一种可模块化应用的重型木基结构材

1.本实用新型涉及结构工程木建筑技术领域，尤其是涉及一种可模块化应用的重型木基结构材。


背景技术：

2.木材固碳效果好、节能可再生，木材制重型木基结构材是重要的绿色建材之一。类似层板胶合木等重型木基结构材的力学性能受层板材性影响较大。我国人工林虽然丰富，但材性较差，无法直接用做结构材。而类似单板层积材等重型木基结构材的力学性能受加工工艺和胶粘剂影响较大。通常外用结构性单板层积材采用耐候性较强的酚醛树脂胶粘剂，酚醛树脂固化性能较差，层板组坯时需要通过长时间加热加压处理。单板层积材厚度受限，一方面受加压设备的规格限制，板材过厚会影响层板组坯压制质量，降低单板层积材整体力学性能；另一方面，虽然酚醛树脂胶粘剂具有低烟低毒的优势，但大量胶粘剂的应用不利于绿色低碳建材的发展。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种可模块化应用的重型木基结构材，通过将单板层积材和木销合理结合，以单板层积材为层板，利用木销连接组合，形成大尺寸结构材。本实用新型的可模块应用的重型木基结构材可以有效解决重型木基结构材中层板尺寸受限和材性不足、以及较厚单板层积材加工困难和用胶量多的问题，利用单板层积材进一步加工得到层板可以减少层板尺寸限制、改善层板性能，增强重型木基结构材的力学性能，扩大单板层积材的工程应用，同时提高小径材和速生材的利用率。
4.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.本实用新型提供一种可模块化应用的重型木基结构材，所述重型木基结构材由端部组块和连接组块组成，或，由端部组块、连接组块和转换组块组成；
6.当重型木基结构材由端部组块和连接组块组成时，重型木基结构材的结构为：端部组块-连接组块；
7.当重型木基结构材由端部组块、连接组块和转换组块组成时，重型木基结构材的结构为：端部组块-连接组块-转换组块
‑……‑
转换组块-连接组块-端部组块，其中，
“……”
为若干交替设置的连接组块和转换组块。
8.在本实用新型的一个实施方式中，所述连接组块由层板单元和木销单元组成，包括第一连接组块和第二连接组块，
9.所述第一连接组块由第一层板单元和第一木销单元组成，所述第二连接组块由第二层板单元和第二木销单元组成；
10.所述端部组块选自第一层板单元或第二层板单元中的一种或两种；
11.转换组块由第三层板单元组成；
12.第一层板单元上设置有若干第一木销孔洞，第二层板单元上设置有若干第二木销
孔洞，第三层板单元上设置有若干第三木销孔洞；
13.第一层板单元由若干第一层板组成，第二层板单元由若干第二层板组成，第三层板单元由若干第三层板组成；第一木销单元由若干第一木销组成，与第一木销孔洞及第三木销孔洞相匹配，第二木销单元由若干第二木销组成，与第二木销孔洞和第三木销孔洞相匹配。
14.在本实用新型的一个实施方式中，所述单板的厚度为2-3mm，层板单元的厚度为20-60mm。
15.在本实用新型的一个实施方式中，连接组块的加工方法如下：
16.(s1)磨边处理：将单板(小径材单板或速生材单板)旋切至厚度为2-3mm，然后利用斜磨机对其进行磨边处理；
17.(s2)单面施胶处理：步骤(s1)完成后，采用酚醛树脂胶粘剂对单板进行单面施胶，施胶后陈放处理；
18.(s3)加压处理：步骤(s2)完成后，将10-20层单板顺纹组坯后依次进行预压、冷压和热压处理，然后对单板进行养护处理，得到单板层积材；
19.(s4)锯切处理：步骤(s3)完成后，利用截料锯对单板层积材进行锯切处理，得到预处理层板单元(若干层板叠加)；
20.(s5)开孔处理：步骤(s4)完成后，利用支罗钻对预处理层板单元进行开孔处理，并保证相邻孔洞间距相等，得到层板单元；
21.(s6)组装：步骤(s5)完成后，将干燥后的木销单元利用液压机(也可以为木锤)分别插入层板单元的孔洞中，进行组装，得到连接组块。
22.在本实用新型的一个实施方式中，相邻第一木销孔洞之间的间距相等，相邻第二木销孔洞之间的间距相等，相邻第三木销孔洞之间的间距相等。
23.在本实用新型的一个实施方式中，第三木销孔洞的个数等于第一木销孔洞和第二木销孔洞数量的加和。
24.在本实用新型的一个实施方式中，沿重型木基结构材的厚度方向，第一木销孔洞与第二木销孔洞交错分布。
25.在本实用新型的一个实施方式中，所述第一层板单元、第二层板单元、第三层板单元的长度、宽度以及厚度均相等；
26.所述第一木销单元和第二木销单元的长度相同，直径相同。
27.在本实用新型的一个实施方式中，当重型木基结构材由端部组块和连接组块组成时；
28.重型木基结构材的结构为：第一层板单元-第一木销单元-第一层板单元，或，第二层板单元-第二木销单元-第二层板单元；
29.根据实际尺寸需求，确定各组块的数量；
30.根据承重等要求，设计层板(第一层板或第二层板)和木销(第一木销或第二木销)，包括层板(第一层板或第二层板)尺寸和数量、预钻孔直径(d0)和间距(n1)、以及木销(第一木销或第二木销)直径(d)和长度(l)等。
31.在本实用新型的一个实施方式中，所述第一木销单元中第一木销的长度是第一层板单元厚度的2倍，直径低于第一层板单元的厚度；
32.所述第二木销单元中第二木销的长度是第二层板单元厚度的2倍，直径低于第二层板单元的厚度。
33.在本实用新型的一个实施方式中，当重型木基结构材由端部组块、连接组块和转换组块组成时；
34.当端部组块为第一层板单元时，与其相邻的连接组块为第一连接组块；
35.当端部组块为第二层板单元时，与其相邻的连接组块为第二连接组块；
36.转换组块的两侧分别为第一连接组块和第二连接组块；
37.根据承重等要求，设计层板(第一层板、第二层板和第三层板)和木销(第一木销和第二木销)，包括层板(第一层板、第二层板和第三层板)尺寸和数量、预钻孔直径(d0)和间距(n1或n2)、以及木销(第一木销和第二木销)直径(d)和长度(l)等。
38.在本实用新型的一个实施方式中，所述第一木销单元中第一木销的长度是第一层板单元厚度的3倍，直径低于第一层板单元的厚度；
39.所述第二木销单元中第二木销的长度是第二层板单元厚度的3倍，直径低于第二层板单元的厚度。
40.在本实用新型的一个实施方式中，为了便于加工，木销(第一木销和第二木销)长度(l)不宜超过木销直径(d)的20倍；
41.为便于加工安装，第一层板单元、第二层板单元和第三层板单元的长度(l)、宽度(t)和厚度(h)，以及预钻孔直径(d0)和边距(a)均一致。
42.在本实用新型中，第三层板单元用于连接第一层板单元和第二层板单元，且避免木销(第一木销和第二木销)过长；第三木销孔洞的位置是第一木销孔洞和第二木销孔洞的并集。
43.综上所述，本实用新型提出了一种可模块化应用的重型木基结构材。该重型木基结构材由小径材制的单板层积材与木销构成。利用单板层积材做层板可以减少层板尺寸限制、改善层板材性，通过木销连接一定数量的层板形成大尺寸结构材可以解决较厚单板层积材加工困难和用胶量多的问题。重型木基结构材采用模块化设计应用，本实用新型通过将单板层积材和木销合理结合，可以有效解决重型木基结构材中层板尺寸受限和材性不足、以及较厚单板层积材加工困难等问题，从而增强重型木基结构材的力学性能，扩大单板层积材的工程应用，同时提高小径材和速生材的利用率。
44.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
45.(1)本实用新型利用单板层积材做层板可以减少层板尺寸限制、改善层板材性，从而增强重型木基结构材的力学性能，同时提高小径材和速生材的利用率。
46.(2)本实用新型通过将单板层积材和木销合理结合，以单板层积材为层板，采用木销连接组合，可以形成大尺寸结构材，解决较厚单板层积材加工困难和用胶量多的问题，从而扩大单板层积材的工程应用。
47.(3)本实用新型以端部组块、连接组块和转换组块为基础，根据具体使用方式对其进行设计组合，进一步提高了重型木基结构材的预制化程度。
附图说明
48.图1为一种可模块化应用的重型木基结构材中层板单元和木销单元的结构示意
图；
49.图2为一种可模块化应用的重型木基结构材中连接组块的加工示意图；
50.图3为木梁的三维结构组合示意图；
51.图4为木梁的三维结构拆分示意图；
52.图5为木楼板的三维结构组合示意图；
53.图6为木楼板的三维结构拆分示意图；
54.图7为木楼板的俯视图(层板单元)。
55.图8为木楼板的俯视图(木销单元)。
56.图9为一种可模块化应用的重型木基结构材中第一层板单元、第二层板单元和和第三层板单元及其分解结构示意图；
57.图10为一种可模块化应用的重型木基结构材中第一木销单元和第二木销单元及其分解结构示意图；
58.图11为一种可模块化应用的重型木基结构材中第一层板单元、第二层板单元和第三层板单元的正视图和左视图；
59.图12为一种可模块化应用的重型木基结构材中第一木销的三维示意图；
60.图中标号：1、层板单元；2、木销单元；3、单板层积材；4、单板；5、酚醛树脂胶粘剂；6、层板；
61.11、第一层板单元；12、第一木销孔洞；13、第二层板单元；14、第二木销孔洞；15、第三层板单元；16、第三木销孔洞；111、第一层板；131、第二层板；151、第三层板；
62.21、第一木销单元；22、第一木销；23、第二木销单元；24、第二木销；
63.e1、斜磨机；e2、热压机；e3、截料锯；e4、支罗钻；e5、液压机。
具体实施方式
64.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
65.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
66.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
67.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
68.实施例1
69.本实施例提供一种连接组块及其组装方式。
70.一种连接组块，如图1所示，连接组块包括层板单元1和木销单元2，层板单元1上设置有若干木销孔洞用于容纳木销单元2；
71.连接组块的组装方法如图2所示，具体包括以下步骤：
72.(s1)磨边处理：将单板4(小径材单板或速生材单板)旋切至厚度为2-3mm，然后利用斜磨机e1对其进行磨边处理；
73.(s2)单面施胶处理：步骤(s1)完成后，采用酚醛树脂胶粘剂5对单板4进行单面施胶，施胶量控制在250-300g/m2，为使酚醛树脂胶粘剂5充分渗入、施胶后陈放约30min；
74.(s3)加压处理：步骤(s2)完成后，将10-20层(控制其厚度为20-60mm)单板4顺纹组坯后依次进行预压、冷压，然后用热压机e2对其热压处理，然后对单板4进行养护处理，养护时间为40-50min，得到单板层积材3；其中，热压前进行预压和冷压处理旨在确保单板4之间的酚醛树脂胶粘剂5分布均匀；
75.(s4)锯切处理：步骤(s3)完成后，利用截料锯e3对单板层积材3进行锯切处理，得到预处理层板单元1(若干层板6叠加)；
76.(s5)开孔处理：步骤(s4)完成后，利用支罗钻e4对预处理层板单元1进行开孔处理，并保证相邻孔洞间距相等，得到层板单元1；
77.(s6)组装：步骤(s5)完成后，将干燥后的木销单元2利用液压机e5(也可以为木锤)分别插入层板单元1的孔洞中，进行组装，得到连接组块。
78.实施例2
79.本实施例提供一种可模块化应用的重型木基结构材。
80.一种可模块化应用的重型木基结构材，如图3-12所示，重型木基结构材由端部组块和连接组块组成，或，由端部组块、连接组块和转换组块组成；
81.当重型木基结构材由端部组块和连接组块组成时，重型木基结构材的结构为：端部组块-连接组块；当重型木基结构材由端部组块、连接组块和转换组块组成时，重型木基结构材的结构为：端部组块-连接组块-转换组块
‑……‑
转换组块-连接组块-端部组块，其中，
“……”
为若干交替设置的连接组块和转换组块。
82.连接组块由层板单元1和木销单元2组成，包括第一连接组块和第二连接组块，第一连接组块由第一层板单元11和第一木销单元21组成，第二连接组块由第二层板单元13和第二木销单元23组成；端部组块选自第一层板单元11或第二层板单元13中的一种或两种；转换组块由第三层板单元15组成；
83.第一层板单元11上设置有若干第一木销孔洞12，第二层板单元13上设置有若干第二木销孔洞14，第三层板单元15上设置有若干第三木销孔洞16；第一层板单元11由若干第一层板111组成，第二层板单元13由若干第二层板131组成，第三层板单元15由若干第三层板151组成；第一木销单元21由若干第一木销22组成，与第一木销孔洞12及第三木销孔洞16相匹配，第二木销单元23由若干第二木销24组成，与第二木销孔洞14和第三木销孔洞16相匹配；相邻第一木销孔洞12之间的间距相等，相邻第二木销孔洞14之间的间距相等，相邻第三木销孔洞16之间的间距相等；第三木销孔洞16的个数等于第一木销孔洞12和第二木销孔洞14数量的加和；沿重型木基结构材的厚度方向，第一木销孔洞12与第二木销孔洞14交错
分布；第一层板单元11、第二层板单元13、第三层板单元15的长度、宽度以及厚度均相等；第一木销单元21和第二木销单元23的长度相同，直径相同。
84.进一步的，如图3、图4、图9、图10和图12所示，当重型木基结构材由端部组块和连接组块组成时，此时为木梁结构；
85.重型木基结构材的结构为：第一层板单元11-第一木销单元21-第一层板单元11，或，第二层板单元13-第二木销单元23-第二层板单元13；
86.根据承重等要求，设计层板(第一层板111或第二层板131)和木销(第一木销22或第二木销24)，包括层板(第一层板111或第二层板131)尺寸和数量、预钻孔直径(d0)和间距(n1)、以及木销(第一木销22或第二木销24)直径(d)和长度(l)等；其中，第一木销22的长度是第一层板单元11厚度的2倍，直径低于第一层板单元11的厚度；第二木销24的长度是第二层板单元13厚度的2倍，直径低于第二层板单元13的厚度；
87.进一步的，如图5-12所示，当重型木基结构材由端部组块、连接组块和转换组块组成时，此时为木楼板结构；
88.当端部组块为第一层板单元11时，与其相邻的连接组块为第一连接组块；
89.当端部组块为第二层板单元13时，与其相邻的连接组块为第二连接组块；
90.转换组块的两侧分别为第一连接组块和第二连接组块；
91.根据承重等要求，设计层板(第一层板111、第二层板131和第三层板151)和木销(第一木销22和第二木销24)，包括层板(第一层板111、第二层板131和第三层板151)尺寸和数量、预钻孔直径(d0)和间距(n1或n2)、以及木销(第一木销22和第二木销24)直径(d)和长度(l)等；
92.进一步的，三种层板单元1规格除预钻孔间距和端距不同外，层板长度l、宽度t和厚度h，以及预钻孔直径和边距均一致，其中a不小于1.5d；第一层板单元11的预钻孔间距和端距分别为m1和n1，第二层板单元13的预钻孔间距和端距分别为m2和n1，第三层板单元15的预钻孔间距和端距分别为m1和n2，其中m2＝m1+n2、n1＝2
×
n2、m1和m2均不小于7d、n1和n2均不小于4d；第一木销单元21中第一木销22的长度是第一层板单元11厚度的3倍，直径低于第一层板单元11的厚度；第二木销单元23中第二木销24的长度是第二层板单元13厚度的3倍，直径低于第二层板单元13的厚度；
93.为了便于加工，木销(第一木销22和第二木销24)长度(l)不宜超过木销直径(d)的20倍；为便于加工安装，第一层板单元11、第二层板单元13和第三层板单元15的长度(l)、宽度(t)和厚度(h)，以及预钻孔直径(d0)和边距(a)均一致；第三层板单元15用于连接第一层板单元11和第二层板单元13，且避免木销(第一木销22和第二木销24)过长；第三木销孔洞16的位置是第一木销孔洞12和第二木销孔洞14的并集。
94.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的解释，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，所述重型木基结构材由端部组块和连接组块组成，或，由端部组块、连接组块和转换组块组成；当重型木基结构材由端部组块和连接组块组成时，重型木基结构材的结构为：端部组块-连接组块；当重型木基结构材由端部组块、连接组块和转换组块组成时，重型木基结构材的结构为：端部组块-连接组块-转换组块
‑……‑
转换组块-连接组块-端部组块，其中，
“……”
为若干交替设置的连接组块和转换组块。2.根据权利要求1所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，所述连接组块由层板单元(1)和木销单元(2)组成，包括第一连接组块和第二连接组块，所述第一连接组块由第一层板单元(11)和第一木销单元(21)组成，所述第二连接组块由第二层板单元(13)和第二木销单元(23)组成；所述端部组块选自第一层板单元(11)或第二层板单元(13)中的一种或两种；转换组块由第三层板单元(15)组成；第一层板单元(11)上设置有若干第一木销孔洞(12)，第二层板单元(13)上设置有若干第二木销孔洞(14)，第三层板单元(15)上设置有若干第三木销孔洞(16)；第一层板单元(11)由若干第一层板(111)组成，第二层板单元(13)由若干第二层板(131)组成，第三层板单元(15)由若干第三层板(151)组成；第一木销单元(21)由若干第一木销(22)组成，与第一木销孔洞(12)及第三木销孔洞(16)相匹配，第二木销单元(23)由若干第二木销(24)组成，与第二木销孔洞(14)和第三木销孔洞(16)相匹配。3.根据权利要求2所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，相邻第一木销孔洞(12)之间的间距相等，相邻第二木销孔洞(14)之间的间距相等，相邻第三木销孔洞(16)之间的间距相等。4.根据权利要求3所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，第三木销孔洞(16)的个数等于第一木销孔洞(12)和第二木销孔洞(14)数量的加和。5.根据权利要求4所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，沿重型木基结构材的厚度方向，第一木销孔洞(12)与第二木销孔洞(14)交错分布。6.根据权利要求5所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，所述第一层板单元(11)、第二层板单元(13)、第三层板单元(15)的长度、宽度以及厚度均相等；所述第一木销单元(21)和第二木销单元(23)的长度相同，直径相同。7.根据权利要求6所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，当重型木基结构材由端部组块和连接组块组成时；重型木基结构材的结构为：第一层板单元(11)-第一木销单元(21)-第一层板单元(11)，或，第二层板单元(13)-第二木销单元(23)-第二层板单元(13)。8.根据权利要求7所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，所述第一木销单元(21)中第一木销(22)的长度是第一层板单元(11)厚度的2倍；所述第二木销单元(23)中第二木销(24)的长度是第二层板单元(13)厚度的2倍。9.根据权利要求8所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，当重型木基结构材由端部组块、连接组块和转换组块组成时；当端部组块为第一层板单元(11)时，与其相邻的连接组块为第一连接组块；
当端部组块为第二层板单元(13)时，与其相邻的连接组块为第二连接组块；转换组块的两侧分别为第一连接组块和第二连接组块。10.根据权利要求9所述的一种可模块化应用的重型木基结构材，其特征在于，所述第一木销单元(21)中第一木销(22)的长度是第一层板单元(11)厚度的3倍；所述第二木销单元(23)中第二木销(24)的长度是第二层板单元(13)厚度的3倍。

技术总结
本实用新型涉及结构工程木建筑技术领域，尤其是涉及一种可模块化应用的重型木基结构材。所述重型木基结构材由端部组块和连接组块组成，或，由端部组块、连接组块和转换组块组成；当重型木基结构材由端部组块和连接组块组成时，重型木基结构材的结构为：端部组块-连接组块；当重型木基结构材由端部组块、连接组块和转换组块组成时，重型木基结构材的结构为：端部组块-连接组块-转换组块


技术研发人员：付海燕 何敏娟 李征
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/9/20