一种含竹的混凝土结构建筑的制作方法

本实用新型涉及建筑结构，具体涉及一种含竹的混凝土结构建筑。

背景技术：

目前全球气候变暖所引发温室效应已经越来越严重，环境治理刻不容缓。在我国，环境问题也是影响我国的经济社会发展的一个重要因素，在我国的一些城市，雾霾现象尤为严重，这就严重影响着人们的身体健康。对于这种情况，我国提出“绿水青山、就是金山银山”的发展理念。而我国作为世界最大的水泥和钢材是生产国，钢材和水泥在生产过程中也对大气造成严重的污染。

为了改善环境，对建筑的全寿命周期，即从建材生产到建筑使用，再到建筑报废拆除的能耗实现低碳环保是人类追求的目标，世界上的科学家也在积极探索，以求寻找一种可替代钢筋和水泥的环保建材，以求减少对大气的污染，从而改善环境。

作为—种弹性和韧性都很高的建材--竹，其顺纹抗拉强度达170MPa，顺纹抗压强度达80MPa。特别是刚竹，其顺纹抗拉强度最高竟达280MPa，几乎相当于与其截面面积一致的普通钢材的一半。竹子的容重500-800km/m2，按平均值顺纹抗拉强度可达150MPa；钢材的顺纹抗拉强度为600MPa，但是若按单位质量计算顺纹抗拉强度，则竹材的单位质量的顺纹抗拉强度是钢材的3倍左右。另外，竹的顺纹抗压强度为65MPa，钢材的顺纹抗压强度为600MPa，但是若按单位质量计算顺纹抗压强度，则竹材的单位质量的顺纹抗压强度是钢材的1.5倍左右。与C60混凝土相比，混凝土几乎不能用作受拉构件，混凝土的受压强度 60MPa，容重2400km/m³，因此，竹材的单位质量的抗压强度是混凝土的3.5倍左右。因此竹材对建筑轻量化是非常有利的。在能耗方面，竹子是混凝土的1/8，是钢材的1/50。而且竹子生长过程中通过光合作用吸收CO2，放出O2。因此竹是一种低碳环保的建材，甚至为零排放建材。

当前建筑领域中，竹作为受力构件主要是利用竹的受力纤维的抗拉能力，用以替代部分钢筋，或利用竹的受拉抗裂的特点做为不受力的建筑构件，然而这些建筑并没有充分发挥竹的性能，且竹都进入连接节点、不能使用尺寸较大的竹材料和不能采用较高含量竹材料。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种含竹的混凝土结构建筑，所述混凝土结构建筑能够充分利用竹材的受拉和受压抗裂的特性，并解决好含竹材构件连接、保证建筑安全性能的前提下、并采用较高含量竹材料以代替部分钢材和部分混凝土，实现建筑的轻量化、减少建筑工程的碳排放，从而减少对环境的污染。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：

一种含竹的混凝土结构建筑，由若干种建筑构件连接而成，所述建筑构件包括楼板、拱壳、梁、柱和墙板；相邻两种建筑构件之间通过连接节点连接在一起；所述若干种建筑构件中至少有一种建筑构件中含有竹材，所述竹材用于承担所述建筑构件的工作载荷；所述含有竹材的建筑构件与其他建筑构件相连接的连接节点内由钢筋实现连接；所述含有竹材的建筑构件中的竹材由混凝土将其包裹起来。

优选的，所述楼板中含有竹材，所述楼板与梁之间、楼板与楼板之间或楼板与墙板之间的连接节点内含有钢筋，该钢筋与楼板内的竹材连接在一起；该钢筋与竹材的连接方式为：钢筋的一端锚固到楼板内并与竹材搭接在一起，或者所述钢筋在楼板的周边处形成骨架，所述竹材伸入到骨架内与骨架连接在一起。

优选的，所述墙板中含有竹材，所述墙板与梁之间、墙板与楼板之间、或墙板与柱、或墙板与墙板之间的连接节点内含有钢筋，该钢筋与墙板内的竹材连接在一起；该钢筋与竹材的连接方式为：钢筋的一端锚固到墙板内并与竹材搭接在一起，或者所述钢筋在墙板的周边处形成骨架，所述竹材伸入到骨架内与骨架连接在一起。

优选的，所述梁中含有竹材，所述梁与梁之间、梁与柱之间或梁与墙板之间的连接节点内含有钢筋，该钢筋与梁内的竹材连接在一起；该钢筋与竹材的连接方式为：钢筋的一端锚固到梁内并与竹材搭接在一起，或者所述钢筋在梁的周边处形成骨架，所述竹材伸入到骨架内与骨架连接在一起。

优选的，所述柱中含有竹材，所述柱与梁之间、柱与楼板之间的连接节点内含有钢筋，该钢筋与柱内的竹材连接在一起；该钢筋与竹材的连接方式为：钢筋的一端锚固到柱内并与竹材搭接在一起，或者所述钢筋在柱的周边处形成骨架，所述竹材伸入到骨架内与骨架连接在一起。

优选的，所述竹材为圆竹段、竹片、竹篾和竹制品中的一种或多种，其中，所述圆竹段保留圆竹空心和有节的结构，且圆竹段中的直径大于等于50mm，形成有空心率的建筑构件；所述竹材为经过碳化处理、或防腐处理的竹材。

优选的，所述楼板是有不少于二个表面和若干个连接结合面的可承受外力的扁平体、并含竹材的混凝土结构，所述竹材包括圆竹段和竹片，所述圆竹段与竹片组成格栅状的骨架；所述格栅状的骨架四周包含在由型钢或钢筋构成骨架内；所述圆竹段不露出所述楼板的表面。

优选的，所述墙板是有不少于二个表面和若干个连接结合面的可承受外力的扁平体、并含竹材的混凝土结构，所述竹材包括圆竹段和竹片的其中一种或两种，所述竹材组成格栅状的骨架，所述格栅状的骨架四周包含在由型钢或钢筋构成骨架内；所述竹材不露出所述墙板的表面。

优选的，所述格栅状的骨架为平面状，其厚度大于等于结构板的板厚的一半；所述骨架为正方形格栅状或者是菱形格栅状或者是矩形格栅状。

优选的，所述格栅中圆竹段和竹条、或圆竹段与圆竹段以及竹条与竹条之间的交点用钉连接，所述钉露出竹条表面一定长度。

优选的，所述柱是有不少于二个表面和若干个连接结合面的可承受外力的矩形体、并含竹材的混凝土结构，所述竹材包括与所述柱的长度方向平行的圆竹段，所述圆竹段设置在所述柱的轴心线的位置上；所述竹材不露出所述柱的表面。

优选的，所述梁是有不少于二个表面和若干个连接结合面的可承受外力的矩形体、并含竹材的混凝土结构，所述竹材包括与所述梁的长度方向平行的圆竹段和竹片，所述圆竹段设置在所述梁的轴心线的位置上，所述竹片位于所述圆竹段的四周，所述竹材不露出所述柱的表面。

优选的，所述竹材通过竹格栅的形式埋入混凝土内，并与所述建筑构件的钢筋连接，以此形成所述建筑构件的骨架；所述竹格栅由圆竹段、竹片和竹篾中的一种或多种编制而成。

优选的，所述建筑构件中的竹材的体积大于或等于该建筑构件的体积的 10％。

优选的，所述混凝土为常规混凝土或加气混凝土或聚苯颗粒混凝土或陶粒混凝土或珍珠岩混凝土或纤维混凝土。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型中的建筑构件虽然含有竹材，但其连接以钢筋为主，是一种原创性结构；可很好实现“强节点、弱构件”的建筑结构要求，使得本实用新型能够很好地解决竹材的强度重量虽然比钢筋强，但单位体积的强度(强度体积比)较低缺陷，使得连接节点内不至于含有大量竹材，使其无法连接和放置。这种连接节点是一种创新的含竹构件连接节点，竹材可以根据需要进入或不进入节点，可以更好利用竹材、并能实现构件的含竹材体积比较大、很好减轻建筑总重量。

2、实现低碳减排，本实用新型的含竹的混凝土结构建筑采用竹材代替部分钢筋和混凝土，从而实现绿色建筑；竹为速生林，3-5年就可以成材，可以说是可再生的绿色材料，竹在生长过程中是通过光合作用吸收CO2放出O2，这有利于降低温室效应。而钢筋和混凝土在生产过程要消耗大量资源(包括能源、消耗 O2和H2O)放出CO2和废H2O，且钢筋和混凝土是不可再生资源，在开采加工过程中会排放地球温室气体，严重污染环境。

3、本实用新型的含竹的混凝土结构建筑中由于在单位体积内竹材大量使用，这使得本实用新型的建筑构件的重量较轻，从而使建筑地震惯性力减小，进而建筑成本更低(例如轻量化的建筑可以减少地震造成的损失)。此外，本实用新型的含竹的混凝土结构建筑在装配过程中的吊装和运输更加容易，更易工业化。

4、本实用新型的含竹的混凝土结构建筑的建筑构件中的竹材的热传导系数比混凝土和钢材低，因此具有更好的隔热效果，使得建筑使用能耗降低，从而降低温室气体的排放，这样既节省了能源，又保护了环境。

5、本实用新型的含竹的混凝土结构建筑中所使用的竹子是速生植物，主要产于农村和山区，这有利于改善农民的生活水平，带动农民致富。

6、本实用新型中的竹材是被混凝土包裹起来、不露出表面，从而保证建筑构件的耐久性。

7、优选改进方案中利用含圆竹段的建筑构件，更好的利用圆竹段中空、有节以及外刚的优越结构性能，既代替钢筋和减少混凝土的使用，又具有很好结构性能，还能够减轻建筑构件的重量；更利于节能减排，促进建筑业的装配工业的发展。

附图说明

图1为本实用新型的含竹的混凝土结构建筑的一个具体实施方式的平面图。

图2为图1中的A和B节点的平面图。

图3为图1中的C节点的平面图。

图4为图1中的D、E、F和G节点的平面图。

图5为图4中的G节点的剖面图。

图6为图4中的D节点的剖面图。

图7为本实用新型的含竹的混凝土结构建筑中的楼板的一个具体实施方式的透视图。

图8为图7的I-I剖面图。

图9为图7的Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图10为本实用新型的含竹的混凝土结构建筑中的墙板的第一个具体实施方式的结构示意图。

图11为图10的I-I剖面图。

图12为图10的Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图13为本实用新型的含竹的混凝土结构建筑中的墙板的第二个具体实施方式的结构示意图。

图14为图13的I-I剖面图。

图15为图13的Ⅱ-Ⅱ剖面图。

图16为本实用新型的含竹的混凝土结构建筑中的梁的一个具体实施方式的结构示意图。

图17为图16的I-I剖面图；

图18为图17的Ⅱ-Ⅱ剖面图；

图19为图17的Ⅲ—Ⅲ剖面图；

图20为本实用新型的含竹的混凝土结构建筑中的柱的一个具体实施方式的结构示意图。

图21为图20的主视图(剖视图)。

图22为图20的俯视图(剖视图)。

图示：1-楼板，2-梁，3-柱，4-墙板，5-钢筋：其中5a-箍筋、5b-直筋， 6-圆竹段，7-竹片，8-混凝土。图中的同一物件示例相同，但竹为了区分竹纤维方向、竹(纤维)断面和竹表面表示有区别。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施案例1

如图1-5所示，本实用新型的含竹的混凝土结构建筑由建筑构件构成，所述建筑构件为梁2、楼板1、拱壳、柱3和墙板4，其中，所述拱壳、梁2、楼板1、柱3和墙板4之间设置有连接节点，相邻两个建筑构件之间通过连接节点连接在一起，并浇筑混凝土8。所述梁2、楼板1、柱3和墙板4至少有一种建筑构件含有竹材，所述建筑构件中的竹材的体积大于或等于其体积的10％。所述竹材为圆竹段6、竹片7、竹篾和竹制品中的一种或多种。所述竹材与组成所述建筑构件的骨架中的钢筋5连接，并通过混凝土将竹材包裹起来，使其不与外部环境直接接触相通；以此构成所述含有竹材的建筑构件。所述钢筋5包括箍筋5a和直筋5b。

本案例为优选案例、为了更加清楚地说明含有竹材的建筑构件以及连接节点关系；具体实际工程可能只有其中一种建筑构件含有竹材。本实施例中的梁2、楼板1、柱3和墙板4都含有竹材。

下面结合附图对每种建筑构件的组成以及连接进行叙述：

(1)如图2所示为楼板1与梁2和墙板4连接节点，其中，

图2左边为楼板1与梁2之间的连接，梁2中含有圆竹段6(图示为竹的断面)和钢筋5，所述楼板1中的连接节点处的箍筋5a和直筋5b与梁2中的连接节点处的箍筋5a和直筋5连接在一起形成连接骨架,并通过混凝土8把楼板1 与梁2连接一起。其中，所述楼板1含有竹材，所述竹材为圆竹段6(图示为竹的表面)和竹片7(图示为竹的断面)，所述圆竹段6和竹片7都没有伸入连接节点的连接区域内。

图2的右边为楼板1与墙板4之间的连接，所述墙板4由圆竹段6、竹片7 和钢筋5搭建成骨架，并浇筑混凝土制成。所述楼板1与墙板4在连接节点处通过箍筋5a和直筋5b形成连接骨架、并通过浇筑混凝土的方式把楼板1与墙板4连接一起。其中，所述楼板1中的圆竹段6右端伸入楼板1与墙板4之间的连接区域内，而墙板4中的圆竹段6(图示为竹的表面)没有伸入楼板1与墙板 4之间的连接区域内。

(2)图3所示为梁2与梁2之间的连接；

所述梁2中含有圆竹段6，该梁2与梁2之间通过箍筋5a和直筋5b形成连接骨架，并通过混凝土把梁2与梁2连接在一起。图中所示梁2中的圆竹段6 没有伸入梁2与梁2之间的连接区域内。

(3)如图4-图6所示为墙板4与梁2(节点D)，墙板4与柱3(节点F)，墙板4与墙板4(节点E)，柱3与梁2(节点G)连接：

所述梁2中含有圆竹段6，所述墙板4中含有圆竹段6和竹片7，所述柱3 含有圆竹段6；所述墙板4与梁2之间，所述墙板4与柱3之间，墙板4与墙板 4之间，柱3与梁2之间的连接节点处通过箍筋5a和直筋5b形成连接骨架，并通过混凝土将两个建筑构件连接一起。图中所示的墙板4、柱3和梁2中的圆竹段6均没有伸入连接节点的连接区域内，只有连接件进入连接区内。

上述简述和附图1-图6所示结合，本领域技术人员都能很清楚明白含竹材建筑、和节点做法。

实施案例2

本实施例为含竹材的楼板1的案例。

如图7-9所示，所述楼板1有上下两个个表面和四个连接结合面的可承受外力的扁平体、并含竹材的混凝土结构，该楼板1由圆竹段6、竹片7、箍筋5a 以及直筋5b构成，其中，所述圆竹段6和竹片7组成正方形格栅状的骨架，该骨架的厚度大于等于楼板1的板厚的一半.所述正方形格栅状的骨架中的圆竹段 6和竹条7之间的交点用钉连接，所述钉露出竹条表面一定长度。在正方形格栅状的骨架中，所述圆竹段6沿着楼板1的宽度方向设置，所述竹片7沿着楼板1 的长度方向设置，且所述圆竹段6设置在所述竹片7的上方。这样就使得所述楼板1的宽度方向采用圆竹段6受力，该楼板1的长度方向采用竹片7受力。所述箍筋5a设置在所述楼板1内，且沿着该楼板1的宽度方向伸出到所述楼板 1的两个侧面外，所述直筋5b设置在所述楼板1内，且沿着该楼板1的长度方向伸出到所述楼板1的两个侧面外。通过延伸出楼板1外的直筋5b和箍筋5a 实现与周边的建筑构件连接。

如图8所示，所述楼板1中的竹片7伸入到由箍筋5a和直筋5b组合的骨架内，但该竹片7没有伸到所述连接节点的连接区域处。

如图9所示，所述楼板1中的圆竹段6也插入由箍筋5a和直筋5b组合的骨架内，其中，所述圆竹段6的左端没有伸入所述连接节点的连接区域处，该圆竹段6的右端伸入到所述连接节点的连接区域处。

本实施例中的楼板1由于采用圆竹段6，所述圆竹段6保留着完整竹结构性能，该圆竹段6保留有完整竹筒且根据需要长度截断而成。因此，由于采用大于50mm直径圆竹段6具有中空、有节的结构，使得所述楼板1中存在有一定的空心率，这样不仅可以减轻楼板1的重量，而且还能节省混凝土，如板厚度为 100mm、圆竹段6和竹片7组成正方形格栅的厚度为大于55mm。此外，竹材替代了部分钢筋和混凝土，从而可以充分利用圆竹的抗弯能力和抗压能力。

实施案例3

本实施例为含竹材的墙板4的案例，其中，所述墙板4可以是受力承重墙板或剪力墙板(抗震墙板)。

如图10-12所示，所述墙板4是具有上下两个个表面和四个连接结合面的可承受外力的扁平体、并含竹材的混凝土结构，该墙板4由圆竹段6、竹片7、箍筋5a以及直筋5b组成。其中，所述圆竹段6和竹片7组成正方形格栅状的骨架，该骨架的厚度大于等于墙板4的板厚的一半.所述正方形格栅状的骨架中的圆竹段6和竹条7之间的交点用钉连接，所述钉露出竹条表面一定长度。在正方形格栅状的骨架中，所述圆竹段6设置在所述墙板4的竖直方向上，所述竹片7设置在所述墙板4的水平方向上；使得所述墙板4的竖直方向采用圆竹段6受力，水平方向采用竹片7受力。所述箍筋5a和直筋5b设置在所述墙板4 内，且沿着该墙板4的水平方向和竖直方向伸出到所述墙板4的四个侧面外，通过延伸出墙板4外的直筋5b和箍筋5a实现与该墙板4周边的建筑构件之间连接。

如图11和图12所示，所述圆竹段6和竹片7均插入由所述箍筋5a和直筋 5b组合的骨架内、但是圆竹段6和竹片7都没有伸入连接节点处，即该圆竹段 6和竹片7都不进入连接节点的连接范围内。通过混凝土将所述圆竹段6和竹片 7包裹起来，使其不与外部环境接触，从而增加竹材的耐久度。

本实施例中的墙板4由于采用圆竹段6，所述圆竹段6保留着完整竹结构性能，该圆竹段6保留有完整竹筒且根据需要长度截断而成。因此，如采用圆竹段6的直径大于120mm，墙厚度一般为200mm，使得所述墙板4中存在有一定的空心率，这样不仅可以减轻墙板4的重量，而且能节省混凝土。此外，竹材替代了部分钢筋和混凝土，从而可以充分利用圆竹的抗弯能力和抗弯能力。

实施案例4

如图13-15所示，本实施例为含竹材的墙板4的案例，其中，所述墙板4 可以是受力承重力墙板或剪力墙板(抗震墙板)。该实施案例与实施案例3的不同之处在于所述墙板4由竹片7(或竹篾)、箍筋5a以及直筋5b组成，所述竹片7组成菱形格栅状的骨架，该骨架的二层格栅组成空间厚度大于等于墙板4 的板厚的一半.所述菱形格栅状的骨架中的竹条7和竹条7之间的交点用钉连接，所述钉露出竹条表面一定长度。所述箍筋5a和直筋5b设置在所述墙板4 内，且沿着该墙板4的水平方向和竖直方向伸出到所述墙板4的其中三个侧面外(在图13中，所述箍筋5a没有从墙板4的左侧延伸出来，该墙板4的左侧为边缘构件，钢筋的箍筋5a一端锚固在墙板里)。延伸出墙板4外的直筋5b 和箍筋5a构成所述连接件，从而实现与该墙板4周边的建筑构件之间连接。

如图14-15所示，所述竹片7(或竹篾)插入由箍筋5a和直筋5b组合的骨架内，且组成斜向格栅的竹片7均没有伸出所述墙板4的连接节点处，即不进入连接节点的连接范围内。通过混凝土将所述竹片7编织成的斜向格栅包裹起来，使其不与外部环境接触，从而增加竹材的耐久度。

本实施例中的墙板4由于采用由竹片7(或竹篾)编织的斜向格栅，使其代了大部分钢筋，从而充分利用竹片7(或竹篾)的抗拉能力和抗剪能力，因此，本实施例中的墙板4具有很好的抗开裂性和抗剪能力。

实施案例5

本实施例为含竹材的梁3的案例：

如图16-18所示，本实施例中的梁2含竹材的混凝土为主材料结构并可承受外力，该梁2由圆竹段6、竹片7、箍筋5a和直筋5b组成，其中，所述箍筋 5a沿着该梁2的长度方向设置，所述圆竹段6和直筋5b沿着所述梁2的长度方向穿过所述箍筋5a，其中，所述圆竹段4设置在所述梁2的底部，所述直筋5b 设置在所述箍筋5a的四个角处，所述竹片7设置在所述梁2的上端，且沿着该梁2的长度方向穿过所述箍筋5a。

如图17所示，所述圆竹段6插入由箍筋5a和直筋5b组合的骨架内、同时圆竹段6右端伸出连接节点处(即该圆竹段6的右端进入到连接节点的连接范围内)。所述竹片7也插入到由箍筋5a和直筋5b组合的骨架内，但该竹片7 的两端没有进入连接节点的连接范围内。所述圆竹段6、竹片7和直筋5b分别与箍筋5a绑扎在一起，形成所述梁2的骨架。

本实施例中的梁2由于采用圆竹段6，所述圆竹段6保留着完整竹结构性能，该圆竹段6保留有完整竹筒且根据需要长度截断而成。因此，由于圆竹段6的空心、有节的结构，使得所述梁2中存在有一定的空心率，这样不仅可以减轻梁2的重量，而且能节省混凝土。此外，竹材替代了部分钢筋和混凝土，从而可以充分利用圆竹的抗弯能力和抗弯能力。

实施案例6

本实施例为含竹材的柱3的案例：

如图19-20所示，所述柱3具有上下两个个两个连接结合面和和四个侧面的可承受外力的矩形柱体、并含竹材的混凝土结构，该柱3由圆竹段6、箍筋 5a以及直筋5b和混凝土组成，其中，所述箍筋5a沿着所述柱3的长度方向设置，所述圆竹段6设置在所述梁2的轴心线上，且沿着所述梁2的长度方向穿过所述箍筋5a，所述直筋5b设置在所述圆竹段6的四周，且沿着所述梁2的长度方向穿过所述箍筋5a。其中，所述圆竹段6的两端没有伸入连接节点的连接范围，所述直筋5b沿着所述柱3的长度方向延伸至该柱3的两个侧面外。所述直筋5b分别与所述箍筋5a绑扎在一起形成骨架、所述圆竹段6置于骨架中心，并通过混凝土将其包裹起来，形成含竹材的柱3.

本实施例中的柱3由于采用圆竹段6，所述圆竹段6保留着完整竹结构性能，该圆竹段6保留有完整竹筒且根据需要长度截断而成。因此，由于圆竹段6的中空、有节的结构，使得所述柱3中存在有一定的空心率，这样不仅可以减轻柱3的重量，而且能节省混凝土。此外，竹材替代了部分钢筋和混凝土，从而可以充分利用圆竹的抗弯能力和抗弯能力。

上述案例的竹材料可以采用化学药物做防腐材料、也可以采用高温高压下的碳化材料、或其他方法处理。

含竹建筑的含竹构件施工方式与型钢混凝土和普通混凝土结构施工相似，只是把型钢混凝土构件中的型钢换圆竹段、把钢筋混凝土中的部分钢筋换成竹片；按照本说明和附图，本领域从业技术人员都能很清楚施工做法。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。