竹建筑元件制造技术

本发明专利技术涉及一种建筑元件，该建筑元件包括第一竹层、第二竹层以及夹在第一竹层和第二竹层之间的芯层，其中，第一竹层和第二竹层中的至少一个制造为具有残余应力。本发明专利技术还涉及制造所述建筑元件的方法。造所述建筑元件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】竹建筑元件


[0001]本专利技术涉及一种建筑元件及其制造方法。

技术介绍

[0002]最近，使用更可持续的建筑材料的趋势已经见证了建筑材料对结构木材产品不断增长的需求。胶合层压木材(胶合木)因其优异的性能、可持续性和美学特性而成为最受欢迎的材料之一。然而，人们日益增加的对与砍伐森林对环境和生态的影响有关的忧虑凸显了对传统木材替代品的需求。
[0003]在寻找非木材林业产品替代木材的过程中，竹子已成为主要的候选产品。特别是，现在已被广泛认识到，与普通树木相比，板状的竹子因其具有与现代结构材料相当的强度、易于加工和快速生长的特性，因此在一些应用中可能是木材的理想替代品。竹子的快速生长和可再生性是建筑中使用的理想特性。然而，原竹在建筑中的广泛使用受到其几何和机械性能的固有可变性以及标准化缺乏的限制。工程竹材旨在减少原材料的可变性，并被加工和制造成层压复合材料。工程竹材最常见的形式是竹重组材和层压竹材。竹重组材，也被称为股编或平行股竹，由浸透树脂并压缩成致密块的碎纤维束组成。层压竹材是将竹竿劈开、刨平、加工(漂白或焦糖化)成条或板条，并将其叠层在一起后压制形成的板制品。这些条或板条可以水平(平压)或垂直地(侧压)粘合在一起。层压竹材既保留了纵向纤维，也保留了原始秆基质的一部分。
[0004]尽管在同等重量下竹子和木材的强度与钢的强度相当，但由于竹子和小尺寸木材在实际应用中的强度较低，因此这些材料在结构应用中的广泛使用受到了限制。
[0005]预应力结构广泛应用于高层建筑、大跨度结构和桥梁中，以便由于主动应力而提高材料的硬度和刚度。然而，人们很少关注预应力木结构。承载强度和与时间相关的应力松弛阻碍了传统预应力技术直接应用于木结构。此外，现有技术通常涉及在木梁内安装钢筋，然后将其张紧，以在梁内产生预应力。然而，安装和灌浆钢筋可能很困难。此外，一旦安装，木梁就不能在原地切割成合适的尺寸。木材的承载能力也将限制能够施加的预应力荷载的水平。
[0006]因此，仍然需要生产由可持续的、环境友好的和经济有利的建筑材料制备的高强度、多用途的建筑元件，特别是用于大跨度和高层建筑结构。

技术实现思路

[0007]第一方面，提供一种建筑元件，包括：第一竹层和第二竹层以及夹在其间的芯层，其中，第一竹层与第二竹层中的至少一个制造为具有残余应力。
[0008]有利的是，这样的建筑元件可以具有更大的抗挠度性并表现出改进的动态响应，这对于木结构来说通常是具有挑战性的设计考虑。
[0009]建筑元件可以是桁架、墙板、地板、柱或柱状物或梁，可选地，可以是夹层梁、工字梁或双腹板梁。第一层和第二层的厚度可以为10mm至600mm，并且可以彼此不同。芯层的厚
度可以为100mm到3000mm。建筑元件沿着两个相邻边缘的长度可以为100mm到16000mm，并且在每个方向上可以不同。其他合适的尺寸对于本领域技术人员来说是显而易见的。
[0010]在本专利技术的上下文中，残余应力应理解为表示锁定在第一层和/或第二层中的内部应力分布。残余应力是指在去除原始应力原因后仍留在固体材料中的应力。在建筑元件的后续组装过程中，第一层和第二层被压在芯层上，以将预应力状态引入建筑元件。预应力抵消了外部载荷，降低了挠度和动态响应。尤其是通过具有预应力的第一层和第二层来加固芯，以通过增加整个结构的强度来提供更好的结构刚度、更小的挠度和动态响应。
[0011]有利的是，预应力在结构元件中连续分布，以避免在锚定点处应力集中，并缓解与时间相关的应力松弛问题。此外，由于预应力是在不需要张紧钢筋的情况下引入的，因此可以在原地开孔或将建筑元件本身切割成合适的尺寸。特别地，在一些实施例中，第一竹层和第二竹层可以包括或由竹材及(可选地)胶粘剂或其他类似的粘合剂组成。
[0012]通过这种方式利用预应力技术，使芯层与第一竹层和第二竹层之间的应力重新分布。当建筑元件受到外部载荷作用时，具有预应力的第一层和/或第二层中的应力将在预应力的基础上继续增加，以进一步提高竹材的强度。芯层中的预应力与外部载荷抵消，使得芯层中最终应力小于其他等效的非预应力建筑元件。这反过来又允许在制造芯层组件时使用快速生长的低等级木材，以生产更环保、经济和高强度的复合材料建筑元件。
[0013]因此，本专利技术允许使用快速增长的经济的天然材料(竹材和软木)来生产高强度建筑材料。此外，该建筑元件具有吸引人的木制外观、卓越的可持续性，并由环保和建筑师青睐的建筑材料制成。
[0014]适当地，第一竹层和第二竹层中均可以制造为具有残余应力。
[0015]适当地，第一竹层和/或第二竹层均可以具有处于压缩状态的第一表面和处于拉伸状态的第二表面。
[0016]适当地，第一层和/或第二层可以相对于预先形成的曲率半径偏置。在本专利技术的上下文中，曲率半径应当理解为表示最匹配相应的第一层和/或第二层的法向截面的圆的半径。曲率半径可以定制或调整，以产生具有所需预应力水平的建筑元件。
[0017]适当地，第一层和/或第二层可以相对于预先形成的曲率半径偏置。在本专利技术的上下文中，曲率半径应当理解为指最匹配相应的第一层和/或第二层的法向截面的圆的半径。可以定制或调整曲率半径，以产生具有所需预应力水平的建筑元件。
[0018]适当地，第一竹层和/或第二竹层可以由竹制的多个子层叠置形成。通过这种方式，子层是单独生产的，使得每个子层的曲率半径可以根据需要定制。这也为制造提供了优势，因为每个子层可以在较低的压力下单独弯曲。
[0019]适当地，子层可以由工程竹材形成，例如层压竹材或竹重组材。这可能是有利的，因为已知工程竹材可以减少原竹中遇到的可变性，并且可以加工和制造成层压复合材料。层压复合材料可以水平排列(平压)或垂直排列(侧压)粘合在一起。工程竹材可以是直的或弯曲的工程竹材。
[0020]适当地，多个子层可以设置为每个子层中的竹纤维平行于相邻子层的竹纤维。这种设置可用于在最终的建筑元件中产生单向预应力状态。
[0021]适当地，多个子层可以设置为每个子层中的竹纤维垂直于相邻子层中竹纤维。这种设置将在最终的建筑元件中产生双向预应力状态。
[0022]适当地，芯层可以包括竹制材料，例如工程竹材。在一些示例中，芯层可包括层压竹材和/或竹重组材。适当地，芯层可以包括交叉层压竹材。适当地，芯层可以包括层压竹材和竹重组材的交替层。在一些示例中，当芯层包括竹制材料时，建筑元件可以基本不含或完全不含木制品。在这种情况下，基本不含应被理解为表示建筑元件可以包括重量小于5％的非竹材料。例如，在一些实施例中，建筑元件可以包括或由竹制材料和(可选地)粘合剂或其他类似的粘合剂和/或机械固定件组成。在一些示例中，当芯层包括层压竹材时，第一竹层和/或第二竹层可以由竹重组材形成。
[0023]可替换地或附加地，芯层可以包括木材产品，例如层压木材。层压木芯层的组成可以定制，以生产更经济的产品，同时满足工程和建筑要求。例如，芯层可以包括交叉层压木材夹层或交叉层压的工程竹材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种建筑元件，包括：第一竹层、第二竹层以及夹在第一竹层和第二竹层之间的芯层，其特征在于，所述第一竹层和所述第二竹层中的至少一个制造为具有残余应力。2.根据权利要求1所述的建筑元件，其特征在于，所述第一竹层和/或所述第二竹层具有处于压缩状态的第一表面和处于拉伸状态的第二表面。3.根据权利要求1或2所述的建筑元件，其特征在于，所述第一层和/或所述第二层相对于预先形成的曲率半径偏置。4.根据权利要求1所述的建筑元件，其特征在于，所述第一竹层和/或所述第二竹层由竹制的多个子层叠置形成。5.根据权利要求4所述的建筑元件，其特征在于，所述子层由层压竹材或竹重组材形成。6.根据权利要求4或5所述的建筑元件，其特征在于，所述多个子层设置为每个子层中的竹纤维平行于相邻子层的竹纤维。7.根据权利要求4或5所述的建筑元件，其特征在于，所述多个子层设置为每个子层中的竹纤维垂直于相邻子层中的竹纤维。8.根据前述权利要求中任一项所述的建筑元件，其特征在于，所述第一竹层和所述第二竹层均制造为具有残余应力。9.根据前述权利要求中任一项所述的建筑元件，其特征在于，所述芯层包括层压木材。10.根据权利要求9所述的建筑元件，其特征在于，所述芯层包括交叉层压木材。11.根据权利要求10所述的建筑元件，其特征在于，所述芯层包括交叉层压的工程竹材和木材的夹层。12.根据权利要求1至8中任一项所述的建筑元件，其特征在于，所述芯层包括工程竹材，可选地，所述芯层包括层压竹材。13.根据权利要求1至8中任一项所述的建筑元件，其特征在于，所述芯层包括至少一个支撑构件，其中，所述至少一个支撑构件设置为垂直于所述第一竹层和所述第二竹层布置，且在所述第一竹层和所述第二竹层之间延伸。14.根据权利要求13所述的建筑元件，其特征在于，所述至少一个支撑构件通过抵接连接与所述第一竹层和所述第二竹层连接。15.根据权利要求13所述的建筑元件，其特征在于，所述第一竹层和所述第二竹层各自包括至少一个凹槽，所述至少一个凹槽设置为以榫槽布置接收所述至少一个支撑构件。16.根据权利要求13至15中任一项所述的建筑元件，其特征在于，所述芯层包括多个支撑构件，可选地，还包括在所述多个支...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贺忻，
申请(专利权)人：爱丁堡龙比亚大学法院，
类型：发明
国别省市：