全预应力拼装的正交胶合竹板-墙建筑结构体系及其施工方法
阅读说明：本技术 全预应力拼装的正交胶合竹板-墙建筑结构体系及其施工方法 (Full-prestress assembled orthogonal glued bamboo board-wall building structure system and construction method thereof ) 是由 吕清芳 刘文龙 卢宇杰 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种全预应力拼装的正交胶合竹板-墙建筑结构体系及其施工方法,正交胶合竹板-墙建筑结构体系包括CLB横向墙体,CLB纵向墙体,CLB楼板,预应力筋,锚固钢板,基础,支承件,剪力件。所述CLB横向墙体、CLB纵向墙体以及CLB楼板相互之间通过预应力筋连接,CLB横向墙体、CLB纵向墙体与基础也通过预应力筋连接。本发明通过全预应力拼装,充分实现了预制化和装配化,是一种绿色环保、抗震性能良好的建筑结构体系。(The invention discloses a full-prestress assembled orthogonal glued bamboo board-wall building structure system and a construction method thereof. The CLB transverse wall body, the CLB longitudinal wall body and the CLB floor slab are connected through prestressed tendons, and the CLB transverse wall body, the CLB longitudinal wall body and the foundation are also connected through the prestressed tendons. The invention fully realizes prefabrication and assembly through full prestress assembly, and is a building structure system with environmental protection and good earthquake resistance.)
技术领域
本发明涉及一种全预应力拼装的建筑结构体系及其施工方法，特别是涉及一种全预应力拼装的正交胶合竹板-墙建筑结构体系构造的技术，属于土木工程技术领域。
背景技术
竹材具有生长速度快，生长周期短，能够吸收二氧化碳的优点，属于快速可再生资源，在我国分布广泛，作为建筑材料已具有悠久的历史。竹材的力学性能良好，比强度高于木材和普通钢材，而且变形能力强，具有较好的弹性和韧性，在经历较大荷载后残余变形较小。但传统竹结构主要用原竹作为结构材，由于原竹材料内中空，自身的直径和长度有限且不规则，大大局限了使用范围；原竹的各向异性造成节点复杂；原竹之间存在缝隙导致保温隔热功能差，居住使用感不佳；原竹材料建造的房屋具有极大的随机性，技术含量低。
为弥补原竹的固有缺陷，现代竹结构采用竹重组材等工程竹材建造，重组竹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，再经干燥、施胶、组胚成型后热压而成的工程竹材，具有强度高、截面规则等特点。但重组竹的加工过程中没有打乱竹材的纤维排列方向，其各向异性的缺陷仍然没有得到改善。此外，现代竹结构中常采用钢夹板螺栓节点、钢连接件与螺栓组合节点、钢套筒连接节点等构件连接形式，此类连接带来了施工步骤复杂，截面削弱较大，受力机理不明确等多种问题，无法兼顾快速装配特性和良好的受力性能。
发明内容
技术问题：为解决现有技术中重组竹各向异性特征及现代竹结构无法实现快速装配及优秀受力性能的问题，本发明的目的之一是提供一种全预应力拼装的正交胶合竹板-墙建筑结构体系，其具有绿色环保、施工方便、能快速装配等优点。本发明的目的之二是提供一种全预应力拼装的正交胶合竹板-墙建筑结构体系的施工步骤。
技术方案：
一种全预应力拼装的正交胶合竹板-墙建筑结构体系，包括基础、设置在基础上方的墙体、设置在基础上方并处于墙体内预设层高位置处的楼板，墙体包括沿着基础横向布置的横向墙体以及沿着基础纵向布置的纵向墙体，还包括预应力筋、锚固钢板、支承件以及剪力件；其中：
所述预应力筋，包括竖向预应力筋、楼板预应力筋以及纵横墙连接预应力筋；
所述锚固钢板，包括竖向锚固钢板、楼板锚固钢板以及纵横墙锚固钢板；
所述横向墙体、纵向墙体、楼板均为通长的预制正交胶合竹板结构，所述横向墙体记为CLB横向墙体，所述纵向墙体记为CLB纵向墙体，所述楼板记为CLB楼板；
CLB横向墙体沿着竖向贯通预设有竖向预应力筋孔道a；CLB纵向墙体分别沿着竖向贯通预设有竖向预应力筋孔道b、沿着横向贯通预设有纵横墙预应力筋孔道；
CLB楼板贯通预设有楼板预应力筋孔道；楼板预应力筋孔道包括两类，其中一类为横向楼板预应力筋孔道，沿着CLB楼板的横向贯通设置；另一类则为纵向楼板预应力筋孔道，沿着CLB楼板的纵向贯通设置；
各竖向预应力筋的一端锚固于基础中，另一端则对应地穿过竖向预应力筋孔道a或竖向预应力筋孔道b后，于置放在相应的CLB横向墙体/ CLB纵向墙体上方的竖向锚固钢板锚固；
纵横墙连接预应力筋布置在纵横墙预应力筋孔道中，且纵横墙连接预应力筋的两端均依次穿出纵横墙预应力筋孔道、CLB横向墙体后，与置于CLB横向墙体外侧的纵横墙锚固钢板锚固；
楼板预应力筋布置在楼板预应力筋孔道中，且布置于横向楼板预应力筋孔道中的楼板预应力筋，两端均依次穿出楼板预应力筋孔道、CLB横向墙体后，与置于CLB横向墙体外侧的楼板锚固钢板锚固，布置于纵向楼板预应力筋孔道中的楼板预应力筋孔道，两端均依次穿出楼板预应力筋孔道、CLB纵向墙体后，与置于CLB纵向墙体外侧的楼板锚固钢板锚固；
所述的剪力件，设置在基础与墙体之间的拼合位置处。
优选地，预制正交胶合竹板结构包括重组竹单板以及胶层，通过胶层胶合拼装呈正交布置的重组竹单板后冷压成型。
优选地，预制正交胶合竹板结构中重组竹单板的层数为奇数，且CLB横向墙体的最外层重组竹单板a及CLB纵向墙体的最外层重组竹单板b的纹路均垂直于地面。
优选地，所述CLB横向墙体及CLB纵向墙体还布置有防火保护层、保温层、防水层以及隔声层；防火保护层采用防火石膏板，通过木制或金属制的龙骨经由膨胀螺栓与墙体基层直接连接；隔声层与保温层设置在石膏板面层与墙体基层中间，保温层采用填充矿棉纤维制成；墙体基层为所述的预制正交胶合竹板结构。
优选地，竖向预应力筋孔道b以及纵横墙预应力筋孔道在CLB纵向墙体内分层错开布置，且竖向预应力筋孔道b布置于CLB纵向墙体的中心，纵横墙预应力筋孔道对称布置于CLB纵向墙体中心的两侧。
优选地，CLB楼板内部的横向楼板预应力筋孔道、纵向楼板预应力筋孔道分层错开布置。
优选地，支承件、CLB横向墙体、CLB纵向墙体以及CLB楼板通过螺栓连接，支承件布置的密度根据实际承载力要求计算得出。
优选地，支承件为支承角钢或者钢牛腿。
优选地，所述墙体在预设层高位置处的外侧，于CLB横向墙体和CLB纵向墙体的交接位置处，设置有外包角钢。
本发明的另一个技术目的是提供一种上述的全预应力拼装的CLB板-墙建筑结构体系的施工方法，包括如下施工步骤：
步骤一、在基础浇筑时，预埋预应力管道和锚具；后将竖向预应力筋锚固进基础，浇灌混凝土；
步骤二、待基础养护达到承载力要求之后，将竖向预应力筋穿入对应位置处的CLB横向墙体、CLB纵向墙体并吊装至指定位置，张拉竖向预应力筋以初步固定CLB横向墙体、CLB纵向墙体，布置剪力件并与CLB横向墙体、CLB纵向墙体以及基础连接；
步骤三、将支承件安装到指定高度并采用螺栓固定，接着将CLB楼板吊装至指定高度并放置在支承件上，并张拉楼板预应力筋；随后穿入纵横墙预应力筋并张拉锚固，以连接CLB横向墙体与CLB纵向墙体；
步骤四、在墙体外侧安装外包角钢，以连接CLB横向墙体和CLB纵向墙体。
有益效果：
与传统技术和现有技术相比：
本发明采用的是全预应力连接，通过预留孔洞无粘结穿入预应力筋张拉，为干连接，并且楼板墙体都是预制吊装，简化了施工步骤，提高了装配效率。
本发明采用的墙体均是同一材质，其弹性模量等力学参数一致，故整体结构在荷载作用下可实现变形协调。
本发明楼板和墙板均采用正交胶合竹板，其采用正交组胚胶合的方式，克服了原竹的各向异性的缺陷，使得两个主轴方向的力学性能趋于一致，保证结构安全性。
（4）本发明采用全预应力拼装的连接方式，实现了结构刚度自适应特征，即在地震作用下，随着CLB墙张开闭合，结构通过改变自身的刚度，使其自振周期增大，减小地震响应，实现了良好的抗震性能。
附图说明
图1是本实施例1的整体示意图；
图2是本实施例1的CLB横向墙体示意图；
图3是本实施例1的A-A截面图；
图4是本实施例1的CLB纵向墙体示意图；
图5是本实施例1的B-B截面图；
图6是本实施例1的CLB楼板的截面图；
图7是本实施例1的CLB墙体和CLB楼板连接处示意图；
图8是本实施例1的CLB横向墙体和CLB纵向墙体连接处示意图；
图9是本实施例1的CLB墙体与基础连接示意图；
图10是本实施例2的牛腿示意图；
图11是本实施例2的CLB墙体和CLB楼板连接处示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细描述。
实施例1：
如图1-图9所示，一种全预应力拼装的正交胶合竹（Cross-laminated bamboo，以下简称CLB）板-墙建筑结构体系，包括CLB横向墙体1，CLB纵向墙体2，CLB楼板3，预应力筋4，锚固钢板5，基础6， 支承件7，剪力件8。支承件7为支承角钢。
所述CLB横向墙体1包含重组竹单板a1-1、胶层a1-2及竖向预应力筋孔道a1-3。所述CLB纵向墙体2包含重组竹单板b2-1、胶层b2-2、竖向预应力筋孔道b2-3以及纵横墙预应力筋孔道2-4，竖向预应力筋孔道b2-3以及纵横墙预应力筋孔道2-4在CLB纵向墙体2内相互错开布置。所述CLB楼板3包含重组竹单板c3-1、胶层c3-2及楼板预应力筋孔道3-3。楼板预应力筋孔道3-3包括两类，其中一类为横向楼板预应力筋孔道，沿着CLB楼板3的横向贯通设置；另一类则为纵向楼板预应力筋孔道，沿着CLB楼板3的纵向贯通设置，纵向楼板预应力筋孔道、横向楼板预应力筋孔道在CLB楼板3内需合理分层错开布置，防止内部两方向楼板预应力筋4-2相互接触。所述预应力筋4包括竖向预应力筋4-1，楼板预应力筋4-2以及纵横墙连接预应力筋4-3。所述锚固钢板5包括竖向锚固钢板5-1，楼板锚固钢板5-2以及纵横墙锚固钢板5-3。所述竖向预应力筋4-1布置于竖向预应力筋孔道a1-3和竖向预应力筋孔道b2-3内部，并在墙体顶部竖向锚固钢板5-1处以及基础6内部锚固，以将CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2与基础6连接成整体。所述支承角钢固定于CLB横向墙体1和CLB纵向墙体2内侧，CLB楼板3搁置于支承角钢上，楼板预应力筋4-2分为两部分，其中一部分楼板预应力筋4-2布置于横向楼板预应力筋孔道中，另一部分则布置于纵向楼板预应力筋孔道内，使得楼板预应力筋4-2的轴线方向可以分别垂直于CLB横向墙体1和CLB纵向墙体2，布置于横向楼板预应力筋孔道内部的楼板预应力筋4-2，穿过CLB纵向墙体2后，与CLB纵向墙体2外侧楼板锚固钢板5-2处锚固，布置于纵向楼板预应力筋孔道内部的楼板预应力筋4-2，穿过CLB横向墙体1后，与在CLB横向墙体1外侧的楼板锚固钢板5-2处锚固，从而将CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2和CLB楼板3连接成整体。所述纵横墙预应力筋4-3布置于纵横墙预应力筋孔道2-4内部，并在CLB横向墙体1外侧的纵横墙锚固钢板5-3处锚固，以连接CLB横向墙体1和CLB纵向墙体2。所述剪力件8固定于CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2底部，和基础6通过预埋螺栓连接，提供抗剪及抗拔承载力。
重组竹单板a1-1、重组竹单板b2-1及重组竹单板c3-1均选用毛竹制成的重组竹规格材制成，重组竹单板a1-1正交布置并用间苯二酚进行胶合拼装、冷压，制成最终的CLB横向墙体1；类似的，重组竹单板b2-1、重组竹单板c3-1正交布置并用间苯二酚进行胶合拼装、冷压，制成最终的CLB纵向墙体2及CLB楼板3。间苯二酚对应地形成所述的胶层a1-2、胶层b2-2、胶层c3-2。
CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2及CLB楼板3中重组竹单板a1-1、重组竹单板b2-1及重组竹单板c3-1的层数应为奇数，且层数应根据实际承载力要求确定。CLB横向墙体1中最外层重组竹单板a1-1及CLB纵向墙体2中最外层重组竹单板b2-1的纹路应垂直于地面。
当CLB横向墙体1及CLB纵向墙体2作为建筑外墙时，还需布置防火保护层、保温层、防水层、隔声层等附加构造层次。防火保护层可采用防火石膏板，通过木制或金属制的龙骨经由膨胀螺栓与墙体基层直接连接；隔声层与保温层设置在石膏板面层与墙体基层中间，可采用填充矿棉纤维作为保温材料，以形成所述的保温层。墙体基层即上述的由胶液间苯二酚胶合呈正交布置的重组竹单板后，进行冷压成型所获得的通长的预制正交胶合竹板结构。
竖向预应力筋孔道b2-3以及纵横墙预应力筋孔道2-4需合理分层错开布置，竖向预应力筋孔道b2-3布置于墙体中心，纵横墙预应力筋孔道2-4对称布置于墙体中心两侧。
预应力筋4布置的密度以及预应力的大小需根据实际建筑承载力、构造要求以及各构件变形能力确定，在满足建筑功能需求的同时防止墙体和楼板在预应力作用下变形过大。
支承角钢、CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2以及CLB楼板3通过螺栓连接，支承角钢布置的密度根据实际承载力要求计算得出。
CLB横向墙体1和CLB纵向墙体2除使用纵横墙预应力筋4-3连接外，还可使用外包角钢9在预设层高处连接CLB横向墙体1和CLB纵向墙体2，辅助纵横墙预应力筋4-3连接CLB横向墙体1和CLB纵向墙体2，提高结构整体性。
本发明还提供了上述全预应力拼装的CLB板-墙建筑结构体系，包括如下步骤：
在基础6浇筑时，预埋预应力管道和锚具。后将竖向预应力筋4-1锚固进基础，浇灌混凝土。待基础6养护达到承载力要求之后，将竖向预应力筋4-1穿入CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2并吊装至指定位置，张拉竖向预应力筋4-1以初步固定CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2，布置剪力件8并与CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2以及基础6连接。再将支承角钢安装到指定高度并采用螺栓固定，接着将CLB楼板3吊装至指定高度放置在支承角钢上，并张拉楼板预应力筋4-2。随后穿入纵横墙预应力筋4-3并张拉锚固，连接CLB横向墙体1与CLB纵向墙体2。最后采用外包角钢9连接CLB横向墙体1和CLB纵向墙体2。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处，仅在于，采用的支承件为钢牛腿，其余部分与实施例1相同。如图10、图11所示，钢牛腿和CLB横向墙体1、CLB纵向墙体2以及CLB楼板3通过螺栓连接，钢牛腿固定于CLB横向墙体1和CLB纵向墙体2内侧，CLB楼板3搁置于钢牛腿上。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：抗震型房屋建筑施工方法