幾天前,記者獲悉,四川省建筑設計研究院有限公司(簡稱SADI)牽頭的四川省重點研發項目“新型裝配式重組竹建筑結構關鍵技術研究”順利通過驗收。

據項目負責人、SADI總工程師趙仕興介紹,該項目按照“材料-構件-節點-結構體系-數字化建造-耐久性”的層級思路,以重組竹框架結構體系、輕型剪力墻結構體系、框架-剪力墻結構體系以及大跨度空間網格結構體系為研發重點,通過試驗研究、數值模擬、理論分析與工程實踐相結合的方式,對新型裝配式重組竹建筑結構體系開展了系統研究,形成了具有自主知識產權的重組竹建筑結構成套關鍵技術。

竹材資源****利用前景廣闊

我國是世界竹資源最豐富的國家,約占全世界竹種的一半,竹種資源、竹林面積、竹種蓄積和產量均居世界首位,素有“竹子王國”之稱。其中四川、浙江、福建、江西、湖南、湖北、重慶等眾多省市竹資源分布廣泛,以四川省為例,竹林面積便高達1812萬畝,極具開發潛力。

竹材是具有優良力學性能的天然生物質材料,同時,相對于木材,生長周期短,一般3-5年即可成材,特別適合可持續開發利用。通過原竹改性加工而成的工程竹,不僅保留了原竹輕質高強、生態環保等優點,而且摒棄掉其原態性能不穩定、耐久性差、防火性能差等缺點,是一種理想的綠色高強材料,引入現代結構工程中具有顯著優勢,符合國家大力發展綠色建筑建材的政策方針,應用前景廣闊。

同時,科學、充分地利用我國豐富的竹資源,進一步發展竹產業,有利于帶動農村就業、增加農民收入,推動美麗鄉村建設,助力鄉村振興的實現。

開展竹材這一新型綠色建筑材料的研發,推動建筑業轉型升級,實現其又好又快高質量健康發展,符合國家對建筑行業的發展要求,是對新形勢下的國家經濟、社會發展需求的積極響應。同時,提高竹產品附加值,實現“以竹代木”到“以竹勝木”的目標,也是竹產業發展新趨勢。

趙仕興告訴記者,他們基于四川省科技計劃重點研發計劃、四川省住房城鄉建設領域科技創新課題等項目,由四川省建筑設計研究院有限公司牽頭,聯合四川大學、西南交通大學、四川農業大學、四川竹元科技有限公司以及四川能投建工集團有限公司組成“產-學-研-用”竹結構研發創新聯合體,共同完成了新型裝配式重組竹建筑結構體系關鍵技術的研究與工程應用。


五大研究突破****技術瓶頸

趙仕興說,聯合研發團隊從材料性能、結構性能、分析設計方法、耐久性能等方面,系統開展了裝配式竹結構建筑結構體系關鍵技術研究,主要研究包含五大方面:

**重組竹材基本力學性能研究。**通過力學試驗研究,獲得了重組竹材三向力學性能指標與典型失效模式,確定了可用于工程設計的重組竹強度指標、抗力分項系數及其強度設計值計算公式,建立了慈竹重組竹材單調受壓應力-應變模型;通過慈竹基重組竹材物理力學性質研究,確定了密度、面層纖維化單板熱處理、浸膠量、成型后熱處理等對重組竹材性能的影響規律。

**重組竹構件力學性能研究。**開展了重組竹梁構件、柱構件試驗研究和重組竹剪力墻墻板抗震性能研究,明確了各類構件的變形機制與破壞機理,探明了不同參數和構造措施對構件受力性能的影響規律,建立了承載力與變形計算公式。

**重組竹結構連接技術研究。**開展了新型梁柱節點擬靜力試驗研究與抗震性能數值模擬、剪力墻連接節點試驗研究與理論分析和重組竹節點理論分析,獲得了節點破壞模式、滯回曲線、剛度退化與耗能能力,探究了關鍵參數對節點力學性能的影響規律,提出了螺栓-鋼夾板連接節點節點連接承載力和剛度計算理論。

**重組竹建筑結構體系性能研究。**開展世界首例重組竹單層球面網殼試驗研究與穩定性分析,明確了其力學響應,建立了網殼穩定承載力計算公式;通過重組竹框架結構體系擬靜力試驗研究與輕型重組竹剪力墻體系整體性能研究,建立了重組竹框架結構和剪力墻體系設計方法;通過開展世界首例重組竹框架-剪力墻結構振動臺試驗,探明了該結構體系在地震作用下的力學響應及耗能能力,獲得結構在地震作用下的工作機理和失效模式,提出該結構體系的抗震設計方法。

**重組竹建筑結構霉變防護技術研究。**基于竹材表面養分剝離、面層纖維化單板防霉處理、防霉劑篩選、防霉劑涂飾等多方面探究了重組竹防霉技術提升,探明了重組竹材的有效霉變防護措施,提出了重組竹建筑結構耐久性提升工藝。

四大亮點填補標準空白

趙仕興團隊牽頭編制的《四川省裝配式竹結構建筑技術標準》為國內首個裝配式竹結構建筑技術標準,不僅填補了國內裝配式竹結構建筑領域相關空白,其中的四大亮點還特別引人矚目。

亮點一:國內首個完整技術標準,從材料到驗收“一條龍”標準。《標準》首次系統性地對裝配式竹結構建筑的各個環節進行了規定,涵蓋了材料、建筑設計、結構設計、機電設計、防火、防護、施工、驗收與維護等全過程技術內容,為裝配式竹結構建筑的規范化發展提供了技術支撐。

**亮點二:重組竹強度等級細化,提高材料利用率,降低建筑成本。**基于大量科學研究、實測數據與工程實踐,《標準》首次將重組竹的設計指標由有關標準中規定的3個強度等級,拓展為5個強度等級,大幅提高了重組竹材料利用率,減少材料消耗,降低建筑成本,有利于重組竹的推廣應用。

亮點三:科學認證**,裝配式竹結構設計方法獲得標準支撐。**《標準》編制過程中開展了世界首例重組竹框架-剪力墻振動臺試驗、世界首例重組竹-鋼夾板-螺栓連接單層網殼結構靜力穩定性試驗、重組竹框架結構擬靜力試驗等開創性研究,驗證了竹結構的結構性能和設計指標。在此基礎上,《標準》對裝配式竹結構建筑的結構體系進行了全面規定,首次明確了各結構體系的結構布置原則與設計指標,為裝配式竹結構的設計提供了科學依據和技術指導。

**亮點四:破解行業爭議,竹框架結構獲科學“身份證”****。**針對當前學術界關于工程竹框架結構形式的爭議,《標準》通過試驗證明工程竹框架結構是可行的。基于此,《標準》對框架結構體系布置原則進行了規定,并科學界定了節點半剛性特征。該規定有利于推動工程竹框架結構的應用,為竹結構建筑形式多樣化發展提供了新的技術路徑。

最后,趙仕興告訴記者,他們的項目已開展了包括世界首例鋼-重組竹組合桁架、世界跨度最大的懸挑平面桁架結構——宜賓站“馬門溪龍”、四川省首例重組竹平面桁架結構——宜賓站前廣場商業中心、2024年成都世界園藝博覽會香港館等10余項工程示范應用,有力地推動了我國工程竹結構行業的發展,“未來竹材替代傳統建材,必將有力促進我國城鄉建設綠色轉型和高質量發展。”

來源: 網絡