一种弧形结构用竹梁及其制造方法与流程

本发明涉及一种弧形结构用竹梁及其制造方法，尤其适用于力学性能要求高、跨度大的结构用梁构件，属于竹结构技术领域。

背景技术：

在国家出台的《绿色建筑行动方案》、《促进绿色建材生产和应用行动方案》、《国家新型城镇化规划(2014-2020年)》等系列政策文件中，竹建筑、竹材已被明确列为绿色建筑和绿色建材的范畴。重组竹由于物理力学性能优良、高强度和绿色环保等特性，使其成为了我国目前最主要的竹制工程产品。但由于受竹模压设备的限制，往往生产的重组竹的跨度有限，一般不超过3m。为了适应更大跨度构件的要求，尤其是大跨度梁的要求，需要将重组竹进行接长。传统方法中一般采用指接的形式来接长，且指接梁的最终形式为直线。但这种直线梁的形式，在使用于大跨度梁构件时，由于指接接头受拉性能差，往往需要的构件截面尺寸大，梁构件的制造经济成本高。另外，在以往对重组竹的指接过程中，对于指接所应采取的尺寸模数也未相关规定。这些存在的问题导致重组竹在大跨度构件中难以进行推广和应用，重组竹目前仍主要应用于地板、家具、集装箱地板等非结构应用领域中。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种弧形结构用竹梁及其制造方法，是针对重组竹高强度、低模量的特性，以实现重组竹在大跨度空间结构中的安全应用，推进重组竹从地板、家具、集装箱地板等非结构应用领域向建筑结构应用领域的转变。通过提出一种弧形结构用竹梁及其制造方法，使梁构件中的指接部位处于受压状态，且规定梁指接的尺寸模数，在竹建筑结构中具有广阔的应用前景，具有十分重要的意义。

本发明提出的弧形结构用竹梁，由竹单元通过指接在长度方向接长，形成竹单元层，所述竹单元层之间的指接接头距离d为600～2000mm，所述竹单元层在高度方向进行胶合形成弧形梁，所述弧形梁的曲率半径r为30～50m、弯曲弧度a为0～30°。

所述竹单元是由热压或冷压工艺制造的重组竹，所述重组竹的密度为0.85～1.2g/cm³。

所述指接的齿长记为c，c＝30～50mm，齿距记为t，t＝8～12mm，齿顶宽记为b1，b1＝1～4mm，齿底宽记为b2，b2＝3～5mm，齿顶宽b1与齿距t之比为0.1～0.15。

本发明提出的弧形结构用竹梁的制造方法，包括以下步骤：

(1)将原竹经过热压或冷压工艺制造成竹单元，竹单元的厚度为20～40mm、宽度为150～200mm、长度为1500～4000mm，竹单元的密度为0.85～1.2g/cm³；

(2)将上述竹单元沿长度方向进行指接形成竹单元层，指接用的胶黏剂为间苯二酚，指接的齿长记为c，c＝30～50mm，齿距记为t，t＝8～12mm，齿顶宽记为b1，b1＝1～4mm，齿底宽记为b2，b2＝3～5mm，齿顶宽b1与齿距t之比为0.1～0.15，指接接头距离记为d，d＝600～2000mm；

(3)将上述步骤(2)得到的竹单元层沿高度方向进行胶合形成直线梁，胶合的竹单元层数为5～20层，胶合的胶黏剂为间苯二酚；

(4)在步骤(3)得到的直线梁的底部设置一层薄木板，得到预弯曲弧形梁，薄木板3的密度为0.4～0.6g/cm³、厚度为10mm、宽度等于直线梁的宽度；

(5)根据预弯曲弧形梁最终弯曲的位置，设定固定支座的位置，固定支座为方钢管，固定支座的径向距离为500～1000mm；

(6)将步骤(4)的预弯曲弧形梁置于固定支座的上方，在预弯曲弧形梁的上方设置调节支座，采用木工夹从中间位置往两侧依次对预弯曲弧形梁进行弯曲，得到弧形梁初品，调节支座由50mm厚的木块和10mm厚的铁块组成，调节支座的数量与固定支座的数量相同，且在径线上一一对应；

(7)将步骤(6)得到的弧形梁初品进行养护，养护时间为48小时，养护温度为18～30℃，养护湿度为50～70％；

(8)将上述养护后的弧形梁初品进行脱模，拆卸掉木工夹、固定支座和调节支座，得到弧形梁成品，弧形梁的曲率半径r为30～50m、弯曲弧度a为0～30°。

本发明提出的一种弧形结构用竹梁及其制造方法，其优点是：

本发明的弧形结构用竹梁由竹单元在长度方向进行指接接长、在高度方向进行胶合而成，弧形梁的曲率半径r为30～50m、弯曲弧度a为0～30°，能够满足大跨度梁的要求。本发明的弧形结构用竹梁的制造方法采用原竹制造竹单元，再由竹单元通过指接、胶合、弯曲等工艺制造成弧形梁，制造工艺简便、制造成本低，且安全高效，可以实现重组竹在大跨度空间结构中的安全应用，在在建筑结构中具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明弧形梁的结构示意图。

图2是本发明弧形梁指接的尺寸模数。

图3是本发明弧形梁制造过程中预弯曲弧形梁的结构示意图。

图4是本发明弧形梁制造过程中弧形梁初品的结构示意图。

图1、图3、图4中，1是竹单元，2是指接，3是薄木板，4是固定支座，5是调节支座中的木块，6是调节支座中的铁块。

图2中，c是齿长，t是齿距记，b1是齿顶宽，b2是齿底宽。

具体实施方式

本发明提出的一种弧形结构用竹梁，其结构如图1所示，它由竹单元1通过指接2在长度方向接长形成竹单元层，所述竹单元层之间的指接2接头距离d为600～2000mm，所述竹单元层在高度方向进行胶合形成弧形梁，所述弧形梁的曲率半径r为30～50m、弯曲弧度a为0～30°。

上述竹单元1是由热压或冷压工艺制造的重组竹，所述重组竹的密度为0.85～1.2g/cm³。

上述指接2的齿长记为c，c＝30～50mm，齿距记为t，t＝8～12mm，齿顶宽记为b1，b1＝1～4mm，齿底宽记为b2，b2＝3～5mm，齿顶宽b1与齿距t之比为0.1～0.15，如图2所示。

本发明提出的弧形结构用竹梁的制造方法，如图3、4所示，包括以下步骤：

(1)将原竹经过热压或冷压工艺制造成竹单元1，竹单元1的厚度为20～40mm、宽度为150～200mm、长度为1500～4000mm，竹单元1的密度为0.85～1.2g/cm³；

(2)将上述竹单元1沿长度方向进行指接形成竹单元层，指接用的胶黏剂为间苯二酚，指接2的齿长记为c，c＝30～50mm，齿距记为t，t＝8～12mm，齿顶宽记为b1，b1＝1～4mm，齿底宽记为b2，b2＝3～5mm，齿顶宽b1与齿距t之比为0.1～0.15，指接2接头距离记为d，d＝600～2000mm，如图2中所示；

(3)将上述步骤(2)得到的竹单元层沿高度方向进行胶合形成直线梁，胶合的竹单元层数为5～20层，胶合的胶黏剂为间苯二酚；

(4)在步骤(3)得到的直线梁的底部设置一层薄木板3，得到预弯曲弧形梁，薄木板3的密度为0.4～0.6g/cm³、厚度为10mm、宽度等于直线梁的宽度；

(5)根据预弯曲弧形梁最终弯曲的位置，设定固定支座4的位置，固定支座4为方钢管，固定支座4的径向距离为500～1000mm；

(6)将步骤(4)的预弯曲弧形梁置于固定支座4的上方，在预弯曲弧形梁的上方设置调节支座，采用木工夹从中间位置往两侧依次对预弯曲弧形梁进行弯曲，得到弧形梁初品，调节支座由50mm厚的木块5和10mm厚的铁块6组成，调节支座的数量与固定支座4的数量相同，且在径线上一一对应；

(7)将步骤(6)得到的弧形梁初品进行养护，养护时间为48小时，养护温度为18～30℃，养护湿度为50～70％；

(8)将上述养护后的弧形梁初品进行脱模，拆卸掉木工夹、固定支座4和调节支座，得到弧形梁成品，弧形梁的曲率半径r为30～50m、弯曲弧度a为0～30°。

以下介绍本发明竹结构梁与梁的连接件及其连接方式的一个实施例：

弧形结构用竹梁，它由竹单元1通过指接2在长度方向接长形成竹单元层，所述竹单元层之间的指接2接头距离d为600mm，所述竹单元层在高度方向进行胶合形成弧形梁，所述弧形梁的曲率半径r为40m、弯曲弧度a为15°。所述竹单元1是由热压工艺制造的重组竹，所述重组竹的密度为0.90g/cm³。所述指接2的齿长c＝40mm，齿距t＝12mm，齿顶宽b1＝1.5mm，齿底b2＝3mm，齿顶宽b1与齿距t之比为0.125。

弧形结构用竹梁的制造方法，包括以下步骤：

(1)竹单元1是由原竹经过热压工艺制造的重组竹，竹单元1的厚度为40mm、宽度为150mm、长度为2500mm，密度为0.90g/cm³；

(2)将上述竹单元1沿长度方向进行指接形成竹单元层，指接用的胶黏剂为间苯二酚，指接2的齿长c＝40mm，齿距t＝12mm，齿顶宽b1＝1.5mm，齿底b2＝3mm，齿顶宽b1与齿距t之比为0.125；

(3)将上述步骤(2)得到的竹单元层沿高度方向进行胶合形成直线梁，胶合的竹单元层数为5层，胶合的胶黏剂为间苯二酚；

(4)在步骤(3)得到的直线梁的底部设置一层薄木板3，得到预弯曲弧形梁，薄木板3的密度为0.52g/cm³、厚度为10mm、宽度等于直线梁的宽度；

(5)根据预弯曲弧形梁最终弯曲的位置，设定固定支座4的位置，固定支座4为方钢管，固定支座4的径向距离为800mm；

(6)将步骤(4)的预弯曲弧形梁置于固定支座4的上方，在预弯曲弧形梁的上方设置调节支座，采用木工夹从中间位置往两侧依次对预弯曲弧形梁进行弯曲，得到弧形梁初品，调节支座由50mm厚的木块5和10mm厚的铁块6组成，调节支座的数量与固定支座4的数量相同，且在径线上一一对应；

(7)将步骤(6)得到的弧形梁初品进行养护，养护时间为48小时，养护温度为22℃，养护湿度为65％；

(8)将上述养护后的弧形梁初品进行脱模，拆卸掉木工夹、固定支座4和调节支座，得到弧形梁成品，弧形梁成品中竹单元层之间的指接2接头距离记为d为600mm，弧形梁的曲率半径r为40m、弯曲弧度a为18°。