一种轻质混凝土-竹集成材T型梁制造技术

本发明专利技术提供了一种轻质混凝土‑竹集成材T型梁，包括混凝土(1)、上翼缘(2)、下翼缘(3)、边腹板(4)、中腹板(5)、钢筋(6)、FRP(7)和剪力键(8)组成，其特征在于混凝土(1)位于T型梁的顶部，承担压力；边腹板(4)和中腹板(5)位于上翼缘(2)和下翼缘(3)中部，承担剪应力；上翼缘(2)位于箱梁上部，下翼缘(3)位于箱梁的下部，承担拉应力；钢筋(6)位于下翼缘(3)内，FRP(7)粘贴于下翼缘(3)底部，钢筋(6)和FRP(7)承担拉应力，混凝土(1)和上翼缘(2)通过剪力键(8)连接。本发明专利技术充分利用8种材料的特点，具有轻质高强和刚度大的特点，可应用于土木建筑领域中的受弯构件。

A lightweight concrete - bamboo - set timber T beam

The invention provides a lightweight concrete bamboo integrated wood T beam, which consists of concrete (1), upper flange (2), lower flange (3), edge web (4), middle web (5), steel bar (6), FRP (7) and shear bond (8), which are characterized by concrete (1) at the top of the T beam and under pressure; the edge web (4) and middle web (5) are located on the upper flange (2). In the middle of the lower flange (3), the shear stress is assumed; the upper flange (2) is located at the upper part of the box beam, and the lower flange (3) is located at the lower part of the box beam, bearing the tensile stress; the steel (6) is located in the lower flange (3), and the FRP (7) is attached to the bottom of the lower flange (3), and the reinforcement (6) and the FRP (7) bear stress, and the concrete (1) and the upper flange (2) are connected through the shear bond (8). The invention makes full use of the characteristics of the 8 materials, and has the advantages of light weight, high strength and large rigidity, and can be applied to bending members in the field of civil engineering.

【技术实现步骤摘要】
一种轻质混凝土-竹集成材T型梁
本专利技术涉及一种轻质混凝土-竹集成材T型梁构件，尤其是一种竹材与其它材料的T型梁构件，属于土木建筑结构领域。
技术介绍
为了减少对粘土粘、钢材和水泥等高耗能、高污染建材的依赖，节能环保、可再生的绿色建材日益受到人们的青睐。我国拥有极其丰富的竹材资源，竹子具有强度高、生长快、加工简便及韧性好等优点，可取代普通阔叶木材和针叶材，是一种有着广泛应用前景的可再生原料。将竹材作为主要建材应用于工程领域利国利民，“以竹代木”有利于降低对钢材、水泥和粘土砖等传统建筑材料的依赖，同时也符合《中国制造2025》所确定的开发利用农林生物质资源的主题。竹结构建筑具有抗震性能好以及对环境的负荷小的特点，其应用范围得到不断拓展。采用原竹建造房屋，在南美的哥伦比亚、东南亚的印度和中国等国有着十分悠久的历史。原竹梁是竹结构建筑中最常用的基本构件之一，在原竹梁的使用过程中发现，存在以下问题：(1)破坏前无明显征兆，表现出典型的脆性破坏特征；(2)原竹横纹方向受力十分不利，使得原竹梁的承载能力偏低；(3)原竹弹性模量低，变形能力差；(4)竹子离散性较大，材质不均匀；(4)原竹存在直径小、尖削度大、壁薄中空、易遭虫蛀以及严重的各向异性等缺陷，增加了原竹材选用的难度，无法形成规模化生产；(5)直接暴露在室外未经防腐处理的竹材极易遭虫蛀、腐朽和霉变，严重缩短了其使用寿命。因此，有必要将原竹改性加工成工程竹型材，消除原材料的缺陷并改善其力学性能。如何改善和提高木梁的变形能力和力学性能是其在木结构建筑应用中所面临的难题，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，轻质混凝土-竹集成材T型梁拥有更高的承载能力、更好的变形性能、更好的耐火性能以及良好的隔音性能，市场应用前景十分广阔。
技术实现思路
本专利技术所要解决的目的旨在克服现有原竹梁承载能力低、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、结构简单以及节能环保型的轻质混凝土-竹集成材T型梁，用以取代原竹梁，可作为楼面梁和屋面梁应用于竹结构建筑以及竹木组合结构中。在本专利技术中，轻质混凝土-竹集成材T型梁由混凝土、上翼缘、下翼缘、边腹板、中腹板、钢筋、FRP和剪力键共同组成。其中：混凝土位于T型梁的顶部，承担压应力；上翼缘位于箱梁顶部，承担压应力；下翼缘位于箱梁底部，承担拉应力，腹板位于箱梁的两侧，主要承担剪应力；腹板通过胶粘剂和钉子和上、下翼缘相连；箱型梁与混凝土通过金属剪力键连接。本专利技术的解决方案：其包括混凝土、上翼缘、下翼缘、边腹板、中腹板、钢筋、FRP和剪力键。所述箱梁由两块腹板对称布置于翼缘的两侧，腹板与翼缘通过胶粘剂和钉子连接，所述箱型梁与混凝土通过金属剪力键连接。本专利技术的基本原理如下：腹板布置于箱梁侧面，其高度略低于箱梁高度，主要承担箱梁所承担的剪切力；上翼缘置于箱梁顶部，主要承担弯矩所产生的压力；下翼缘置于箱梁底部，抵抗弯矩所产生的拉力；混凝土位于T型梁的顶部，承担压力；剪力键将竹箱型梁和混凝土连接为一个整体，剪力键可为栓钉、木螺钉或螺栓等其他销类连接件。混凝土具有较高的抗压承载能力，竹材具有较高的强重比、较好的弹性和韧性，腹板具有较高的抗剪切能力、低廉的成本，通过剪力键和胶粘剂将这些材料有机结合，充分发挥各自的优点，拓宽了轻质混凝土-竹集成材T型梁在工业建筑和民用建筑中的应用范围。所述的轻质混凝土-竹集成材T型梁，剪力键置于混凝土和竹箱型梁中间，沿梁长方向均匀布置，可以是栓钉、木螺钉或螺栓，剪力键在浇筑混凝土前先钉入竹箱型梁的上翼缘内。所述的轻质混凝土-竹集成材T型梁，所述的混凝土采用轻质粗骨料制成，可为天然轻骨料(如浮石、凝灰岩、珍珠岩等)、人造轻骨料(如页岩陶粒、粘土陶粒等)或工业废料轻骨料(如炉渣、自然煤矸石、粉煤灰陶粒等)。所述的轻质混凝土-竹集成材T型梁，腹板位于翼缘两侧，通过胶结与上翼缘和下翼缘压制形成整体。所述的防水涂料涂刷于箱梁表面，以提高箱梁的防潮防腐等耐久性能。本专利技术中，腹板相对于上、下翼缘板面倾斜，所述上、下翼缘4个角部也相应的倾斜并进行圆角处理。本专利技术中，上翼缘、下翼缘均采用竹集成材，所述腹板采用OSB板，所述加劲肋采用云杉、冷杉或樟子松方木。本专利技术中，两侧腹板与上、下翼缘之间用结构胶连接，同时用钉子加强。本专利技术克服了原竹梁的一些公知的缺点，轻质混凝土-竹集成材T型梁具有以下显著的效果：(1)轻质混凝土-竹集成材T型梁截面，极大的提高了竹梁的截面惯性矩，从而可以有效提高梁构件的刚度，彻底改变梁构件刚度较差的不利局面；(2)竹集成材配置于箱梁的受拉区和受压区，可充分发挥竹集成材较高的抗拉强度和抗压强度，并且大幅改善梁构件力学性能离散性和脆性破坏模式，降低材料缺陷对梁构件承载力的影响；(3)利用FRP抗拉强度高的特性，将其粘贴在箱梁底部，使之与箱梁共同承受荷载，提高梁构件的刚度，从而改善梁构件变形能力。(4)混凝土置于T型组合梁的顶部，可充分发挥轻骨料混凝土抗压承载力高的特点，低廉的成本亦可减少T型梁的造价，轻骨料混凝土可有效阻隔声音在梁内的传递，从而大幅提高梁构件的隔音能力；(5)轻质混凝土-竹集成材T型梁大量采用炉渣、矿渣骨料制成的混凝土，环保节能，变废为宝，生产工艺简单，实现了资源的再利用。采用轻骨料商品混凝土可降低梁构件的自重，减少劳动强度，减少材料运输量，节省钢筋量，降低工程造价。(6)相对于砌体结构和钢筋混凝土结构，轻质混凝土-竹集成材T型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；相对于竹结构，延性更好，造价更低廉，自重更轻，耐火性能更好。(7)竹子是一种可再生资源，生长周期比木材短，更加的节能环保。附图说明以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。图1是本专利技术实施的结构示意图图中：1.混凝土、2.上翼缘、3.下翼缘、4.边腹板、5.中腹板、6.钢筋、7.FRP和8.剪力键图2是本专利技术实施的上翼缘和下翼缘的开槽示意图具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术提供一种混凝土-竹集成材T型梁，由混凝土、上翼缘、下翼缘、边腹板、中腹板、钢筋、FRP和剪力键8部分组成，共同压制成轻质混凝土-竹集成材T型梁。在该构件中，混凝土置于T型梁的顶部，以保证T梁的隔音效果和承载能力。胶粘剂预先涂刷于上翼缘、下翼缘的侧面和槽内、中腹板的顶面和底面、边腹板的侧面，以保证上、下翼缘板和腹板的粘结力。剪力键置于箱梁上翼缘和混凝土的中部，剪力键预先钉入上翼缘的顶面后再浇筑轻骨料混凝土，在混凝土和箱梁之间起到传递剪力的作用。剪力键的边距和列距不小于20mm，端距和行距不小于70mm，以防剪力键劈裂箱梁上翼缘。箱梁压制完成后，在其表面涂刷防水涂料，次数不少于2遍。如上所述的一种轻质混凝土-竹集成材T型梁构件中，上、下翼缘板应选用3～5年生的大径毛竹为原材料，经锯切、蒸煮、炭化、干燥、选片、组坯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质混凝土‑竹集成材T型梁，它主要包括混凝土(1)、上翼缘(2)、下翼缘(3)、边腹板(4)、中腹板(5)、钢筋(6)、FRP(7)和剪力键(8)组成，其特征在于混凝土(1)位于T型梁的顶部，承担压应力；边腹板(4)位于上翼缘(2)和下翼缘(3)的侧面，承担剪应力，边腹板(4)通过胶粘剂与上翼缘(2)和下翼缘连接；中腹板(5)位于上翼缘(2)和下翼缘(3)的中部，承担剪应力，中腹板(5)通过胶粘剂与上翼缘(2)和下翼缘(3)连接；上翼缘(2)位于箱梁的上部，承担压应力；下翼缘(3)位于箱梁的下部，承担拉应力；钢筋(6)位于下翼缘(3)内，FRP(7)通过胶粘剂粘贴于下翼缘(3)底部，钢筋(6)和FRP(7)承担拉应力；混凝土(1)和竹箱梁通过剪力键(8)连接。

【技术特征摘要】
1.一种轻质混凝土-竹集成材T型梁，它主要包括混凝土(1)、上翼缘(2)、下翼缘(3)、边腹板(4)、中腹板(5)、钢筋(6)、FRP(7)和剪力键(8)组成，其特征在于混凝土(1)位于T型梁的顶部，承担压应力；边腹板(4)位于上翼缘(2)和下翼缘(3)的侧面，承担剪应力，边腹板(4)通过胶粘剂与上翼缘(2)和下翼缘连接；中腹板(5)位于上翼缘(2)和下翼缘(3)的中部，承担剪应力，中腹板(5)通过胶粘剂与上翼缘(2)和下翼缘(3)连接；上翼缘(2)位于箱梁的上部，承担压应力；下翼缘(3)位于箱梁的下部，承担拉应力；钢筋(6)位于下翼缘(3)内，FRP(7)通过胶粘剂粘贴于下翼缘(3)底部，钢筋(6)和FRP(7)承担拉应力；混凝土(1)和竹箱梁通过剪力键(8)连接。2.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土-竹集成材T型梁，其特征在于所述的混凝土(1)采用轻质粗骨料制成的混凝土，可为天然轻骨料(如浮石、凝灰岩、珍珠岩等)、人造轻骨料(如页岩陶粒、粘土陶粒等)或工业废料轻骨料(如炉渣、自然煤矸石、粉煤灰陶粒等)。3.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土-竹集成材T型梁，其特征在于所述的上翼缘(2)和下翼缘(3)应选用3～5年生的大径毛竹作为原材料，经工业化加工而成的竹集成材，可为侧压竹集成材或平压竹集成材。4.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土-竹集成材T型梁，其特征在于所述的边腹板(4)和中腹板(5)应选用3～5年生的大径毛竹作为原材料，切削成厚度为1mm的薄竹帘，经工业化加工而成的竹质胶合板，可为竹帘胶合板或竹席竹帘胶合板。5.根据权利要求1所述的一种轻质混凝土-竹...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国，贺莉森，年璐，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32