组合十字形截面柱及其的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种组合十字形截面柱及其的制作方法，其中，组合十字形截面柱包括带U形翼钢管混凝土核心柱、长木单元和多个竹胶板，带U形翼钢管混凝土核心柱的四个U形翼T形钢板的腹板分别焊接固定在钢管混凝土核心柱的侧面上，带U形翼钢管混凝土核心柱限定出四个咬合安装区；四个长木单元的两侧端面上分别设有企口；四个长木单元分别一一对应适配地嵌设在四个咬合安装区中，且折边分别嵌入在对应的企口中，四个长木单元与带U形翼钢管混凝土核心柱之间的界面均采用第一结构胶粘结固定；多个竹胶板采用第二竹销钉和第二结构胶分别固定在组合柱的外侧面上。本发明专利技术能够有效地对小截面木材和竹资源进行回收利用，结构简单可靠且环保性高。环保性高。环保性高。

【技术实现步骤摘要】
组合十字形截面柱及其的制作方法


[0001]本专利技术涉及建筑组合结构
，尤其是涉及一种组合十字形截面柱及其的制作方法。

技术介绍

[0002]村镇建筑结构中，木构架结构有着较为广泛的应用，木柱是木构架结构的竖向构件。在木构架结构中，木柱和木梁通过连接节点形成木构架，木梁所承受的荷载通过节点传递给木柱，再由木柱传至基础。
[0003]传统的木柱通常采用整根的原木制作，截面包括圆形和矩形等，目前由于过度的森林采伐，大截面的整根原木的资源已经非常匮乏。另一方面，森林中人工锯掉的废弃的小截面原木和木材加工厂剩余的小截面木材有较多的存量，由于这些小截面原木和剩余的小截面木材不仅截面小且长度也比较短，加之缺乏相应的资源化技术，有时不得已只能将其作为废品处理掉，既浪费资源，又污染环境。如何将森林中人工锯掉的废弃的小截面原木和木材加工厂剩余的小截面木材资源化，是工程界十分关注和亟待解决的关键技术问题。
[0004]由于小截面木材加工成矩形截面木材后，很难加工出较长的小截面矩形木材，实际加工出来的小截面矩形木材长短不一，如何将长短不一的小截面短木合理高效利用，工程界同样十分关注。
[0005]竹子生长能力很强，属于一种生态建筑材料。我国竹类资源十分丰富，竹子种类和竹林面积约占世界的1/4，竹材产量约占世界1/3，居世界各国之首。竹材的物理力学性能优良，其抗拉强度约为木材的2倍，且竹材具有良好的弹性和柔软性能。但是竹材的力学性能与其含水率、竹秆部位、竹龄、立地条件和竹种等密切相关且差异较大，这就限制了竹材在建筑上的广泛应用。以竹材为主要原料生产的竹材人造板，由于其结构的合理性，大大改变了竹材的形态与结构，提高了其物理力学性能的稳定性。其中，用竹子加工成的竹胶板作为建筑模板早已大规模应用，竹胶板的耐腐、耐水、抗火、抗压、抗拉、抗弯能力等均显著好于木模板，周转次数也显著多于木模板，且工作稳定性和安全性好。
[0006]目前，我国钢的产能过剩，如何合理的在量大面广的村镇建筑结构中采用轻型钢材，是业内亟待解决的问题。
[0007]钢管混凝土柱的抗压能力好，由于钢管中的混凝土受到刚钢管约束，处于三向受压应力状态。其抗压能力显著高于空腔钢管柱，如何将轻型钢管混凝土柱与资源及其丰富的小短木及竹胶板组合成抗压能力好的柱子构件，是工程的亟需。
[0008]目前用于木材与木材粘结或者木材与竹胶板粘结的主要采用乳胶，因其颜色为白色又称其白乳胶，乳胶是聚乙酸乙烯酯胶粘剂的简称，包括单组份乳胶和双组份乳胶，改性的乳胶具有粘结牢固、耐水性和耐候性好的优点。目前用于木材与钢材粘结或者竹胶板与钢材粘结的主要采用结构胶，结构胶强度高、抗剥离、耐冲击，能承受较大荷载，且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，施工工艺简便，在结构预期寿命内性能稳定，适用于结构件的粘结，可用于金属、木材等同种材料或者不同种材料之间的粘结。结构胶的价格高于乳胶。
小短木组合柱的全部外侧面，待粘结强度达到要求后按照设计排列打用于将第二竹销钉销入竹胶板和长木单元的孔，之后将第二竹销钉表面涂上第二乳胶后销入孔中，形成长木单元和竹胶板之间的配合界面机械连接和界面粘结互补的双重连接界面。
[0016]根据本专利技术第一方面实施例的组合十字形截面柱，具有如下优点：第一、基于组合柱受力需求可自行调整设计的带U形翼钢管混凝土核心柱，在其核心受压部分采用抗压性能好的带U形翼钢管混凝土核心柱；受弯应力较大的钢管混凝土核心柱外侧面采用U形翼T形钢板，兼具抗压和强化长木单元之间联系的作用，设计灵活，受力合理，节省钢材；第二、基于组合柱受力需求的由交错拼接小短木形成的长木单元，各个小短木之间的连接均采用圆柱竹销钉和胶粘双重连接，所形成小截面短木之间机械咬合与全界面胶结协同受力的高性能连接界面的长木单元与整个木材性能接近，竹销钉抗拉性能和抗剪切性能显著好于木制销钉，它既克服了钢制螺钉易锈蚀的不足，又具备连接木材所需的足够强度和刚度；第三、采用抗拉和抗压强度是木材2倍之多的竹胶板封盖在组合十字形截面柱抗弯受力最大的外侧面，显著提升了组合柱的抗弯刚度、抗弯承载力和抗剪承载力，比相同木材的等截面传统原木柱的刚度、强度和稳定性能显著提升，这种基于组合柱受力需求高效匹配钢管混凝土核心柱、U形翼T形钢板及交错拼接短木而成的长木单元，将不同材料优势进行组合，并通过牢固的界面连接形成组合柱整体，其良好的、设计可控的受力性能是整根原木矩形柱难以做到的；第四、小截面短木、竹胶板与带U形翼钢管混凝土核心柱有机组合，构造简单、连接可靠、生态环保，可有力促进林业废弃物小截面原木和木业加工剩余的小截面木材资源化及大量生态竹的综合利用；第五、整个组合十字形截面柱没有一个外露的钢部件，即钢部件全部被木和竹封裹，显著提升了组合柱的耐久性，非常适于量大面广的村镇建筑结构，且其表观具有传统木竹结构柱的生态感。
[0017]根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述钢管混凝土核心柱采用在矩形钢管、方钢管或圆钢管内灌注细石混凝土加工而成。
[0018]根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述钢管混凝土核心柱中的钢管壁厚不小于2mm，所述细碎混凝土强度等级不小于20MPa，所述细石混凝土中的粗骨料粒径不大于100mm。
[0019]根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述翼板为冷弯钢板。
[0020]根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述翼板的厚度不小于2mm，所述腹板的厚度不小于2mm。
[0021]根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述带U形翼钢管混凝土核心柱的抗压承载力不小于所述组合十字形截面柱整体抗压承载力的50％。
[0022]根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述小短木为截面大小满足设计截面要求但长度不满足所述组合十字形截面柱柱高要求的小短木，或者所述小短木为截面大小不满足设计截面要求且长度也不满足所述组合十字形截面柱柱高要求的小短木。
[0023]根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述竹胶板的厚度不小于10mm，成垂直相交的两两相邻的所述竹胶板之间的对接角度为45度。
[0024]本专利技术第二方面还提出了如上述任意一个第一方面实施例的组合十字形截面柱的制作方法。
[0025]根据本专利技术第二方面实施例的组合十字形截面柱的制作方法，包括如下步骤：
[0026]制作所述带U形翼钢管混凝土核心柱：按照性能需求设计并制作所述钢管混凝土核心柱和所述U形翼T形钢板，将四个所述U形翼T形钢板的所述腹板呈竖向设置且分别焊接固定在所述钢管混凝土核心柱的侧面上，使得四个所述腹板及所述钢管混凝土核心柱构成的整体的横截面大致十字形，从而使所述带U形翼钢管混凝土核心柱限定出四个所述咬合安装区；
[0027]制作所述长木单元：将多个所述小短木采用所述第一竹销钉和所述乳胶先拼接成多个所述矩形截面长木木料，其中，所述乳胶连接在两两相邻的所述小短木间的界面上，再取多个所述矩形截面长木木料按照设计要求加工成所述长木单元，使得所述长木单元的一部分能够适配地嵌设在对应的所述咬合安装区中；
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合十字形截面柱，其特征在于，所述组合十字形截面柱为带U形翼钢管混凝土-小短木-竹胶板组合十字形柱，包括：带U形翼钢管混凝土核心柱，所述带U形翼钢管混凝土核心柱包括钢管混凝土核心柱和四个U形翼T形钢板，四个所述U形翼T形钢板的腹板竖向设置且分别焊接固定在所述钢管混凝土核心柱的侧面上，四个所述腹板及所述钢管混凝土核心柱构成的整体的横截面大致十字形，四个所述U形翼T形钢板的翼板上的折边分别与对应的所述腹板间隔相对，从而所述带U形翼钢管混凝土核心柱限定出四个咬合安装区；长木单元，所述长木单元有四个；四个所述长木单元的横截面均大致呈L形，四个所述长木单元的两侧端面上分别设有企口；四个所述长木单元均由多个小短木采用第一竹销钉和乳胶拼接成矩形截面长木木料后再按照设计要求由多个所述矩形截面长木木料加工而成，其中，所述乳胶粘结在两两相邻的所述小短木间的界面上；四个所述长木单元分别一一对应适配地嵌设在四个所述咬合安装区中，且四个所述翼板上的所述折边分别嵌入在对应的所述企口中，四个所述长木单元与所述带U形翼钢管混凝土核心柱之间的界面均采用第一结构胶粘结固定，从而形成截面呈十字形状的U形翼钢管混凝土-小短木组合柱；多个竹胶板，多个所述竹胶板采用第二竹销钉和第二结构胶分别固定在所述U形翼钢管混凝土-小短木组合柱的外侧面上，以将所述U形翼钢管混凝土-小短木组合柱的外侧面全部包覆，其中，所述第二结构胶粘结在所述竹胶板和对应的所述U形翼钢管混凝土-小短木组合柱间的界面上。2.根据权利要求1所述的组合十字形截面柱，其特征在于，所述钢管混凝土核心柱采用在矩形钢管、方钢管或圆钢管内灌注细石混凝土加工而成。3.根据权利要求2所述的组合十字形截面柱，其特征在于，所述钢管混凝土核心柱中的钢管壁厚不小于2mm，所述细碎混凝土强度等级不小于20MPa，所述细石混凝土中的粗骨料粒径不大于100mm。4.根据权利要求1所述的组合十字形截面柱，其特征在于，所述翼板为冷弯钢板。5.根据权利要求4所述的组合十字形截面柱，其特征在于，所述翼板的厚度不小于2mm，所述腹板的厚度不小于2mm。6.根据权利要求1所述的组合十字形截面柱，其特征在于，所述带U形翼钢管混凝土核心柱的抗压承载力不小于所述组合十字形截面柱整体抗压承载力的50％。7.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾穗子，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：