[发明专利]一种纤维筋竹质工程构件

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合竹构件，尤其是一种纤维筋竹质工程构件，可广泛应用于土木建筑结构领域的各类构件。

背景技术

目前，我国建筑结构大多数是采用砖混结构和钢筋混凝土结构，使用大量的粘土制品和水泥，既消耗了大量的石灰石资源，毁坏了良田，又产生大量的二氧化碳，破坏了生态环境；同时，砖混结构和钢筋混凝土结构本身也存在一定的不足，例如砖混结构较差的抗震性能，混凝土结构构件尺寸大、自重大、抗裂性能差、耐久性差，修补或拆除困难等。

为保持经济可持续发展，减少建筑对水泥的依赖程度，节约宝贵的土地资源，充分利用可再生资源作为建筑材料，逐步改变现有的建筑结构形式，木结构与竹结构逐渐得到了人们的重视，但是我国森林资源匮乏，木材再生周期长，木结构的应用受到了严重限制。“以竹代木”，利用现代复合、重组技术制作的竹质工程材料建造的工程结构，具有木结构类似的优越性能，其在生态性、保温节能性、抗震性能及施工与工业化方面具有突出的优点；但是，在竹结构的应用过程中发现，存在以下问题：(1)弹性模量低，受弯构件的设计通常都为刚度控制，造成材料较低的强度利用率(例如：竹梁按我国《木结构设计规范》挠度验算的极限承载力大约是按强度验算极限承载力的1/5)；(2)竹材抗拉强度相对较低，中性轴在截面对称轴附近，较高的抗压强度得不到充分的体现；(3)力学性能较离散，往往由于局部缺陷提前破坏；(4)破坏模式较脆，破坏发生过程较短暂，与结构构件对延性构件的需求不相符。

如何改善与提高竹质构件的力学性能是其在土木工程领域应用必须面临的难题，如中国专利第“98228210.9”号，公开了一种“一种钢竹复合板”，提供了由金属网夹在竹编板中间的一种竹复合板，可以应用于车船模板、建筑模板、包装板等，但该技术仅限于板材的制作与应用，金属网本身存在锈蚀问题，且改变了竹板原有的易加工工艺，难以应用于结构的其它受力构件。

纤维筋是由多股连续纤维通过基底材料进行胶合后，再经过特制的模具挤压和拨拉成型的复合筋。根据纤维种类的不同，有碳纤维筋、玄武岩纤维筋、玻璃纤维筋、芳纶纤维筋及混杂纤维筋等，外形有光圆、喷砂、刻痕、螺纹等不同形式，直径一般3mm～40mm，其具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀、耐疲劳、无磁性、易加工等优良特性，在国内外已得到了广泛地研究与应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能广泛应用于土木建筑结构领域的复合竹构件，尤其是一种纤维筋竹质工程构件，克服现有竹质构件的不足，广泛应用于制作建筑、桥梁等结构的主要受力构件，包括梁、柱、板及桁架等。

为此，本发明提供一种纤维筋竹质工程构件，主要由竹材、纤维筋、浸渍胶和界面胶四部分，共同压制成纤维筋竹质工程构件。

在该构件中，纤维筋置于竹材内部，为竹材所包裹，并具有一定厚度的保护层；纤维筋方向与构件轴线平行，集中配置在截面的受拉区或受压区分别承担拉应力与压应力，并提高整个构件的刚度，相当于传统钢筋混凝土构件中的主筋；同时，纤维筋的延性保证构件足够的变形能力。

竹材可以是竹篾或竹丝束。竹篾厚度为0.8mm～1.2mm，宽度为10mm～20mm，长度可根据需要变化；竹丝束是将竹材疏解成通长的、相互交联并保持纤维原有排列方式的疏松网状纤维束；竹材的含水率应控制在15％以下。

纤维筋的类型可以是碳纤维筋、玄武岩纤维筋、玻璃纤维筋、芳纶纤维筋及混杂纤维筋等，对梁、板等受弯构件，可选用高弹性模量的碳纤维筋以保证提供足够的刚度，对柱、墩等偏心受压构件，可选用极限应变较大的玄武岩纤维筋、玻璃纤维筋等保证构件较高的侧向变形能力。为保证纤维筋与竹材之间的粘结性能，纤维筋可采用经喷砂处理或刻痕处理或带螺纹等粗糙的表面形式。

该构件的配筋形式可以是单筋截面，也可以是双筋截面。单筋截面时，纤维筋集中配置于受拉区，仅对截面的受拉区增强；双筋截面时，纤维筋同时集中配置在受拉区与受压区，同时对截面的受拉区与受压区增强。

该构件的截面构造形式主要有：a)矩形截面，b)T型截面，c)工字形截面。矩形截面中，构件截面为矩形，纤维筋布置于截面下部或同时与上部；T型截面由腹板和上翼缘板共同组成，上翼缘板位于上部受压区，纤维筋布置于腹板下部或同时与上翼缘板上部；工字形截面由腹板、下翼缘板和上翼缘板组成，纤维筋布置于下翼缘板下部或同时与上翼缘板上部。