绿色环保可持续是当今社会发展的主旋律,建筑业作为能源消耗巨大的产业,推陈出新,实现全面绿色转型,是未来重要发展方向和趋势。竹材作为一种天然生物质材料,是低能耗、低排放、低污染的理想绿色建筑材料。我国作为世界竹类资源最丰富的国家,竹林面积、竹材蓄积以及竹材产量均居世界首位。
在“双碳”战略目标的背景下,建筑业大力发展竹结构以代替其他高能耗结构,具有显著战略意义和社会应用价值。重组竹不仅保留了原竹轻质高强、生态环保等优点,而且摒弃掉其原态性能不稳定、耐久性差等缺点,是一种理想绿色高强竹基材料,作为建筑材料引入现代结构中具有无可比拟的优势,应用前景广阔。
为促进重组竹结构最新研究成果的学术交流,进一步推动其在建筑结构中的创新应用,《工业建筑》2025年第2期推出“重组竹材料与结构性能研究”主题专栏,四川省建筑设计研究院有限公司总工程师、复杂结构设计研究中心主任赵仕兴担任专题主编。我司参与发表3篇重组竹试验研究主题论文。
专题目次
CONTENTS /
重组竹材料与结构性能研究
01 慈竹基重组竹材物理力学性能研究
02 组坯方式和密度对毛竹基重组竹材物理力学性能的影响
03 基于参数统计法的重组竹材力学参数回归模型
04 重组竹销槽承压性能试验研究
05 重组竹框架梁柱节点抗震性能试验研究
06 重组竹实腹梁与桁架静力弯曲试验
《工业建筑》(CN 11-2068/TU,ISSN 1000-8993)创刊于1964年,是一本由中冶建筑研究总院有限公司(原冶金工业部建筑研究总院)主办,《工业建筑》杂志社有限公司出版发行的国家级科技期刊。《工业建筑》报道方向涵盖了土木建筑领域的主要学科,包括建筑学、建筑结构、岩土工程与地基基础、建筑材料、建筑施工五大专业。报道方向始终围绕通过对新型建筑思想和理念,新材料、新结构、新工法的介绍,力求能在建筑技术方针政策和技术发展趋向上具有指导性,为生产建设中重大技术问题的解决提供帮助,以促进土木建筑领域的技术创新和进步。
04重组竹销槽承压性能试验研究
吴鸿森1 王刚1 马怀纲1 张明1 赵仕兴2 余志祥1 陈述伟3 陈柯民4 张小龙4 杨姝姮2
1.西南交通大学土木工程学院
2.四川省建筑设计研究院有限公司
3.四川竹元科技有限公司
4.四川能投智慧光电有限公司
摘要:基于慈竹和毛竹两类典型竹种的重组竹销槽承压性能试验,补充验证了竹种、荷载-纤维夹角(LFD)、密度、销栓直径等因素对重组竹销槽承压性能的影响,并对比分析了两类竹种的销槽力学性能及其计算方法的适用性。结果表明:LFD接近0°时重组竹均以纤维胶层直接受剪破坏为主,LFD接近90°时转为纤维弯曲带动胶层受剪破坏,裂纹扩展随LFD增大而加剧,其中毛竹基试件破坏更显著,在LFD为45°时裂纹穿透性更强;随着销栓直径增大重组竹的破坏程度加剧,其中毛竹基更为明显,低密度重组竹试件更易出现早期破坏;慈竹基重组竹试件的刚度和强度均高于毛竹基的,两类竹种重组竹销槽承压刚度均随LFD增大而下降,但慈竹基试件在LFD大于75°时刚度回升,强度则在LFD为45°达到最低值后回升;销栓直径增大时,慈竹基刚度提升但强度下降,毛竹基刚度和强度均先增后减。基于研究结果,构建了适用于不同LFD及销栓直径的慈竹基和毛竹基重组竹销槽承压性能的计算模型。
▲销槽承压初始刚度和重组竹承压初始刚度的比值与销栓直径之间的关系
05重组竹框架梁柱节点抗震性能试验研究
周巧玲1,2 赵仕兴1,2 钟紫勤1,2 张明3 陈述伟4 杨姝姮1,2
1.四川省建筑设计研究院有限公司
2.四川省建筑设计研究院有限公司复杂结构设计研究中心
3.西南交通大学
4.四川竹元科技有限公司
摘要:为研究榫卯连接和钢填板螺栓连接两类典型重组竹框架梁柱节点的抗震性能,设计制作了2个节点试件并开展了水平低周往复加载试验,对比分析了两类节点的破坏模式、弯矩-转角曲线、承载能力、强度和刚度退化以及耗能能力等。结果表明:榫卯连接节点的破坏主要由拔榫造成,而钢填板螺栓连接节点的破坏主要由梁端拔出、柱上节点域形成贯通横裂缝及其上螺栓形成弯曲塑性铰造成;两类节点的滞回曲线均呈反“Z”形,但榫卯连接节点的滑移段更短、“捏缩”效应更轻微;钢填板螺栓连接节点承载能力更优越、强度退化更轻微;加载初期,榫卯连接节点刚度高而耗能能力低,但加载中后期,钢填板螺栓连接节点刚度高而耗能能力低。两类节点各具优点,可考虑优势互补,提出整体性能更优的新型重组竹框架梁柱节点。
▲等效黏滞阻尼系数与转角曲线
06重组竹实腹梁与桁架静力弯曲试验
杨馨钰1 余弦2,3 张明1 樊浩东1 李文龙1 刘楠枫1 余志祥1 刘长亮4 陈述伟4 赵仕兴5
1.西南交通大学
2.四川能投建工集团有限公司
3.重庆大学
4.四川竹元科技有限公司
5.四川省建筑设计研究院有限公司
摘要:重组竹具有优异的力学性能,是一种满足可持续发展要求的绿色建筑材料。为进一步完善重组竹构件基础理论研究,对重组竹实腹梁和桁架开展四点加载静力弯曲试验,探究顺纹方向水平胶合和竖向胶合方式对重组竹实腹梁、榫口式和夹板式连接方式对重组竹桁架力学行为的影响。结果表明:重组竹实腹梁破坏均由指接位置拉裂引起,垂直顺纹方向水平胶合时指接位置不易拉裂,榫口式连接桁架呈现下弦杆连接处拉裂的强度破坏模式,而夹板式连接桁架为平面外失稳;两种类型的实腹梁刚度基本一致,但顺纹方向竖向胶合的实腹梁的承载力更高,材料强度发挥更充分;两种类型的桁架承载力基本相等,但榫口式连接桁架刚度更高。基于研究结果,建议在工程实践时,实腹梁采用垂直顺纹方向水平胶合,桁架杆件采用榫口式连接。
▲桁架试件部分主要杆件荷载-应变曲线对比