一种木拱梁的胶合设备和方法

技术领域

本发明属于装配式建筑工程技术领域，尤其涉及一种木拱梁的胶合设备和方法。

背景技术

随着建筑业的不断发展，装配式建筑越来越受到社会关注及应用。而现代木结构大部分都是采用工厂预制装配，现场进行组装的方式。其中，木拱结构具有优秀的结构形式美感，拱呈曲面形状，在外力的作用下，拱内弯矩降低到最小限度，主要内里变为轴向压力，应力分布均匀，能充分利用材料强度。拱结构逐渐成为建筑美学的一种重要表现。

但木拱的应用弧度是一个不确定数据，目前没有能自动生产胶合各类半径的木拱，为了解决这类问题，有必要研发出一种非标的木拱生产设备和生产方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种木拱梁的胶合设备和方法，其可以满足非标木拱梁的生产要求，还可以进行木拱梁弧度的范围调节，满足建筑的多种形态需求。

本发明是这样实现的，一种木拱梁的胶合设备，包括主机工作台、平台支撑、液压装置、液压装置安装座和立柱，所述主机工作台的外侧端与所述平台支撑采用螺栓进行固定，所述主机工作台能根据作业要求，调整其高度位置；所述主机工作台上开设有多排同圆心并沿径向间隔分布的定位孔；

多根所述立柱根据木拱梁的外形沿周向方向间隔分布，并采用螺栓与所述主机工作台的定位孔连接固定，每根所述立柱均配置有一个与其沿径向方向间隔分布的所述液压装置，所述液压装置安装在所述液压装置安装座上，所述液压装置安装座采用螺栓与所述主机工作台的定位孔连接固定；

多根所述立柱与多个所述液压装置之间的间隙构成木拱梁的安放空间，多个所述液压装置同时工作，能由沿径向方向顶压木拱梁，使木拱梁弯曲成型为大角度的圆拱梁。

进一步的，所述主机工作台包括多根沿周向间隔分布的H型钢，所述定位孔开设在所述H型钢的顶部；每根所述H型钢的外侧端的底部均固定有一个所述平台支撑，每根所述H型钢的内侧端均配置有一个所述立柱和液压装置。

进一步的，所述液压装置安装座开设有竖向滑槽，所述液压装置以可滑动方式安装在所述液压装置安装座上，所述液压装置通过沿所述竖向滑槽上下滑动实现高度位置调节。

进一步的，还包括加压板，所述加压板穿过木拱梁，其两端分别与所述立柱和液压装置紧固连接。

进一步的，还包括液压系统支座和用于监测木拱梁所受压力的液压表，所述液压表固定在所述液压系统支座上，所述液压装置通过油路系统与所述液压表连接。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种上述的木拱梁胶合设备实现木拱梁胶合的方法，包括以下步骤：

S1、木拱梁层板拼压参数化：

针对需制造的目标木拱梁，采用计算机软件，计算分析出目标木拱梁层板的最优尺寸、压力方向及受力布置位置；

S2、木拱梁胶合设备研发及安装：

根据目标木拱梁的形状及参数化设计的受力点，进行木拱梁胶合设备研发，采用三维设计软件制图并出具深加工图纸及模型；同时根据木结构的强度等级，选用能满足设计强度值的液压装置；

按照图纸要求先安装主机工作台，按照图纸要求180度进行布置，采用车间行吊进行整体安装；接着安装立柱，立柱与主机工作台可靠连接，最后安装液压装置；

S3、木拱梁胶合生产：

将木拱梁层板按设计要求的厚度，施加胶水后放入木拱梁胶合设备，用连接板将木拱梁层板上的支点与立柱进行连接，满足条件后进行加压处理，保压一定时间；

S4、弧梁胶合木检测：

木拱梁卸压后，放置一段时间后进行性能检测，满足设计参数要求后，即获得所需弧度的木拱梁。

进一步的，所述步骤S2中的液压装置的安装步骤包括以下步骤：

运用主压力油路、副充液油路和泄压控制油路的相互连通实现压板的下降、加压、保压、补压、泄压和压板上升六种工作状态。

进一步的，所述液压装置的安装步骤还包括以下步骤：

将液压装置的相关油路系统与液压表进行连接，通过液压表进行压力数据监测。

进一步的，所述步骤S3中的木拱梁胶合生产具体包括以下步骤：

将多个立柱按目标木拱梁的外形定位并安装在主机工作台上，然后用测量模板进行尺寸检查，将液压装置安装座安装在主机工作台上相应的位置，并在液压装置安装座上安装液压装置，将木拱梁层板进行涂胶后放置于立柱与液压装置之间，并紧靠立柱；

安装加压板穿过木拱梁层板与液压装置连接，逐步开始加压，让木拱梁层板的外形与立柱紧紧贴合成型；

观察液压表，待满足压力值时停止加压，保压时间8～24h，然后进行液压装置的卸载，即完成所需弧度的木拱梁胶合生产。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明提供的木拱梁胶合设备，包括主机工作台、平台支撑、液压装置、液压装置安装座和立柱，可在地面安装，随钢梁一起吊装，减少高处作业，安全隐患少；结构简单。

本发明提供的木拱梁胶合生产方法，可通过调整液压装置的压力值对木拱梁进行加压调节，同时，主机工作台上设有多排同圆心并沿径向间隔分布的定位孔，立柱能根据具体需求，定位并固定在主机工作台的不同位置上，通过立柱的调节可以实现木拱梁弧度的范围自由调节，可靠性好，解决了设计需求和效果呈现的问题，从而满足大弧度或非标木拱梁的生产要求以及建筑的多种形态需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种木拱梁胶合设备的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种木拱梁胶合设备的俯视示意图；

图3是采用计算机软件对目标木拱梁层板进行拼压参数化分析的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。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发明中的具体含义。

请参看图1及图2，示出了本实施例提供的一种木拱梁的胶合设备，包括主机工作台1、平台支撑2、立柱3、液压装置4、液压装置安装座5、液压系统支座6和用于监测木拱梁所受压力的液压表7。

主机工作台1的外侧端与平台支撑2采用螺栓进行固定，主机工作台1能根据作业要求，调整其高度位置，主机工作台1上开设有多排同圆心并沿径向间隔分布的定位孔11。

具体地，本实施例的主机工作台1包括多根沿周向间隔分布的H型钢10，定位孔11开设在H型钢10的顶部；每根H型钢10的外侧端的底部均固定有一个平台支撑2，每根H型钢10的内侧端均配置有一个立柱3和液压装置4。

多根立柱3根据木拱梁的外形沿周向方向间隔分布，可根据所需制造的木拱梁的形状，采用螺栓将立柱3与主机工作台1相应的定位孔11连接固定。每根立柱3均配置有一个与其沿径向方向间隔分布的液压装置4，液压装置4安装在液压装置安装座5上，液压装置安装座5采用螺栓与主机工作台1的定位孔11连接固定。优选地，液压装置安装座5上开设有竖向滑槽，液压装置5以可滑动方式安装在液压装置安装座5上，液压装置4通过沿竖向滑槽上下滑动实现高度位置调节。

多根立柱3与多个液压装置4之间的间隙构成木拱梁的安放空间，多个液压装置4同时工作，能由沿径向方向顶压木拱梁，使木拱梁弯曲成型为所需弧度(大弧度)的圆拱梁。

采用加压板8穿过木拱梁，其两端分别与立柱3和液压装置4紧固连接，可加固木拱梁、立柱3和液压装置4三者之间的连接强度。

液压表7固定在液压系统支座6上，液压装置4通过油路系统与液压表7连接。

于本实施例中，主机工作台1的规格为：13000mm*6500mm，台面采用规格：150X150*10mm的H型钢10，底座采用规格：125*125*6.5*9mm的H型钢10进行安装制作。安装布置为180°半圆形，以12.86°的角度值进行排列，数量为15件，圆弧成型半径为3000mm。立柱3是采用1200*150*180mm的方钢与台面连接，立柱3的布置沿着圆弧成型3000mm半径进行展开。

本实施例的木拱梁胶合设备，可在地面安装，随钢梁一起吊装，减少高处作业，安全隐患少；结构简单。

本实施例还提供了一种采用上述木拱梁的胶合设备实现木拱梁胶合的方法，包括以下步骤：

S1、木拱梁层板拼压参数化：

针对需制造的目标木拱梁，请参看图3，采用Rhino+grasshopper、CATIA参数化软件及有限元分析软件ABAQUS，计算分析出目标木拱梁层板的最优尺寸、压力方向及受力布置位置。

S2、木拱梁胶合设备研发及安装：

根据目标木拱梁的形状及参数化设计的受力点，进行木拱梁胶合设备研发，采用三维设计软件(如UG、CATIA)制图并出具深加工图纸及模型；同时根据木结构的强度等级(请参看表1)，选用能满足设计强度值的液压装置4：

同等组合胶合木的强度设计值和弹性模量(N/mm

表1

按照图纸要求先安装主机工作台1，按照图纸要求180度进行布置，采用车间行吊进行整体安装；接着安装立柱3，立柱3与主机工作台1可靠连接，最后安装液压装置4。

本实施例的液压装置4采用液压缸，液压缸个数过少会在产生局部集中的压力，刚度相差较大的钢材和木材相接触，会出现明显的受力不均，因此使用多个液压缸均匀分布可以使压制力更加均匀。同时，考虑到整机的空间限制，液压缸的数量也不宜过多。

将液压装置4的相关油路系统与液压表7进行连接，通过液压表7进行压力数据监测。

加压过程中，可运用主压力油路、副充液油路和泄压控制油路的相互连通实现压板的下降、加压、保压、补压、泄压和压板上升六种工作状态。

S3、木拱梁胶合生产：

将多个立柱3按目标木拱梁的外形定位并安装在主机工作台1上，然后用测量模板进行尺寸检查，将液压装置安装座5安装在主机工作台1上相应的位置，并在液压装置安装座5上安装液压装置4，将木拱梁层板20进行涂胶后放置于立柱3与液压装置4之间，并紧靠立柱3；用连接板将木拱梁层板20上的支点与立柱3进行连接，安装加压板穿过木拱梁层板20与液压装置4连接，逐步开始加压，让木拱梁层板20的外形与立柱紧紧贴合成型。

观察液压表，待满足压力值时停止加压，保压时间8～24h，然后进行液压装置的卸载，即完成所需弧度的木拱梁胶合生产。

S4、弧梁胶合木检测：

木拱梁卸压后，放置一段时间后进行性能检测，满足设计参数要求后，即获得所需弧度的木拱梁。

由于弧梁胶合木生产过程中的压制工艺需保证8～24h的保压时间，这个特点决定了液压机的优势。由于压机加工面积大，所需液压缸数多(15台)，因此整个系统的液压油油量大，流量高。通过对压机动力系统的合理设计液，有效提高液压系统效率，减少系统发热，优化设计后的液压系统中使用蓄能器，在保压过程中补偿液压元件的泄露，保证保压过程压力的稳定，减少液压泵的长时间运行。同时，由于保压时间过长，蓄能器难以保证大型液压系统的长期稳定，需要在保压期间对系统进行适当的补压。本次优化设计后的液压系统除了采用保证上压板快速下降的高压大流量柱塞泵，还使用了高压低流量柱塞泵用于补压，该类型液压泵可在需要补压时快速启动，且运行时功率低。通过蓄能器与液压元件的配合实现了保压过程压力的稳定的同时，减少系统发热，大幅节省能源。

本实施例的木拱梁胶合生产方法，可通过调整液压装置4的压力值对木拱梁进行加压调节，同时，主机工作台1上设有多排同圆心并沿径向间隔分布的定位孔11，立柱3能根据具体需求，定位并固定在主机工作台1的不同位置上，通过立柱3的调节可以实现木拱梁弧度的范围自由调节，可靠性好，解决了设计需求和效果呈现的问题，从而满足非标木拱梁的生产要求以及建筑的多种形态需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。