一种圆竹-竹重组材组合的装配式建筑结构系统

1.本实用新型涉及建筑结构技术领域，特别涉及一种圆竹-竹重组材组合的装配式建筑结构系统。


背景技术：

2.竹子在世界上许多国家的传统建筑中扮演了重要角色，在东南亚、南美洲热带和亚热带地区，大径厚壁圆竹作为容易获取、廉价的建筑材料，被广泛地应用于传统住房中。例如将大径圆竹竹秆作为传统民用房屋的柱子、横梁，或者将竹筒劈裂成竹篾，编织成板材，作为室内隔板、地板、墙体、篱笆和窗户遮阳等。
3.圆竹建筑很大程度上因为形式美观，吸引来不少理论研究和建造实践，并积累了一系列着重于圆竹杆件节点连接的建造经验。但圆竹建筑始终存在耐久性差、标准化程度低、建造强依赖于手工操作、建筑难以密封从而造成室内环境质量差等难以突破的局限。因而仅在竹资源丰富，但经济技术落后，缺乏材料改性技术而未能生产工业竹材的国家和地区作为廉价、临时性房屋使用。在世界各地，也有少数建筑师、艺术家进行规模较小的建造实验，探索圆竹的建构方法，但难以具有普及推广意义。
4.作为建筑材料，圆竹存在尺寸、标准化、化学性能方面的缺陷。圆竹受植物本体局限，生长过程中会弯曲，并且秆径不一，难以成为标准建筑材料。由于含水量大，且缺乏横向纤维拉结，在使用过程中容易开裂。此外，圆竹含糖量大，容易引起霉菌和虫蚀。现代竹材改性技术可以在一定程度上弥补这些缺陷，延长其在建筑中的使用寿命。
5.竹重组材在2000s以后得以成功开发，其原料可以来源于尚未得到充分利用的草本竹和小径竹，提高原料利用率，并且具有更好的力学强度、抗开裂和抗腐蚀能力，因此迅速发展成为竹纤维类竹材的主流产品，被推广应用于承重构件、室内饰面、室外铺地、家具、乃至风力发电桨叶等领域。但目前的技术附加导致的竹材改性，在一些工艺影响下，产品外观易与木材混淆，丧失竹材可识别性。
6.现有研究和实践中，单独应用圆竹或竹重组材作为结构构件，均存在由于材料自身问题所带来的缺陷。目前缺乏一种建筑结构体系，能同时发挥圆竹美学、以及竹重组材力学、标准化、可加工性等优势，形成可推广、标准化结构体系。


技术实现要素：

7.本实用新型旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型实施例提供一种圆竹-竹重组材组合的装配式建筑结构系统，同时发挥圆竹和竹重组材各自的方面优势，形成的结构体系轻盈、稳定性好。
8.根据本实用新型实施例的圆竹-竹重组材组合的装配式建筑结构系统，包括纵向排列的多个排架结构，相邻两个所述排架结构之间安装连接组件，以将所述排架结构依次连接，其中，所述排架结构包括位于横向两侧的两个立柱组件，所述立柱组件包括位于内层的竹重组材立柱以及位于外层的圆竹立柱，所述竹重组材立柱和所述圆竹立柱通过立柱连
接钢架进行固接，以形成竖向承重构件；以及横梁组件，所述横梁组件包括横向设置的主梁，所述主梁两端分别通过铰接单元与所述竹重组材立柱顶部铰接。
9.在可选或优选的实施例中，所述竹重组材立柱底部通过刚性支座安装在地基上。
10.在可选或优选的实施例中，所述竹重组材立柱与所述刚性支座通过螺栓进行锚固。
11.在可选或优选的实施例中，纵向相邻的两根所述竹重组材立柱之间成型有供围护结构安装的安装区域。
12.在可选或优选的实施例中，所述圆竹立柱轴向套设有多个卡箍件，所述卡箍件固定在所述立柱连接钢架，以将所述圆竹立柱与所述立柱连接钢架进行固定。
13.在可选或优选的实施例中，所述铰接单元包括铰接耳座和铰接耳板，所述铰接耳座安装在所述主梁端部上，所述铰接耳板安装在所述竹重组材立柱顶部，所述铰接耳座和所述铰接耳板通过螺栓进行连接。
14.在可选或优选的实施例中，所述竹重组材立柱顶部开设有供所述铰接耳板置入固定的第一插槽。
15.在可选或优选的实施例中，所述连接组件包括位于横向两侧的两根辅梁，所述辅梁两端分别安装在纵向相邻的两根所述竹重组材立柱顶部。
16.在可选或优选的实施例中，所述辅梁端部设置有榫头，所述竹重组材立柱顶部开设有供所述辅梁的榫头置入固定的榫槽。
17.在可选或优选的实施例中，所述连接组件还包括位于横向两侧的两组绞线单元，所述绞线单元包括交叉设置的两根钢绞线，所述钢绞线两端分别连接在纵向相邻的两个立柱组件上以进行拉结。
18.基于上述技术方案，本实用新型实施例至少具有以下有益效果：上述技术方案，通过设计排架结构，其中，将立柱组件分解为内外双层，有助于增强结构体系抗倾覆能力，将圆竹立柱布置在外层，使圆竹形貌外显，而将竹重组材立柱布置在内层，方便安装墙板、窗户等建筑围护结构部件，竹重组材立柱和圆竹立柱通过立柱连接钢架进行固接，通过两者结合，同时发挥圆竹和竹重组材在外观、力学、可加工性等方面优势。形成的结构体系美观、轻盈、稳定性好，并具备灵活组合、局部维修更新的可行性，在低层和多层可持续建筑工程中具有良好应用前景。
附图说明
19.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；
20.图1是本实用新型实施例一的透视图；
21.图2是本实用新型实施例二的透视图；
22.图3是本实用新型实施例三的透视图；
23.图4是本实用新型实施例中立柱组件和横梁组件的连接示意图；
24.图5是本实用新型实施例中立柱组件和横梁组件的连接分解图；
25.图6是本实用新型实施例中现场组装的步骤一示意图；
26.图7是本实用新型实施例中现场组装的步骤二示意图；
27.图8是本实用新型实施例中现场组装的步骤三示意图。
具体实施方式
28.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
31.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
32.实施例一
33.参照图1及图4至图8，一种圆竹-竹重组材组合的装配式建筑结构系统，包括纵向排列的多个排架结构，相邻两个排架结构之间安装连接组件，以将排架结构依次连接，其中，排架结构包括位于横梁组件20以及横向两侧的两个立柱组件10。
34.结合图4和图5，立柱组件10包括位于内层的竹重组材立柱11以及位于外层的圆竹立柱13，竹重组材立柱11和圆竹立柱13通过立柱连接钢架12进行固接，竹重组材立柱11、立柱连接钢架12及圆竹立柱13三者共同形成竖向承重构件。横梁组件20包括横向设置的主梁21，主梁21两端分别通过铰接单元与竹重组材立柱11顶部铰接。
35.可以理解的是，立柱组件10分解为内外双层，有助于增强结构体系抗倾覆能力。将圆竹立柱13布置在外层，使圆竹形貌外显；而将竹重组材立柱11布置在内层，纵向相邻的两根竹重组材立柱11之间成型有供围护结构安装的安装区域33，方便安装墙板、窗户等建筑围护结构部件。竹重组材立柱和圆竹立柱通过立柱连接钢架进行固接，通过两者结合，同时发挥圆竹和竹重组材在外观、力学、可加工性等方面优势。形成的结构体系美观、轻盈、稳定性好，并具备灵活组合、局部维修更新的可行性，在低层和多层可持续建筑工程中具有良好应用前景。
36.立柱组件10中，竹重组材立柱11底部通过刚性支座42安装在地基41上，地基41采用钢筋混凝土条形基础，一体浇筑，基础上表面标高高出地坪200mm，浇筑过程中，在竹重组材立柱11底部对应位置刚性支座42连接接口，地基应连续的，如此，能为立柱组件10之间形成相互牵引提供条件，不宜采用独立基础。具体的，竹重组材立柱11与刚性支座42通过螺栓进行锚固。圆竹立柱、竹重组材立柱底端均不应直接触地，竹重组材立柱11通过抗腐蚀的刚性支座42与地基进行刚性连接。
37.在一些实施例中，外层的圆竹立柱13，应选择大径、壁厚、力学性质优的竹种，如巨龙竹、毛竹，竹杆直径φ≥120mm，竹杆壁厚d≥10mm；内层的竹重组材立柱11的材料类型为
室外或户外的竹重组材，材料形式为方材，截面尺寸须根据结构荷载计算确定，且短边尺寸w，宜有w≥120mm。本实施例中，立柱组件10外层的圆竹立柱13采用毛竹竹杆，竹杆直径：φ＝150mm，竹杆壁厚：d＝12mm，竹杆高度3000mm；内层的竹重组材立柱11采用竹重组材方材杆件，截面尺寸：长
×
宽＝150mm
×
150mm，杆件高度3000mm；竹重组材立柱11和内外层的圆竹立柱13之间的轴线间距设置为450mm。
38.竹重组材立柱11预埋有连接钢片，立柱连接钢架12与竹重组材立柱11预埋的钢片焊接，立柱连接钢架12与竹重组材立柱11的连接节点间距为600mm，共形成6个刚接节点，在其它实施例中刚接节点不应少于4个，连接节点之间的间距d≤600mm。圆竹立柱13轴向套设有多个卡箍件14，卡箍件14固定在立柱连接钢架12，以将圆竹立柱13与立柱连接钢架12进行固定，本实施例中，共设6个卡箍件14，立柱连接钢架12与圆竹立柱13的连接节点间距为600mm。
39.横梁组件20中，铰接单元包括铰接耳座22和铰接耳板23，铰接耳座22安装在主梁21端部上，铰接耳板23安装在竹重组材立柱11顶部，铰接耳座22和铰接耳板23通过螺栓进行连接。进一步的，竹重组材立柱11顶部开设有供铰接耳板23置入固定的第一插槽。
40.主梁21采用竹重组材，可根据跨度、荷载需要采用实心或钢竹组合桁架等形式，截面尺寸须根据荷载结构荷载计算确定。
41.本实施例中，相邻两个排架结构的立柱组件10的轴线间距为1200mm，即纵向相邻的两根竹重组材立柱11的轴线间距为1200mm，纵向相邻的两根圆竹立柱13的轴线间距为1200mm。
42.另外，连接组件包括位于横向两侧的两根辅梁31，辅梁31两端分别安装在纵向相邻的两根竹重组材立柱11顶部。辅梁31端部设置有榫头，竹重组材立柱11顶部开设有供辅梁31的榫头置入固定的榫槽，辅梁31可与铰接耳板23进一步连接。
43.进一步的，连接组件还包括位于横向两侧的两组绞线单元，绞线单元包括交叉设置的两根钢绞线32，钢绞线32两端分别连接在纵向相邻的两个立柱组件10上以进行拉结。钢绞线32与立柱组件10之间设置2处连接节点，分别拉结在靠近顶端和底端的第2个卡箍件14位置。
44.本实用新型实施例中，立柱组件10、主梁21、辅梁31及其它连接部件均在工厂完成预制。在施工现场，参照图6，步骤一，先完成地基31铺设；参照图7，步骤二，随后完成立柱组件10与地基31之间的连接锚固，并安装绞线单元；参照图8，步骤三，再安装横梁组件20以及辅梁31。
45.本实用新型实施例圆竹-竹重组材组合的装配式建筑结构系统，各部件组装方式灵活，可先完成立柱组件与地基之间的连接锚固，再安装横梁组件，亦可先完成立柱组件与横梁组件的连接，再整体竖起与地基完成连接锚固。且便于维护、更新及拆卸，尤其是对于其中耐久性较差的圆竹立柱，通过解开顶端、底端及中部的卡箍件，即可进行替换。
46.对于本领域技术人员，以上结构体系的地基形式和材料、主梁形式和跨度、立柱组件间距、各部件之间连接节点设计，各部件具体的几何尺寸、连接配件尺寸和间距，均可根据需求灵活调整。
47.实施例二
48.参照图2，该实施例圆竹-竹重组材组合的装配式建筑结构系统，为多层建筑结构
组合，地基同实施例一，主梁采用竹重组材实心方材。该实施例中，立柱组件形式保持不变，但需考虑多层建筑带来的荷载变化，并作出相应的构件截面尺寸调整；双层及多层建筑中，圆竹立柱和竹重组材立柱均尽可能在工厂完成接长，与立柱连接刚架一起形成整体构件。对于本实用新型实施例，建议应用在不超过三层的建筑结构系统中。
49.实施例三
50.参照图3，该实施例圆竹-竹重组材组合的装配式建筑结构系统，为多跨建筑结构组合，地基及主梁同实施例二。立柱组件在实施例一的基础上调整，其中建筑外围立柱组件的形式不变；建筑内部的结构柱可进行简化，保留竹重组材立柱，省去圆竹立柱、立柱连接刚架、钢绞线等部件。对于本实用新型实施例，可通过结构体系灵活调整，组合形成多样化的空间形式。
51.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。