竹结构应用学习.pptx

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1、中国竹材资源十分丰富,无论是种植数量、面积和蓄积量,还是竹产品及其加工水平,均居世界产竹国之首。竹材优点：竹材具有强度高、韧性好、耐磨损、纹理通直、色泽高雅等多种优点,具有硬阔叶树材的诸多优良特性,是建筑行业的理想材料。竹材还具有生产周期短、再生性强的特点。开发利用竹材资源,以竹代木0是缓解木材供需矛盾的有效途径之一。第1页/共14页竹材的局限性：1.原竹杆的几何形状单一,造成建筑形式单调。2.原材料的几何不规则导致浪费和不适合现代施工程序,如采用相近尺寸的竹杆必定造成选材上的麻烦和浪费;3 节点十分复杂,往往造成连接不可靠或连接不牢固,严重影响建筑的舒适度。4.原竹本身存在严重各向异性且横向

2、强度极低;尽管单根竹杆能够承担自重,但毕竟单根原材的直径有限,作为结构承重材料则必须采用多根园竹捆扎成束从而增加了构造难度;5.在未经处理的情况下,竹材易虫蛀、腐朽和霉变等。第2页/共14页竹材加工工艺：现有能够用于建筑领域的竹材人造板主要工艺基本相同,一般需要经过将原竹材加工成长条、去除内节、干燥、浸胶、组坯、热压、锯边等工序,将竹材加工成胶合竹使用。竹篾胶合板：竹篾纵横交叉编织的竹席为结构单元,通过施加尿醛树脂或酚醛树脂后,采用热2热胶合工艺成板。工艺较复杂、成本较高以及板材表面状况不理想。竹帘胶合板：采用浸渍酚醛树脂的长、短竹帘交叉组坯热压而成一种结构板材。这种板材成本较低且力学性能较好

3、,可用作车厢底板和混凝土模板等。竹片胶合板：采用与竹胶板相同的工艺，以带沟槽的等厚竹片为构成单元,按相邻层相互垂直组坯成对称结构的板坯,经热压而成。强度较高,可用于汽车车厢底板。第3页/共14页竹层积材：将板材构成单元全部顺纹平行层积胶合而成的厚板,特点是纵向强度较高而横向强度低,主要用于火车车厢底板。竹碎料板：为了提供竹材的利用率,采用小直径竹材和竹材加工余料加工成碎料,经干燥、施胶、铺装和热压,制成竹碎料板其性能和用途与木刨花板接近,可用于室内隔墙和吊顶等部位。竹木复合板：主要有竹木复合胶合板、竹木复合刨花板、竹木复合层积材和竹木复合空心板等,依据各自的力学性能特点,这些板材可用于建筑模板

4、、集装箱底板或制作家具和室内装修等。第4页/共14页2 胶合竹的研发胶合竹构件是采用特殊的加工工艺将较小尺寸的竹胶合板材粘合成按设计要求的尺寸和强度,能满足诸如大梁、柱和桁架等各种构件设计要求。胶合竹材力学性能测试的试验结果见表1,从中可以看出试验结果变异系数小于规范中的常用变异系数,表明试验结果良好。第5页/共14页图1 胶合竹材力学性能试验第6页/共14页轻型竹结构墙体：是由构件断面较小的规格胶合竹材均匀密布(间距一般为406610mm)形成由墙骨柱、顶梁板、底梁板和过梁组成的棱骨架,然后钉上竹胶合板组成的一种结构形式。如图2墙骨柱：由40mm84mm的胶合竹规格材组成,在保证结构安全的前

5、提下,可以使用40mm140mm 的墙骨柱,以便为保温材料提供足够的空间。顶梁板和底梁板在楼盖顶棚处起到防火挡的作用,并作为墙面板与房屋的装饰材料提供支撑。主要结构构件(结构骨架)和次要结构构件(墙面板、楼面板和屋面板)共同作用,承受各种荷载,最后将荷载传至基础。这些密置的骨架构件既是结构的主要受力体系,又是内、外墙面和楼屋面面层的支撑构架,还为安装保温隔热层、穿越各种管线提供了空间。主要优点：是将楼盖和墙体分开建造,因此已建成的楼盖可以作为上部墙体施工时的工作平台,如图3图2 轻型竹结构墙体图3 二层楼盖施工现场3 轻型竹结构住宅结构体系概况第7页/共14页轻型竹结构的主要结构构件一般采用工

6、厂预制再搬运至现场拼装。为加快施工进度,墙体采用模块化设计,通常墙体可在工作平台上拼装,然后人工抬起就位,墙体骨架也可在工厂先拼装好,再搬运至施工现场就位,如图4所示。楼盖与屋顶轻型竹结构楼盖体系由间距不大于600mm的搁栅、楼面板和石膏板顶棚组成。底层楼盖周边由建筑物基础墙支承,楼板跨中由梁或柱支承。屋架安装：竹结构屋架节点采用的是成对布置的竹连接板。第1榀屋架的安装显得尤为重要,架在承重墙上安装定位后,屋架之间设置40mm 60mm木方作为永久支撑,从而保证屋架的侧向稳定。安装中要保证屋架的垂直度,如图5所示。图4 竖起墙体图5 屋架安装第8页/共14页屋面防水：屋面采用双重防水层。在屋面

7、板上用双层普通防水卷材/两毡三油0,其上铺设陶瓷瓦片,形成双重保护层,如图6所示。防水材料安装时,应从屋檐开始,由下往上铺设。沥青类屋面材料和陶瓷瓦是坡屋顶中使用最广泛的屋面材料。图6 铺设屋面防水材料构件连接轻型竹结构的构件与构件之间均以钢连接件通过钢钉或钢螺栓连接,如图7所示。这与传统木结构中的通过斗拱、榫接等不同,适合工业化加工和施工。图7 构件连接方法第9页/共14页设计方法运用竹结构的内外墙系统代替传统的砖或混凝土砌块内外墙,可以有效减轻建筑物的自重,从而减少由建筑物自重所产生的地震作用。同时在地震发生建筑物震动摇摆时,不会造成由于砌块填充墙的坠落造成人员伤亡。剪力墙和横隔层(即楼盖

8、、屋盖)形成的侧向力抵抗系统(LFRS)抵抗风荷载或地震作用产生的侧向力。楼屋盖和剪力强墙形成结构的主要抗侧力体系。水平地震作用通过横向水平构件即楼盖和屋盖传至每层剪力墙,每层剪力墙将所受地震作用传至底层剪力墙并传至基础,如图8所示。图8 轻型竹结构抗侧向力系统式中:C 为基底剪力系数;W为结构自重。采用UBC297规范 25,基底剪力V可以按式(2)计算。V=Cv IRTW 215Ca IR W(2)式中:Cv、Ca 和R为地震响应系数;I为结构重要度系数;T 为自振周期;CvI/RT 和215Ca I/R分别为由地震动速度或加速度决定的基底剪力系数。根据等效静力设计,结构基底剪力为 V=C

9、W(1)4 轻型竹结构房屋的抗震设计第10页/共14页5 示范建筑（a）第1栋示范建筑于2009年初在湖南大学土木工程学院完工,其建筑面积250m2,占地面积120m2,一层设置有起居室、厨房、两车位的车库、2个卫生间、餐厅、客厅及壁炉,二层设置有1个带卫生间的主卧、2个次卧、1个卫生间和1个娱乐平台。（b)在国际竹藤组织资助下,于2010年7 8月间在北京紫竹院公园建成了第2栋竹结构示范房并被用作竹产品展示和茶室。建筑面积为110m2,一层设有客厅、厨房,二层设有2个卧室1个卫生间。第11页/共14页6 二氧化碳排放讨论由于木材和竹材都是生物有机体,其组成的50%为碳元素,是碳的储藏库。CO

10、2能固定存储于砍伐后的竹材和木材中,直至材料终结其使用寿命为止。因此在竹材和木材的生产制造中,其总的碳平衡数为负值,即从大气中吸收了碳元素。而钢材、红砖和混凝土3种常用的建筑材料制造时却向大气中排放出大量的CO2、SO2和粉尘。研究发现,毛竹的固碳能力比一般的森林还要强。一公顷毛竹的年固碳量为5109t,是杉木的1146倍。经集约化经营,毛竹林年固碳能力提高1156倍。通过集约化经营的毛竹林,一公顷毛竹林年固碳能力可达12175t,相当于吸收二氧化碳46175t,相当于17个人一年的二氧化碳排放量。图11 采用不同材料建造100m2房屋所 排放的二氧化碳对比第12页/共14页谢谢！第13页/共14页感谢您的观看！第14页/共14页