1. 研究目的与意义
研究的目的:中国是竹业资源大国,以竹代木,是解决国内木材供应缺口的最佳途径,开发竹集成材梁不仅降低了木材的消耗,而且使竹林资源得到有效的利用。本项目以竹材的功能特性为出发点,重点研究竹材集成材梁的物理力学性能,为现代竹木建筑结构的设计、推广和应用提供试验资料和理论基础。希望通过这项研究,竹集成材在建筑行业能够能到更广泛的应用。
研究的意义:此项研究不仅为今后竹产品研究和开发提供积极意义而且这些理论成果将进一步丰富现代竹质工程材料设计理论,并为正在或有志于将来从事研究现代竹梁设计中的竹材功能特性探究,提供了理论平台。此外本项目的研究也符合《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》部署的重大任务之一绿色发展,建设资源节约型、环境友好型社会,具有重要的理论意义和应用价值。
2. 国内外研究现状分析
竹材加工及竹基复合重组材料的研究主要集中在亚洲一些国家,总的来说国外对竹材功能特性进行分析的研究还比较少。西方国家,如欧盟等,极少从消费品领域对竹产品的商业化进行相关研究。目前,国际上对竹材的研究很重视,中国、日本和东南亚一些国家对本国主要经济竹种进行了研究,并且还对主要经济竹种的构造、物理性质、力学性质、化学性质、纤维形成和造纸技术等进行了研究。进行竹材研究的主要国际组织都世界竹藤协会、美国竹业协会、日本竹业协会、印度竹业协会等,但研究的内容基本上从植物学、生理生化、分子生物学;遗传育种;造林及营林技术;生态学;病虫害防治;竹材、竹产品加工利用;社会经济、政策;园林;竹文化等 9 个方面来进行。而竹材、竹产品加工又是以加工工艺为主体,目前还没有从产品设计的角度来进行竹产品的研究。
从20世纪80年代起,我国就开始对竹材的工业化利用进行研究和开发。30多年来,我国竹材工业已取得长足的发展,开发了上百种新产品,使我国的竹材工业无论在产品的质量和数量,还是在企业的规模和技术的先进程度等方面均具世界领先水平,而且成为世界上最大的竹制品出口国。纵观全国,仅是开革开放以来的三十多年,我们的竹类研究、教学和生产就取得了显著的成就,从事竹类研究的学者和研究机构,从事竹业生产管理的单位和部门已遍及了大江南北。国家林业部成立了竹产业管理办公室和竹子研究开发中心、中国林学会成立竹子分会中国竹产业协会及各竹区地方性竹业协会。竹类研究开发机构和企业也相继成立并开展了大量工作。目前,许多大学都开设了竹子方面的课程,在南京林业大学,西南林业大学和浙江农林大学等还设立了大学本科教育或硕士研究生专业。教学为生产服务,竹业促进教学的发展。
综上所述,国内外学者对于竹材的研究大多都是从理论方面出发的,主要探讨竹材料的环保型和合理性。用途上也大多趋向于竹材家具、竹材人造板、竹材装饰品等。然而从操作角度出发,探讨用什么工艺?怎样做竹材梁?根据竹材的特性,做不同的竹材梁这方面的文献还不是很多。本文以竹材的自然本质为出发点,充分利用竹材优良的力学性能,针对竹材集成材梁进行了大量的试验研究与分析,测定了集成材梁的极限强度、弹性模量等,这将为现代竹木建筑结构的设计、推广和应用提供理论基础。
3. 研究的基本内容与计划
试验研究内容如下:
(1)本次试验进行的是竹集成梁的抗压弯曲试验,对同一批竹集成材料加工制成42根截面尺寸相同跨度不同的试件和42根跨度相同但截面尺寸不同的试件。分别研究竹材集成材梁高度和跨度变化时对其受力性能的影响。
(2)对12个同一批生产的竹集成材试件,试件设计尺寸为长宽100100mm,高度为300mm,通过这些试件的材性试验得出了顺纹抗压强度和弹性模量。
4. 研究创新点
首先本次试验选用了新型绿色环保材料竹集成材。随着经济的发展这类材料将越来越普及,同时这一材料的研究也响应了国家可持续发展的号召。
其次本次试验主要研究不同跨度、不同高度竹材集成材梁的破坏模式、应力应变模型及设计理论。研究的内容与以往的梁试验研究有所不同。
最后试验采用了先进的vic-3d非接触式全场位移及应变测试系统并与tds-530采集仪得到的数据比对,试验数据较为标准。
