梁柱用竹质工程材料及其构件研究进展

竹质工程材料及构件的研发,不仅拓展了竹材在建筑、交通和桥梁等领域的应用,而且符合我国绿色发展、清洁生产、乡村振兴战略等重大政策需求。文中阐述了以竹集成材、竹篾集成材、竹重组材为代表的3种竹质工程材料的研究进展,在此基础上梳理归纳了竹集成材梁柱、竹篾集成材梁柱、重组竹材梁柱、复合竹质梁柱构件以及双拼梁柱等5种梁柱工程构件的结构特点,并从建立竹质工程材料与构件的评价分级方法、研发梁柱用竹质工程构件的长效绿色防护技术、制定相关的规范与标准等尚需解决的几个关键技术方面提出了将来的研究展望。     

腹杆节间间距对平行弦木桁架承载性能的影响

研究腹杆节间间距对平行弦木桁架承载性能的影响,控制融余强度,形成平行弦木桁架强度及质量控制的理论支撑。采用Smsolve结构力学求解器对桁架进行内力分析,并对构件进行承载能力与稳定性验算,得到桁架腹杆节间间距临界值。采用静力加载方式,对平行弦木桁架挠度、轴向应变以及破坏形式进行测试,对2种工况模拟变形趋势与试验结果进行对比分析。结果表明,腹杆节间间距0 mm与65 mm的桁架,极限荷载平均值分别是设计荷载的5.26倍和3.49倍,均满足设计要求,且节间间距0 mm桁架的承载力高于节间间距65 mm桁架,2种桁架变异系数均较小,表现出较小的离散性。当达到极限荷载时,2种工况的跨中挠度值相差不大;节间间距0 mm桁架,跨中与两加载点处挠度值相差不大,变形较小;节间间距65 mm桁架,跨中与两加载点处挠度值相差1.5倍,此工况试件极限荷载均超过3倍设计荷载,满足规范设计要求。比较2种工况下桁架变形形式,可以看出节间间距0 mm桁架整体变形较小,有较高的承载能力。试验证明桁架破坏形式主要为节点齿板拔出,而导致桁架失效,破坏位置主要出现在两侧端部、跨中、加载点下端节点位置,与模型分析相一致。分析认为平行弦木桁架有较好的强度储备,在满足构件承载能力、稳定性的情况下,腹杆节间间距可在65 mm范围内进行调节,桁架失效主要发生在齿板连接节点处。     

竹材振动阻尼性能及其在竹质复合材料中的应用

经过历史自然演变，形成了竹子精巧的多级结构和优异的界面设计——刚性的维管束呈梯度均匀分布在柔性的薄壁细胞中，构成天然“岛链结构”,赋予其高强高韧的同时，通过薄壁细胞和孔隙结构变形或胞间层裂纹偏转来达到吸收能耗、增加阻尼效果，从而抵御自然灾害(雨、雪、风)的侵蚀。本研究从多尺度结构特征(宏观-微观)和化学组分(线形纤维素分子链-无定形木质素聚合物)2方面阐述竹材的振动阻尼特性，分析环境因子(温度、湿度)对其的作用机制，在此基础上，总结竹质复合材料的振动阻尼机理。基于目前广泛应用的竹/木、竹/塑及竹纤维/橡胶颗粒3种复合方式，阐述竹质复合阻尼材料的结构和工艺特征，总结4种层积结构(基础性阻尼、抗冲击型阻尼、轻量型阻尼和静音型阻尼)对竹质复合材料振动阻尼性能的影响规律。依据“材料-结构-功能”一体化设计原则，梳理竹质复合阻尼材料在体育、建筑、交通和电子信息等领域的应用前景。最后，从竹材生物学振动阻尼特征、竹质复合阻尼材料减振调控机制、竹质智能阻尼新材料研发以及制品标准化制定等方面，提出亟需解决的共性科学问题和关键技术。竹质复合阻尼材料具有吸能降耗和抗振降噪功能，在建筑、交通和机械等领域的噪音...