一种户外竹质装配式双拼梁柱结构及其装配方法和应用与流程

本发明属于梁柱结构技术领域，具体涉及一种户外竹质装配式双拼梁柱结构及其装配方法和应用。

背景技术：

装配式木竹结构建筑指的是木竹结构构件、部品部件在规范的工厂预制，现场装配而成的木竹结构建筑。木结构建筑的工厂预制主要有构件预制、板式组件预制、单元模块预制三种形式。构件预制主要包括胶合木构件、正交胶合木(clt)板、和其他工程木构件如工字木搁栅等。装配式木结构有着加工精度高、质量稳定、利用率高、施工速度快、人工成本低等优势。但随着天然林禁伐和国际木材市场的波动，市场上大径级的木材越来越少。装配式木结构建筑的最主要的特点是：大量现场施工转移到工厂生产、计算机辅助制造、房屋质量控制由工地前移到工厂，满足严格的质量认证管理要求。当前大多数施工现场的卫生和安全条件较差，随着中国人口红利的逐年消失和老龄化的加剧，越来越少的年轻人愿意到日晒雨淋、粉尘噪音的施工现场工作。另一方，国家建造规范和消费者对居住、休息用建筑的舒适性、安全性及生态美观度的要求增加。

因此，需要利用我国丰富的竹材资源和竹子本身强度高、韧性好的特点，开发性能稳定、耐久性好的高性能户外用竹质工程材用于装配式竹结构，具有重要的市场前景和社会、生态价值。则设计一种装配简单、强度大、易于组装、成本较低且应用场景广泛的梁柱结构是当前社会的需要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种户外竹质装配式双拼梁柱结构，该梁柱结构将各个装配的部件在工厂预制成标准件，尤其对于过长和过重的主梁和立柱采用多节结构现场组装，实现该梁柱结构大跨度、曲型变截面、多场景竹质装配式建筑户外模数化快速装配应用，拆装方便，可回收再利用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种户外竹质装配式双拼梁柱结构，其特征在于，包括固定在地面上的脚座、竖直倾斜设置的立柱和水平倾斜设置的主梁，所述立柱和主梁的材质均为竹质，所述立柱和主梁的结构形式均为双拼结构，所述立柱的底端与脚座的一端转动固定连接，所述立柱的底端还通过上斜撑与所述脚座的另一端连接，所述主梁的一端与立柱的顶端固定，并通过下斜撑固定连接，所述主梁的两端与立柱的顶端均通过钢索牵引连接，所述立柱的底端与所述主梁的水平向下倾斜的一端通过钢索牵引连接。

优选地，所述立柱多节立柱接长组成，所述主梁由多节主梁接长组成。

优选地，所述主梁包括依次通过工字接长件连接的第一节主梁、第二节主梁和第三节主梁，所述工字接长件包括第一挡板和第二挡板，以及连接第一挡板和第二挡板的连接板，所述连接板的中部设置有与所述连接板十字交叉设置的隔断板；所述第一挡板和第二挡板上均对应开设有多个第一螺栓孔，所述连接板位于隔断板两侧的端部开设有第二螺栓孔，所述螺栓孔上螺纹连接有螺栓；所述第一节主梁、第二节主梁和第三节主梁的端部与连接板插接配合的位置开设有插槽，第一节主梁、第二节主梁和第三节主梁与工字接长件通过螺栓固定；

所述立柱通过十字交接钢套连接件连接的第一节立柱和第二节立柱，所述第一节立柱的底端通过旋转件与脚座转动连接；所述十字交接钢套连接件包括能穿过第一节主梁的钢套和设置在钢套一侧的接长板，所述钢套上开设有第三螺栓孔，所述接长板上开设有第四螺栓孔，所述第一节立柱的一端面开设有与所述钢套外形相匹配的用于放置钢套的容置槽，所述第二节立柱上开设有与用于插接接长板的插接槽，所述十字交接钢套连接件与第二节立柱通过螺栓固定，所述十字交接钢套连接件与第一节立柱和第一节主梁通过螺栓固定连接。

优选地，所述脚座包括基板和安装在基板上的旋转座、下斜撑连接件与连接座，所述基板的底部设置有多个锚勾预制件，所述连接座设置在旋转旋转座和下斜撑连接件之间，所述旋转座通过钢管旋转连接有旋转连接件，所述下斜撑连接件上开设有用于调节下斜撑斜撑角度的滑槽，所述滑槽内底壁上依次开设有多个的限位槽。

优选地，所述旋转座、上斜撑连接件与连接座的两侧均与基板之间设置有加筋板。

优选地，所述主梁上固定安装有上斜撑安装座，所述上斜撑安装座开设有滑移槽，所述上斜撑的两端均开设有所述上斜撑连接孔，所述上斜撑的一端通过螺栓依次穿过开设在所述上斜撑连接孔的滑移槽与主梁滑动固定连接，所述立柱上开设有上斜撑安装孔，所述上斜撑的另一端通过螺栓穿过所述上斜撑安装孔和上斜撑连接孔与立柱转动固定连接。

优选地，所述主梁为弧形板状结构，所述立柱为板状结构。所述立柱和主梁包括两块夹片板材和夹持在两块夹片板材之间的垫块，垫块的数量根据需要布设，并充分考虑工字接长件和十字交接钢套连接件在主梁和立柱接长时插接安装而对垫块的数量和布设在两块夹片板材之间的布设，所述夹片板材上涂喷耐久性油漆，夹片板材的材质为重组竹材或竹束/木单板层积材，所述垫块由防腐木或重组竹或竹束单板层积来制作，

另外，本发明还公开了一种户外竹质装配式双拼梁柱结构组装的应用，将多个户外竹质装配式双拼梁柱结构拼装，并在主梁之间加顶棚形成用作停车棚、宣传栏、公交站和庭廊的棚体。

优选地，本发明的户外竹质装配式双拼梁柱结构组装的应用场景还可以为竹质装配式风雨廊桥、户外展厅、游泳池棚、温泉疗养露台、体育场馆、加油站棚、公园老年活动中心、海边沙滩露营地等等，该装配式的应用场景符合国家绿色发展、清洁生产及乡村振兴等政策要求，具有巨大的市场前景和生态、社会价值。

优选地，相邻两个户外竹质装配式双拼梁柱结构的立柱之间设置有肩梁，所述肩梁与立柱之间通过t型连接件固定连接，相邻两个户外竹质装配式双拼梁柱结构上连接有用于连接相邻主梁的钢管。

另外，本发明还公开了一种户外竹质装配式双拼梁柱结构的装配方法，其特征在于，该装配方法包括以下步骤：

s1、按照预定位置刨坑填水泥混凝土并预埋锚勾预制件；

s2、利用膨胀螺栓锚勾预制件固定在脚座上；

s3、将第一节立柱固定在脚座上，然后通过十字交接钢套连接件将第一节立柱和第二节立柱初步固定连接；

s4、将下斜撑初步安装在第一节立柱和脚座之间；

s5、双拼梁的安装与连接固定：

s501、将第一节主梁穿过十字交接钢套连接件的钢套上，并通过螺栓锁紧第一节主梁和十字交接钢套连接件；然后在第一节主梁的端部通过钢索与立柱的两端部牵引连接；

s502、通过工字接长件依次将第一节主梁、第二节主梁和第三节主梁连接形成主梁，然后将上斜撑安装在第一节立柱和第二节主梁之间，并然后将立柱的顶部与第三节主梁的端部通过钢索牵引连接；

s6、检验立柱、主梁、脚座、上斜撑和下斜撑之间连接状态是否能满足受力要求，对上斜撑与主梁之间的连接进行微调，对下斜撑与脚座之间的连接进行微调，达到最佳状态后，完成户外竹质装配式双拼梁柱结构的装配。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的立柱、主梁、上斜撑、下斜撑、脚座均设计为全模块化标准化部件，可在施工现场进行组装和装配，具有大跨度变截面，可重复拆装，并且装配快速，能够现场安装，运输成本低，且立柱和主梁均为竹质材质，质量轻，具有一定的张力，能够通过钢索稳定的牵引连接。

2、本发明的装配式双拼梁柱结构的重心可以调节，通过上斜撑和下斜撑调节立柱与脚座之间的夹角，立柱与主梁之间的夹角，达到调节梁柱结构重心的目的。同时也便于装配过程中对装配偏差的调节，进行分段安装，如立柱和主梁通过几节组装，也大大减少装配过程中所需的工人数量，减缓部件了过重过长导致的不便问题。该装配式结构具有施工简单、安全高效、无需大型设备，结构稳定性好，造型优美，轻质高强，耐久性好，时尚环保等特点，可推广应用，具有重大的经济价值。

3、本发明的梁柱结构的各个部件打包方便，拆解后构件短、体块小、重量轻，适合远距离运输。

4、本发明工字接长件和十字交接钢套连接件均通过穿插的方式连接，连接稳定，便于对立柱和主梁进行加工，节省材料。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明的梁柱结构示意图。

图2是本发明工字接长件的结构示意图。

图3是本发明十字交接钢套连接件的结构示意图。

图4是本发明脚座的结构示意图。

图5是本发明t型连接件的结构示意图。

图6是本发明立柱的结构示意图。

图7是本发明立柱中垫块的布设结构示意图。

图8是本发明立柱的侧视图。

图9是本发明第一节主梁、第二节主梁和第三节主梁中垫块的布设结构示意图。

图10是本发明梁柱结构拼装成户外临时展厅的结构示意图。

图11是本发明梁柱结构拼装成停车棚的侧视图。

附图标记说明：

1—立柱；1-1—第一节立柱；1-2—第二季立柱；

2—主梁；2-1—第一节主梁；

2-2—第二节主梁；2-3—第三节主梁；

3—脚座；3-1—旋转座；3-2—上斜撑连接件；

3-2-1—滑槽；3-2-2—限位槽；

3-3—连接座；3-4—基板；3-5—加筋板；

3-6—旋转连接件；

4—钢索；5—上斜撑；

6—工字接长件；6-1—第一挡板；6-2—第二挡板；

6-3—连接板6-4—隔断板；6-5—第一螺栓孔；

6-6—第一螺栓孔；

7—下斜撑；8—上斜撑安装座；

9—十字交接钢套连接件；9-1—钢套；9-2—接长板；

9-3—第三螺栓孔；9-4—第四螺栓孔；10—锚勾预制件；

11—肩梁；12—t型连接件；12-1—固定板；

12-2—接长板；13—顶棚；14—钢管孔；

15—钢管；16—限位挡块；17—x型钢索。

18—垫块。

具体实施方式

实施例1

如图1～图4所示，本实施例的户外竹质装配式双拼梁柱结构包括固定在地面上的脚座3、竖直倾斜设置的立柱1和水平倾斜设置的主梁2，所述立柱1和主梁2的材质均为竹质，所述立柱1和主梁2的结构形式均为双拼结构，所述立柱1的底端与脚座3的一端转动固定连接，所述立柱1的底端还通过上斜撑5与所述脚座3的另一端连接，所述主梁2的一端与立柱1的顶端固定，并通过下斜撑7固定连接，所述主梁2的两端与立柱1的顶端均通过钢索4牵引连接，所述立柱1的底端与所述主梁2的水平向下倾斜的一端通过钢索4牵引连接。

本实施例中装配式双拼梁结构的立柱1、主梁2、上斜撑5、下斜撑7、脚座3均设计为全模块化标准化部件，可在施工现场进行组装和装配，具有大跨度变截面，可重复拆装，并且装配快速，能够现场安装，运输成本低，且立柱和主梁均为竹质材质，质量轻，具有一定的张力，能够通过钢索稳定的牵引连接。并且本实施例中的装配式双拼梁柱结构的重心可以调节，通过上斜撑和下斜撑调节立柱与脚座之间的夹角，立柱与主梁之间的夹角，达到调节梁柱结构重心的目的。

本实施例中，所述主梁的前端设置有8mm后的竹封檐板。

本实施例中，所述主梁2包括依次通过工字接长件6连接的第一节主梁2-1、第二节主梁2-2和第三节主梁2-3，所述工字接长件6包括第一挡板6-1和第二挡板6-2，以及连接第一挡板6-1和第二挡板6-2的连接板6-3，所述连接板6-3的中部设置有与所述连接板6-3十字交叉设置的隔断板6-4；所述第一挡板6-1和第二挡板6-2上均对应开设有多个第一螺栓孔6-5，所述连接板6-3位于隔断板6-4两侧的端部开设有第二螺栓孔6-6，所述螺栓孔上螺纹连接有螺栓；所述第一节主梁2-1、第二节主梁2-2和第三节主梁2-3的端部与连接板6-3插接配合的位置开设有插槽，第一节主梁2-1、第二节主梁2-2和第三节主梁2-3与工字接长件6通过螺栓固定。

如图1、图6、图7和图8所示，本实施例中，所述立柱1通过十字交接钢套连接件9连接的第一节立柱1-1和第二节立柱1-2，所述第一节立柱1-1的底端通过旋转件7与脚座3转动连接；所述十字交接钢套连接件9包括能穿过第一节主梁2-1的钢套9-1和设置在钢套9-1一侧的接长板9-2，所述钢套9-1上开设有第三螺栓孔9-3，所述接长板9-2上开设有第四螺栓孔9-4，所述第一节立柱1-1的一端面开设有与所述钢套9-1外形相匹配的用于放置钢套9-1的容置槽，所述第二节立柱1-2上开设有与用于插接接长板9-2的插接槽，所述十字交接钢套连接件9与第二节立柱1-2通过螺栓固定，所述十字交接钢套连接件9与第一节立柱1-1和第一节主梁2-1通过螺栓固定连接。

本实施例中为了便于装配过程中对装配偏差的调节，进行分段安装，如立柱和主梁通过几节组装，也大大减少装配过程中所需的工人数量，减缓部件了过重过长导致的不便问题。本实施例的各个部件打包方便，拆解后构件短、体块小、重量轻，适合远距离运输。

如图4所示，本实施例中，所述脚座3包括基板3-4和安装在基板3-4上的旋转座3-1、下斜撑连接件3-2与连接座3-3，所述基板3-4的底部设置有多个锚勾预制件10，所述连接座3-3设置在旋转旋转座3-1和下斜撑连接件3-2之间，所述旋转座3-1通过钢管旋转连接有旋转连接件3-6，所述下斜撑连接件3-2上开设有用于调节下斜撑7斜撑角度的滑槽3-2-1，所述滑槽内底壁上依次开设有多个的限位槽3-2-2。

本实施例中，所述旋转座3-1、上斜撑连接件3-2与连接座3-3的两侧均与基板3-4之间设置有加筋板3-5，加筋板3-5具有加固的作用。

如图1所示，本实施例中，所述主梁1上固定安装有上斜撑安装座8，所述上斜撑安装座8开设有滑移槽，所述上斜撑5的两端均开设有所述上斜撑连接孔，所述上斜撑5的一端通过螺栓依次穿过开设在所述上斜撑连接孔的滑移槽与主梁滑动固定连接，所述立柱2上开设有上斜撑安装孔，所述上斜撑5的另一端通过螺栓穿过所述上斜撑安装孔和上斜撑连接孔与立柱2转动固定连接。

本实施例中，所述主梁2为弧形板状结构，所述立柱1为板状结构；所述立柱1和主梁2包括两块夹片板材和夹持在两块夹片板材之间的垫块，所述夹片板材上涂喷耐久性油漆，夹片板材的材质为重组竹材或竹束/木单板层积材，所述垫块由防腐木或重组竹或竹束单板层积来制作，所述主梁2中垫块的布设位置如图9所示，立柱1中垫块的布设位置如图7和图8所示。

本实施例中，所述主梁的加工过程为：

(1)主梁2分为第一节主梁2-1、第一节主梁2-2和第一节主梁2-3，之间采用工字接长件6依次接长；工字接长件6采用厚度为3-5mm的q235b金属或不锈钢制成；

(2)加工主梁的夹片板材为8-20mm厚度的重组竹材或竹束/木单板层积材(blvl)，双面涂喷耐久性油漆；

(3)采用多头cnc数控雕刻机床或线锯加工主梁曲面截面，从尾部第一节至前端第三节主梁的细度(截面高度)逐渐较小，尾部水平向下，前端水平向上，有利于重心靠近立柱，保持梁柱结构的整体稳定；

(4)采用数控多排钻床或龙门铣床加工双拼主梁垫块上的孔位，输入孔位直径和孔位置，孔径大小6-20mm；

(5)垫块加工：利用防腐木或重组竹或竹束单板层积来制作，垫块的厚度为40-60mm，高度和宽度为主梁夹片板材的尺寸；优先采用质量较轻的防腐木，如利用重组竹实施拼厚时应该将不同板材的纹理方向垂直，增加材料的抗劈力；在需要纵向接长的垫块位置处开设3-5mm厚、长度50-100mm的插槽，用于后续工字接长件6插入。

(6)主梁的连接：将上述加工好的两片主梁的竹质工程材料夹片板材与垫块及工字型金属连接件按照图纸孔位在组装模具上夹持住，垫块与竹质夹片板材、金属连接件与插槽之间涂刷冷压间苯二酚树脂或改性聚醋酸乙烯树脂fnp-300等其他户外用胶黏剂，通过长度80-150mm、直径6-20mm的圆头螺栓锁紧和垫片连接锁紧也可用沉头螺栓来固定。

本实施例中，所述立柱的加工过程为：

(1)柱的组成：立柱由第一节立柱和第二季立柱组成，每节之间采用十字交叉连接钢套连接件9接长连接；所述十字交叉连接钢套连接件9采用厚度为3-6mm的q235b金属或不锈钢制成；

(2)夹片板材材料：加工双拼的立柱的4片夹片板材材料为20-40mm厚度的重组竹材或竹束/木单板层积材(blvl)；

(3)加工方式：采用多头cnc数控雕刻机床或线锯加工立柱的输入cad图纸尺寸，从下节至上节立柱夹片板材的细度(截面高度)逐渐较小，有利于重心向下靠近，梁柱结构更稳固；

(4)孔位设置：采用数控多排钻床或龙门铣床加工立柱柱体的垫块上的孔位，输入孔位直径和孔位置，孔径大小6-20mm；

(5)垫块加工：利用防腐木或重组竹或竹束单板层积来制作，垫块厚度为40-60mm，高度和宽度为立柱夹片板材的尺寸；优先采用质量较轻的防腐木，如利用重组竹实施拼厚时应该将不同板材的纹理方向垂直，增加材料的抗劈力。在需要纵向接长的垫块位置处开设3-5mm厚、长度50-100mm的插接槽，用于十字交叉连接钢套连接件9连接插入；并在预制拉锁的位置打好6-18mm、深度30-80长的孔位。

(6)立柱的连接：将上述四片立柱用竹质工程材料夹片板材与垫块按照孔位在组装模具上夹持住，垫块与竹质夹片板材以及十字交叉连接钢套连接件9与插接槽之间涂刷冷压间苯二酚树脂或改性聚醋酸乙烯树脂fnp-300等其他户外用胶黏剂，通过长度80-150mm、直径6-20mm的圆头螺栓锁紧和垫片连接锁紧也可用沉头螺栓来固定。

本实施例中，上斜撑5和下斜撑7均为板状结构，所述上斜撑5和下斜撑7均利用cnc数控雕刻机床或线锯加工安装，上斜撑5和下斜撑7与立柱1、主梁2和脚座3之间通过直径6-10mm的螺栓固定。上斜撑设置在立柱1和主梁2之间，下斜撑设置在立柱1和脚座3之间，起到固定和辅助支撑的作用。

本实施例中装配式双拼梁结构的立柱、主梁、上斜撑、下斜撑、脚座均设计为全模块化标准化部件，可在施工现场进行组装和装配，具有大跨度变截面，可重复拆装，并且装配快速，能够现场安装，运输成本低，且立柱和主梁均为竹质材质，质量轻，具有一定的张力，能够通过钢索稳定的牵引连接。并且本实施例中的装配式双拼梁柱结构的重心可以调节，通过上斜撑和下斜撑调节立柱与脚座之间的夹角，立柱与主梁之间的夹角，达到调节梁柱结构重心的目的。同时也便于装配过程中对装配偏差的调节，进行分段安装，如立柱和主梁通过几节组装，也大大减少装配过程中所需的工人数量，减缓部件了过重过长导致的不便问题。该装配式结构具有施工简单、安全高效、无需大型设备，结构稳定性好，造型优美，轻质高强，耐久性好，时尚环保等特点，可推广应用，具有重大的经济价值。本实施例的各个部件打包方便，拆解后构件短、体块小、重量轻，适合远距离运输。

本发明工字接长件和十字交接钢套连接件均通过穿插的方式连接，连接稳定，便于对立柱和主梁进行加工，节省材料。

实施例2

利用竹质工程材料优异的力学性能和耐久性，结合主梁、立柱的稳定性好、轻质高强的结构特点，并通过标准金属连接件的巧妙设计，能够充分展现大跨度、曲型截面的力学结构，适合用于户外多场景装配式竹结构建筑的开发应用。

将实施例1中的多个户外竹质装配式双拼梁柱结构并排拼装在一起，相邻两个户外竹质装配式双拼梁柱结构的立柱1之间设置有肩梁11，所述肩梁11与立柱1之间通过t型连接件12固定连接，如图5所示，t型连接件12包括固定板12-1和接长板12-2，所述接长板12-2与肩梁插接固定；相邻两个户外竹质装配式双拼梁柱结构上连接有用于连接相邻主梁的钢管15，可形成用在停车、宣传栏和公交站的棚体，也可以通过设置两排相对设置的棚体组合在一起形成庭廊或者如图6所示的户外临时展厅。该棚体能够挡风、挡雨、防晒等功能，可根据实际选择拼装的户外竹质装配式双拼梁柱结构的数量。

本实施例中，所述肩梁为厚度30-60mm的重组竹或竹束/木单板层积材，t型连接件的安装宽度为120-300mm。

两个户外竹质装配式双拼梁柱结构可拼装成宣传栏的棚体，然后在两个并排的立柱之间设置宣传板；

如图7所示，多个户外竹质装配式双拼梁柱结构可拼装成可拼装成停车棚，停车棚内设置限位挡块16，且相邻的两根立柱1之间通过x型不锈钢钢索17连接，使多个的户外竹质装配式双拼梁柱结构能够稳固的连接在一起形成稳固的停车棚。

实施例3

本实施例户外竹质装配式双拼梁柱结构在施工现场的装配方法，该装配方法包括以下步骤：

s1、按照预定位置刨坑填水泥混凝土并预埋锚勾预制件10；

s2、利用膨胀螺栓锚勾预制件10固定在脚座3上；

s3、将第一节立柱固定在脚座上，然后通过十字交接钢套连接件9将第一节立柱1-1和第二节立柱1-2初步固定连接；

s4、将下斜撑7初步安装在第一节立柱1-1和脚座3之间；

s5、双拼梁的安装与连接固定：

s501、将第一节主梁2-1穿过十字交接钢套连接件9的钢套9-1上，并通过螺栓锁紧第一节主梁2-1和十字交接钢套连接件9；然后在第一节主梁2-1的端部通过钢索4与立柱1的两端部牵引连接；

s502、通过工字接长件6依次将第一节主梁2-1、第二节主梁2-2和第三节主梁2-3连接形成主梁，然后将上斜撑5安装在第一节立柱1-1和第二节主梁2-2之间，并然后将立柱1的顶部与第三节主梁2-3的端部通过钢索4牵引连接；

s6、检验立柱1、主梁2、脚座3、上斜撑5和下斜撑7之间连接状态是否能满足受力要求，对上斜撑5与主梁2之间的连接进行微调，对下斜撑7与脚座3之间的连接进行微调，达到最佳状态后，完成一个户外竹质装配式双拼梁柱结构的装配。

s7、若要将多个竹质装配式双拼梁柱结构装配成停车棚，则在相邻的两根立柱之间通过t型连接件固定安装肩梁，并装配x型不锈钢钢索牵引拉紧，并且在相邻的主梁2之间设置钢管，并采用彩钢瓦、阳光板、耐力板或张拉膜等材料加工顶棚，再通过边条或张拉设备来固定顶棚，最后在棚内设置限位挡块。

本实施例的现场装配方法具有施工简单、安全高效、无需大型设备，结构稳定性好，造型优美，轻质高强，耐久性好，时尚环保等特点，可推广应用，具有重大的经济价值。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。