄积量约8000万吨，年产竹材约800万吨以上。我国的竹子种类和竹林面积约占世界的1/4，竹材产量约占1/3，均居各国之首。此外，利用竹质工程材料建造的竹结构建筑、桥梁体系也已经得到了实践应用。竹材具有良好的物理性能。它的力学性能可与阔叶材相媲美。竹材的强度、弹性模量是一般木材的2倍。竹材的密度大约0. 79X 10kg/m3，顺向抗拉强度200MPa，抗压强度能达74MPa。著名的荷兰艾恩德霍芬科技大学进行的实验证明竹是地球上最坚韧的植物， 其强度是橡木的5 10倍；竹子的抗压性可以和砖头、水泥相媲美，其抗拉性与钢材一样。然而，竹材的弹性模量相对较低，竹材受弯构件的设计都为截面的刚度控制，其强度利用率低，竹材受弯构件的下部受拉区的缺陷对强度降低的影响较大，竹材受弯构件的破坏一般是竹纤维受拉破坏，破坏模式较脆，破坏过程较短暂，与结构构件对延性的需求不相符。为了提高竹材工程材料在工程结构领域的适用性，需要寻求一种合适的改善与增强的技术措施，如中国专利第“200520071980. 0”号，提出了一种“增强型的建筑结构复合木构件”，该法将复合木材、胶合木层板与FRP板胶结而成，但当受加工工艺的影响，板层间易发生剥离破坏，此外FRP材料的高价格也成为其广泛应用的一个限制因素。相对于竹材， 钢材具有较高的弹性模量和较好的延性，普通钢材的弹性模量在210GPa左右，大约是竹材的20倍，钢材在受力时表现为弹性、屈服、强化和颈缩四个阶段，其屈服阶段的屈服平台赋予了钢材极大的延性，钢材的极限应变高达10万个微应变，如此高的极限应变使得钢结构作为受力结构构件时，表现出非常好的延性。
发明内容本实用新型的目的是克服现有竹结构的缺陷，提供一种嵌入式钢筋增强竹结构， 在具有较高的截面刚度和承载力的同时，具备较好的延性，达到各类建筑结构对竹结构的要求。本实用新型所采用的解决方案是一种嵌入式钢筋增强竹结构，其特征在于它由竹材、开槽、钢筋、粘结填充材料和封面竹条五部分组成，在竹材结构表面的受拉区或者受压区分别有一条或一条以上的开槽，开槽方向沿构件轴线方向，钢筋布置于开槽内且为粘结填充材料所包裹，封面竹条通过粘结填充材料与竹材相粘结覆于槽口处，封面竹条的宽度与开槽的槽口宽度相同且外表面与竹材的开槽外口齐平。所述的一种嵌入式钢筋增强竹结构，开槽的截面形状为矩形，槽宽和槽深大于钢筋的直径。所述的竹材和封面竹条是竹材胶合板、竹材层积材或竹材重组材中的一种。所述的粘结填充材料是结构胶、环氧树脂、乙烯基树脂中的一种。所述的一种嵌入式钢筋增强竹结构可按以下工艺流程实现首先进行竹梁的制作，竹梁可为竹材胶合板、竹材层积材或竹材重组材经过加工机械的锯、刨等工作加工成符合尺寸要求的矩形截面构件；在成型后构件表面的受拉区或受压区按照设计要求的位置尺寸开槽，槽宽和槽深大于钢筋的直径，开槽方向沿构件轴线方向，清除槽口中的灰尘和残渣，在槽口中注入粘结填充材料至约1/2钢筋直径深度处，放入钢筋继续注入粘结填充材料至完全覆盖钢筋，钢筋为粘结填充材料所包裹且方向与构件轴线方向一致，然后用封面竹条覆于槽口处，封面竹条的厚度以5mm IOmm为宜，最后对粘结填充材料进行固化处理。本实用新型克服了现有竹结构的一些公知的缺陷，具有以下有益效果嵌入式钢筋增强竹结构利用钢筋较高的弹性模量和抗拉强度大幅度地提高了原有竹构件的刚度和承载力，利用钢筋较好的延性使原有竹构件满足对延性的需求；嵌入式钢筋增强竹结构开槽后有多个面参与钢筋与树脂的粘结，界面面积增大、 界面粘结性能强，不易发生剥离破坏；嵌入式钢筋增强竹结构的增强钢筋嵌入到构件内部不易发生截面筋材位置的偏移，定位准确，产品质量可靠；嵌入式钢筋增强竹结构不会改变竹结构原有的外形美观性。
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是下部受拉区配置一根钢筋时的嵌入式钢筋增强竹结构截面图；图2是下部受拉区和上部受压区各配置一根钢筋时的嵌入式钢筋增强竹结构截面图；图3是下部受拉区配置一根钢筋时的嵌入式钢筋增强竹结构剖面图；图4是下部受拉区和上部受压区各配置一根钢筋时的嵌入式钢筋增强竹结构剖面图；图5是下部受拉区配置两根钢筋时的嵌入式钢筋增强竹结构截面图；图6是下部受拉区和上部受压区各配置两根钢筋时的嵌入式钢筋增强竹结构截面图；在附图中，1为竹材，2为开槽，3为钢筋，4为粘结填充材料，5为封面竹条。
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至图6所示，一种嵌入式钢筋增强竹结构，由竹材1、开槽2、钢筋3、粘结填充材料4和封面竹条5五部分组成，在竹材1结构表面的受拉区或者受压区分别有一条或一条以上的开槽2，开槽2方向沿构件轴线方向，钢筋3布置于开槽2内且为粘结填充材料4所包裹，封面竹条5通过粘结填充材料4与竹材1相粘结覆于槽口处， 封面竹条5的宽度与开槽2的槽口宽度相同且外表面与竹材1的开槽2外口齐平。实施例一一种嵌入式钢筋增强竹结构如图1和图3所示，由竹材1、开槽2、钢筋3、粘结填充材料4和封面竹条5五部分组成，在竹材1结构表面的下部受拉区有一条开槽2，开槽2方向沿构件轴线方向，钢筋3布置于开槽2内且为粘结填充材料4所包裹，封面竹条5通过粘结填充材料4与竹材1相粘结覆于槽口处，封面竹条5的宽度与开槽2的槽口宽度相同且外表面与竹材1的开槽2外口齐平。该构件主要对结构的下部受拉区进行增强，利用钢筋 3较高的抗拉强度提高构件的承载力，利用钢筋3较高的弹性模量提高截面的刚度。实施例二 一种嵌入式钢筋增强竹结构如图2和图4所示，由竹材1、开槽2、钢筋3、粘结填充材料4和封面竹条5五部分组成，在竹材1结构表面的下部受拉区和上部受压区各有一条开槽2，开槽2方向沿构件轴线方向，钢筋3布置于开槽2内且为粘结填充材料4所包裹，封面竹条5通过粘结填充材料4与竹材1相粘结覆于槽口处，封面竹条5的宽度与开槽2的槽口宽度相同且外表面与竹材1的开槽2外口齐平。该构件同时对截面受拉区和受压区进行了增强，并提高了构件自身的承载力和截面的刚度。实施例三一种嵌入式钢筋增强竹结构如图5所示，由竹材1、开槽2、钢筋3、粘结填充材料4 和封面竹条5五部分组成，在竹材1结构表面的下部受拉区有两条开槽2，开槽2方向沿构件轴线方向，钢筋3布置于开槽2内且为粘结填充材料4所包裹，封面竹条5通过粘结填充材料4与竹材1相粘结覆于槽口处，封面竹条5的宽度与开槽2的槽口宽度相同且外表面与竹材1的开槽2外口齐平。该构件主要对结构的下部受拉区进行增强，利用钢筋3较高的抗拉强度提高构件的承载力，利用钢筋3较高的弹性模量提高截面的刚度。实施例四一种嵌入式钢筋增强竹结构如图6所示，由竹材1、开槽2、钢筋3、粘结填充材料4 和封面竹条5五部分组成，在竹材1结构表面的下部受拉区和上部受压区各有两条开槽2， 开槽2方向沿构件轴线方向，钢筋3布置于开槽2内且为粘结填充材料4所包裹，封面竹条 5通过粘结填充材料4与竹材1相粘结覆于槽口处，封面竹条5的宽度与开槽2的槽口宽度相同且外表面与竹材1的开槽2外口齐平。该构件同时对截面受拉区和受压区进行了增强，并提高了构件自身的承载力和截面的刚度。如上所述的一种嵌入式钢筋增强竹结构，开槽2的截面形状为矩形，槽宽和槽深大于钢筋3的直径，具体根据钢筋3的直径的大小进行设计，直径越大，槽宽和槽深的富裕尺寸越大，竹材1和封面竹条5是竹材胶合板、竹材层积材或竹材重组材中的一种，粘结填充材料4是结构胶、环氧树脂、乙烯基树脂中的一种。
权利要求1.一种嵌入式钢筋增强竹结构，其特征在于它由竹材(1)、开槽O)、钢筋(3)、粘结填充材料(4)和封面竹条( 五部分组成，在竹材(1)结构表面的受拉区或者受压区分别有一条或一条以上的开槽O)，开槽O)方向沿构件轴线方向，钢筋(3)布置于开槽O)内且为粘结填充材料(4)所包裹，封面竹条(5)通过粘结填充材料(4)与竹材(1)相粘结覆于槽口处，封面竹条(5)的宽度与开槽O)的槽口宽度相同且外表面与竹材(1)的开槽(2) 外口齐平。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式钢筋增强竹结构，其特征在于开槽O)的截面形状为矩形，槽宽和槽深大于钢筋(3)的直径。
3.根据权利要求1或2所述的一种嵌入式钢筋增强竹结构，其特征在于竹材(1)和封面竹条( 是竹材胶合板、竹材层积材或竹材重组材中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的一种嵌入式钢筋增强竹结构，其特征在于粘结填充材料 (4)是结构胶、环氧树脂、乙烯基树脂中的一种。
专利摘要本实用新型涉及一种嵌入式钢筋增强竹结构，其特征在于它由竹材(1)、开槽(2)、钢筋(3)、粘结填充材料(4)和封面竹条(5)五部分组成，在竹材(1)结构表面的受拉区或者受压区分别有一条或一条以上的开槽(2)，开槽(2)方向沿构件轴线方向，钢筋(3)布置于开槽(2)内且为粘结填充材料(4)所包裹，封面竹条(5)通过粘结填充材料(4)与竹材(1)相粘结覆于槽口处，封面竹条(5)的宽度与开槽(2)的槽口宽度相同且外表面与竹材(1)的开槽(2)外口齐平。本实用新型将钢筋复合于竹结构中，提高了原有竹构件的刚度和承载力，嵌入式钢筋定位准确，质量可靠，可应用于建筑结构领域的主要受力构件。
文档编号E04B1/30GK201972238SQ201120055389
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者周正伟, 汪红, 潘利群, 陈冬剑, 陈婷婷, 陈宽 申请人:南京林业大学