1. 研究目的与意义
研究不同跨度、不同高度、不同宽度竹材重组材梁的破坏模式、应力应变模型及设计理论。
通过本实验的研究,可以得出不同尺寸的竹材重组梁的极限承载能力,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。
竹材重组材的物理性能十分优越,干缩系数、抗拉强度、抗弯强度均优于橡木、杉木,可大规模代替木材、钢材、塑材、铝材、合金等。
2. 国内外研究现状分析
泰国和印度是生产商品竹较多的国家, 主要用于造纸, 或与混凝土复合制成竹筋混凝土用于建筑,印尼和日本对重组竹材进行了一些研究, 但并没有形成大规模的生产。在国内,我国从上世纪 80年代末开始对重组竹进行研究, 目前已经形成了大规模的生产。但是到目前为止,国内重组竹绝大多数都是用于家具,装饰,很少有重组竹用于建筑结构的结构构件。
在国内,重组竹的材性研究占据了主导地位,南京林业大学在1994年,研究了软化工艺对重组竹材性能的影响,研究结果表明,碱液软化工艺可使竹材细胞间层产生明显分离,有利于竹材的疏解,但过 高的碱性又会显著影响苦竹自身物理化学性能和重组竹的物理力学特性。在重组材防腐方面,秦莉研究表明重组竹对于霉菌的抑制能力较差,由于重组竹的耐腐性较好,使其具有较大的室外应用潜力,但其防霉性能较差,可以考虑采用传统的加热加压法, 或防霉剂预处理方法, 以抑制霉菌的生长。 南京林业大学在重组竹高温热处理的研究中得出,用蒸汽高温热处理竹篾生产的竹材重组材, 其吸水厚度膨胀率可大幅度降低。热处理温度越高,竹材重组材吸水厚度膨胀率越低, 尺寸稳定性越好。
湖南大学,在现代竹结构的研究中,对装配式竹结构房屋的抗震能力、防火能里进行了系统性的研究。研究表明,在地震水准为0.lg的试验中,.模型结构没有破坏,仍然处于弹性状态,最大层间位移角小1/565,满足小震不坏的要求;在0.3~0.4g的地震试验中,模型结构的破坏很轻微,只有极个别的钉子被拔出,模型结构出现了刚度退化,最大层间位移角小于1/148,满足中震可修的要求;在0.5g甚至更强的地震中,虽历经多次地震的损伤累积且抗侧刚度退化明显,但墙体的破坏还只是少数板边缘钉子的拔出破坏或者钉子陷入墙面板,最大层间位移角约为1/136,满足大震不倒的抗震设防要求。而且,进过防火处理的竹结构,在一小时的火灾试验中,房屋维持了良好的整体性能。所以,过防火处理的现代竹材,完全可以达到国家的防火要求,在发生火灾时,使人员有足够的时间撤离。研究表明现代竹结构的房屋完全能够胜任低层建筑各种要求。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:将96跟竹材重组梁分为16组,按照国家规范要求每组6根事件,进行三分点加载,分别研究(1)同等跨度情况下,不同高度梁的破坏模式、应力应变模型以及极限承载力。(2)同等跨度情况下,不同宽度梁的破坏模式、应力应变模型以及极限承载力(3)相同高度相同宽度下,不同跨度梁的破坏模式、应力应变模型以及极限承载能力。研究计划:(1)1至4周,完成文献综述,并确定试验方案并对试验试件进行分类编号并做好数据量测。(2)5至6周,在试件上画出三分点加载线,端支座线,中线和中线处的四等分线。(3)第7周,集中贴应变并将数据线焊接牢固。(4)8至10周,使用加载设备对试件进行三分点加载,并记录加载数据和试验现象。(5)第11周,处理数据,并作数据分析。(6)12至14周,完成实验论文。
4. 研究创新点
本次试验,通过研究不同跨度、不同高度、不同宽度竹材重组材梁的破坏模式、应力应变模型及设计理论。
对重组竹梁的承载能力进行了全面的系统性的研究。
本次试验后得出竹梁的极限承载能力,为现代竹结构的研究打下坚实的基础,本次实验符合国家发展环保节约型材料的目标,适应国际化竞争的需要。
