结构用胶合竹力学性能试验研究

格鲁斑胶合竹是一种天然竹纤维增强复合材料,为研究其受拉、受压、受弯及受剪等基本力学性能,综合参考《木材物理力学性能试验方法》、《木材无疵小试样的试验方法》等,进行了格鲁斑胶合竹材力学性能试验,得到了格鲁斑胶合竹抗压强度、弹性模量、抗弯强度、抗剪强度值,通过分析获得了较高拟合优度的抗拉强度和弹性模量与荷载-主纤维角度变化关系的指数拟合曲线。试验结果同时指出冷压胶合面对格鲁斑胶合竹材抗压强度有较强的削弱作用。最后,在对胶合竹结构设计方法讨论的基础上,给出了以中国木材容许应力设计方法为基础的格鲁斑胶合竹的容许设计应力建议值,并与其他几种胶合木材料进行了对比,表明格鲁斑胶合竹材能够满足建筑结构对材料主要力学性能的要求。     

胶合竹-混凝土组合结构形式试验研究及应用

胶合竹材是一种新型的建筑材料,具有良好的力学性能、加工性能及环保特性,可以作为一种结构用材应用于建筑结构、桥梁等领域。现代竹结构就是应用现代竹结构理论且以胶合竹材为主要材料的一种新型结构,胶合竹-混凝土组合结构形式也应运而生。目前,对胶合竹-混凝土组合结构的研究还刚开始,因此研究胶合竹-混凝土组合梁基本力学性能,选取能够应用于该组合结构的连接方式便具有重要的理论意义与实用价值。     

重组竹抗压和抗弯力学性能试验研究

参考GB 1927~1943—1991《木材物理力学性能试验方法》、ASTM D143—1994(2007)《木材无疵小试样的试验方法》等,研究重组竹的受压、受弯力学性能,进行重组竹的力学性能试验,得到其顺纹抗压和抗弯强度及其弹性模量。试验结果表明:重组竹的抗压经历了弹性阶段、弹塑性阶段和塑性破坏阶段;顺纹抗弯经历了较长的弹性阶段后发生破坏。通过讨论重组竹结构的设计方法,给出以基于木材强度设计值计算方法为基础的重组竹的抗压强度、抗弯强度的建议设计值,为设计提供参考依据,并与其他几种胶合木、胶合竹材进行对比分析。研究表明,重组竹能满足建筑结构对其抗压、抗弯材料力学性能的要求。     

工程竹在建筑结构中的应用研究进展

竹材是一种低碳可再生的生物质材料,资源丰富、材性优良。将圆竹经切削、蒸煮、炭化、干燥、胶合、重组等工艺制成工程竹,尺寸规格、性能稳定,突破了圆竹在截面尺寸、形状、连接等方面受到的限制,能满足低多层建筑结构的应用需求。对工程竹的材料物理力学性能、构件受力性能、连接性能与构造、防火和耐久性能等领域的国内外研究现状进行对比分析,总结了工程竹结构的示范应用现状和技术标准编制情况,指出了工程竹结构推广应用和标准编制亟待解决的关键技术问题。     

北京市紫竹院公园竹结构茶楼结构设计

作为一种传统的建筑材料,竹材在我国有着非常广泛的用途。与其他结构体系相比,造价低廉、抗震性能优异、绿色环保的胶合竹结构房屋非常适合在地震区使用。但此种结构体系在我国属于一种新兴的结构形式,缺乏结构设计的规范和经验,这严重限制其在更大范围的推广应用。结合紫竹院公园竹结构茶楼工程项目,介绍了茶楼的施工概况、结构地震作用计算、抗侧力系统设计、连接计算及抗震构造措施等。本工程的设计方法可作为同类型结构设计的参考,最后给出相关建议和展望。     

四面受火工程竹材炭化性能试验与数值模拟研究

针对目前工程竹材炭化性能研究中存在的受火时间较短、灭火不及时等不足，通过8根四面受火工程竹柱炭化性能的对比试验，研究了材料类型、截面尺寸、受火方向、加工工艺和受火时间等因素对工程竹材炭化性能的影响。结果表明：工程竹材炭化后截面基本可分为3个区域，即炭化层、高温分解层和常温层；四面受火工程竹材角部区域由于双向受热而由棱角变为弧形；工程竹材炭化速率随受火时间增加略有减小，截面尺寸较大的试件炭化速率略小；相同条件下的重组竹试件炭化速率显著低于胶合竹；横纹径向炭化速率略大于横纹切向，当受火时间较长时差异不明显；一次成型的重组竹炭化性能略优于二次成型的重组竹。提出了工程竹材炭化性能数值分析模型，可快速模拟工程竹材的炭化性能，炭化速率模拟的误差均在10.2%以内，满足工程精度要求。提出的计算模型可较准确地计算工程竹材的炭化深度。根据明火试验和数值模拟结果，建议工程竹结构防火设计时胶合竹和重组竹燃烧1.00 h的名义线性炭化速率可按T/CECS 1101—2022《工程竹结构设计标准》的规定取值，即胶合竹构件的名义线性炭化速率为54 mm/h,重组竹构件的名义线性炭化速率为30 mm/h。     

现代竹结构人行天桥的研发和建造

提出了一种以胶合竹板为基本材料的现代竹结构人行桥梁,并通过3根足尺试件试验,研究了胶合竹板制成长梁的成型工艺和构件的力学性能。试验显示,竹梁的破坏是由受压区竹材分层导致对接头错位引起的,CFRP增强层对竹梁的强度有所提高,采用短板拼接、整体胶合成型的大尺寸竹梁的刚度和承载力均能满足人行天桥建设的要求。根据试验和分析结果,研究者采用预制装配方式建造了一座现代竹结构人行天桥,并在建造中对竹结构人行桥采取了整体防水处理。该桥经过两年多的使用,主体结构正常。     

胶合竹顺纹受拉力学性能试验研究

胶合竹广泛用于家具制造和建筑模板,但作为结构用材,应用还比较少,以楠竹为原材料加工的胶合竹材的受力性能研究尚不充分。文中加工了有竹节和无竹节的胶合竹试件各15个,通过弹性和弹塑性阶段的拉伸试验,研究胶合竹材的破坏形态、弹性模量、抗拉强度,并与相同尺寸的落叶松木进行对比。试验结果表明有竹节比无竹节的胶合竹抗拉强度低31.17%、弹性模量低9.06%,与落叶松对比有竹节的胶合竹抗拉强度低28.69%、弹性模量高27.7%,无竹节的胶合竹抗拉强度高3.6%、弹性模量高40.43%。竹节处横纹抗拉强度提高,顺纹抗拉强度降低。     

材料的今日与未来：工程竹材中的数据与设计

竹子在建筑中的使用历史已有几千年。然而今天,对于它在当代建筑与工程中的可用性仍存在许多误解。奉文介绍了一些竹子应用的实例、打破一些成见,并细致入微地研究了竹子在胶合竹和重组竹等结构性复合材料中的特性。我们给出了眼下正在开展的研究课题的大纲,以确立工程竹材在建筑和环境方面所具有的性能的宴际特性。这些特征表明这类材料所具有的个性和价值．并将开启一个竹构建筑的新时代。     

现代竹质工程材料的基本性能及其在建筑结构中的应用前景

通过对比分析竹帘胶合板、竹材层积材、竹材重组材等现代竹质工程材料的工艺及基本性能,指出每种材料在建筑结构构件中的应用选择,结合现代竹结构安居示范房的设计与建造实例,分析竹结构的应用前景与优势。竹结构在设计与建造方面都具有非常好的灵活性,具有出色的抗震性能,其最大优势在于绿色、低碳、节能、减排,竹质工程材料能够达到现代结构工程的要求,使得竹结构的大规模推广应用成为可能。     

现代竹结构的研究现状和展望

现代竹结构是一种新型的结构体系,相比于钢结构和混凝土结构体系,其最大的不同在于采用天然竹材为原材料,与北美等工业化国家和地区广泛使用的木结构类似,更加低碳、环保。现代竹结构主要采用现代胶合技术使空心圆竹成为基于竹纤维的复合材料,从而适合采用类似现代木结构的设计和施工方法,且材料和结构性能可以通过现代试验方法进行检测验证。国内外不少研究者在现代竹结构的研究方面做了比较系统的工作,现代竹结构作为一种新型结构体系的轮廓逐渐显现。通过分析该体系的发展过程,总结相关研究内容,对现在竹结构体系在装配式活动板房、轻型竹结构房屋、大空间框架体系和桥梁方面的应用实例进行介绍,并对现代竹结构的发展现状及其优缺点进行分析和总结。现代竹结构的发展进展表明现代竹结构体系在土木工程这一领域将大有可为。     

工程竹木梁受弯性能试验研究

为研究工程竹木梁受弯性能,设计足尺花旗松胶合木梁、胶合竹梁、重组竹梁和胶合竹木梁试件进行受弯性能试验,分析试件破坏模式、承载力、变形特点。试验结果表明,4种梁破坏均由下部纤维在跨中被拉断引起,与胶合木梁易受木节等缺陷的影响相比,工程竹梁和胶合竹木梁力学性能更稳定;胶合竹梁、重组竹梁和胶合竹木梁极限荷载平均值分别较花旗松胶合木梁提高28%,91%,38%,达到极限荷载时的跨中位移平均值分别提高94%,63%,118%;胶合竹木梁极限荷载及达到极限荷载时的跨中位移均略大于胶合竹梁,表明通过工程竹材与速生木材的组合使用,胶合竹木梁受弯性能得到增强,胶合竹强度和变形能力得到充分利用。     

蔡伦竹海胶合竹结构住宅施工关键技术

建筑业的发展通常都是以消耗大量的不可再生资源且造成极其沉重的环境负面影响为代价的.为应对全球气候的不断恶化,发展绿色建筑变得势在必行.因此,我们提出了利用国内丰富的竹材资源开发节能环保型的胶合竹结构体系.竹结构房屋具有成本低廉、构造简单,抗震性能优异等优点.结合蔡伦竹海胶合竹结构住宅工程,并对其关键技术及施工措施进行了深入探讨,为今后的类似工程施工提供一个有利的参考.     

正交胶合竹木（CLBT）研究进展

正交胶合木(CLT)结构因其具有施工便捷、结构性能优良和易于维护保养等优点在欧洲和北美等地获得了广泛关注,并越来越普遍地应用于多层甚至高层建筑之中。我国有丰富的竹资源,同时竹材具有良好的力学性能、可加工性和耐久性。在可工业化生产的结构用胶合竹(Glubam)基础上,作者借鉴CLT的概念进一步提出了正交或交错胶合竹木(简称CLBT或CLTB)。在综述国内外学者在正交胶合木结构的力学性能、连接方式和抗震性能等方面的研究成果基础上,介绍正交胶合竹木的力学与物理性能试验结果,包括正交胶合竹木板梁的弯曲试验、柱的轴心受压试验以及墙体的热学和声学性能试验等,提出基于高阶剪切变形理论的解析模型用以估算CLBT梁、柱在相应荷载作用下的变形量,并通过试验验证该模型的准确性。相关初步研究结果表明：正交胶合竹木CLBT有良好的力学性能和与正交胶合木相当的保温隔热及隔声性能;采用国产速生杨木与Glubam胶合竹组坯制备的正交胶合竹木梁板的力学性能不逊于采用进口木材的同类竹木梁板。因此,正交胶合竹木的研发与应用将有助于进一步合理利用我国的速生林资源和丰富的竹资源;竹木等生物质材料在建筑中的应用对于实现碳中和具有重要的促进意义。     

Research progress of cross-laminated timber and bamboo (CLBT)

正交胶合木(CLT)结构因其具有施工便捷、结构性能优良和易于维护保养等优点在欧洲和北美等地获得了广泛关注，并越来越普遍地应用于多层甚至高层建筑之中。我国有丰富的竹资源，同时竹材具有良好的力学性能、可加工性和耐久性。在可工业化生产的结构用胶合竹(Glubam)基础上，作者借鉴CLT的概念进一步提出了正交或交错胶合竹木(简称CLBT或CLTB)。在综述国内外学者在正交胶合木结构的力学性能、连接方式和抗震性能等方面的研究成果基础上，介绍正交胶合竹木的力学与物理性能试验结果，包括正交胶合竹木板梁的弯曲试验、柱的轴心受压试验以及墙体的热学和声学性能试验等，提出基于高阶剪切变形理论的解析模型用以估算CLBT梁、柱在相应荷载作用下的变形量，并通过试验验证该模型的准确性。相关初步研究结果表明：正交胶合竹木CLBT有良好的力学性能和与正交胶合木相当的保温隔热及隔声性能；采用国产速生杨木与Glubam胶合竹组坯制备的正交胶合竹木梁板的力学性能不逊于采用进口木材的同类竹木梁板。因此，正交胶合竹木的研发与应用将有助于进一步合理利用我国的速生林资源和丰富的竹资源；竹木等生物质材料在建筑中的应用对于实现碳中和具有重要的促进意义。     

钢-竹组合构件及其结构体系研究进展

钢-竹组合结构是基于竹材人造板技术的新型竹结构,其主要结构构件由竹材人造板与冷弯薄壁型钢通过结构胶或结构胶-自攻螺钉复合连接的方式构成。对我国竹材人造板工业的发展及其工程结构应用的现状进行综述,重点阐述钢-竹组合构件及其结构体系试验及理论分析方面的研究进展,包括压型钢板-竹胶板组合楼板和墙体、冷弯薄壁型钢-竹胶板组合楼板和墙体、冷弯薄壁型钢-竹胶板组合梁和柱、钢-竹组合梁-柱节点以及钢-竹组合框架结构体系,并介绍钢-竹组合结构样板房建筑的概况,基于上述研究进展,提出今后需要进一步深入开展的工作方向。     

结构用侧压竹集成材强度取值研究

侧压竹是一种由竹片经胶合压制而成的竹集成材。为确定侧压竹集成材的强度指标,参照木材试验标准,对结构用侧压竹集成材试件进行了抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及弹性模量的试验实测,得到了侧压竹集成材清材的顺纹抗压强度、横纹弦向抗压强度、顺纹抗拉强度、横纹抗拉强度、抗拉弹性模量、抗弯强度、抗弯弹性模量、抗剪强度的平均值和标准值;以侧压竹集成材清材试件实测数据为基础,采用Pearson χ²方法,验证了侧压竹集成材的各项强度实测值的概率分布均服从正态分布N(μ,σ²);基于可靠度理论,考虑材料的天然缺陷、干燥缺陷、长期荷载等影响强度取值的因素,提出了考虑多因素影响的侧压竹集成材强度设计值的确定方法,给出了侧压竹集成材构件的强度标准值和强度设计值的建议数值。结果表明:侧压竹集成材的力学性能优良,可以作为建筑结构用材。     

胶合竹结构墙体的抗火试验及分析

胶合竹结构墙体的抗火性能是竹结构房屋抗火性能的重要影响因素,但这方面的研究还处于空白。对1片胶合竹结构非承重墙体进行大尺寸的标准耐火试验,按照ISO 834标准升温曲线进行升温,获得竹胶合墙体构件火灾过程中的升温特点、破坏现象和破坏模式,得到各测点的升温曲线、分布情况及耐火极限。并采用火灾动态模拟软件FDS模拟该胶合竹结构墙体的火灾试验过程。研究结果表明:胶合竹结构墙体构件背火面的最高升温不超过90℃,且温度分布与测点位置密切相关;墙体破坏模式为E类,耐火极限超过60 min,超过了GB 50005—2003《木结构设计规范》对该类墙体耐火极限的要求;火灾动力学模拟器FDS能较好地模拟胶合竹结构墙体构件火灾下的温度变化过程,模拟结果与实测结果的温升趋势和分布情况基本吻合。由于胶合竹结构墙体的抗火性能影响因素复杂,还需要进行系统研究。     

上海世博会德中同行亭结构设计与研究

对上海世博会德中同行亭的竹结构体系及其特点作了介绍。进行了竹材顺纹抗拉试验和按实际设计长度进行天然竹竿构件的抗压抗拉承载力试验,得出了竹材弹性模量和各种长度的构件极限承载力及破坏模式,并比较了构件稳定折减系数试验值和理论计算值。建立整体空间结构模型进行计算和分析,研究了构件的内力、结构的振动特性、结构的变形及结构的稳定极限承载力,论证了结构的可靠性及安全性,并对构件的端部节点设计作一介绍,为今后类似的竹结构工程提供参考借鉴。     

现代竹结构的开发及其在汶川地震灾后安置中的应用

本文根据现代力学、材料学、结构没计及试验学等理论,开发新型竹材结构及材料、建立工业化生产方法、设计、施工及维护的综合技术,并建设了现代竹结构别墅、桥梁、活动板房等示范工程,在国内外产生了重要影响.汶川震灾后,开发出的快速装配式现代竹结构抗震安置房已在灾区安装和使用.