工业竹材作为建筑结构材料应用的初探

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在全球提倡可持续发展的背景下,人们对于建筑材料生态性的关注不断加强。原竹材料是典型的生态友好型建筑材料,自古以来就被用作盖房子的重要材料。但是原竹材料自身的材料缺陷又限制了其在建筑领域的应用,尤其是作为建筑结构材料的使用。近年来出现了以原竹为原料,将原竹分解成小尺度的竹材料单元再经过一系列加工整合成的新型材料——工业竹材。这种新型竹材料,改变了原竹不规则的圆柱形空腔结构,具有规则的尺寸外观;保留了竹纤维良好的物理及力学性能。并且成型的工业竹材构件具有优良的定向性受力特征,这使得工业竹材作为常规建筑结构材料成为可能,受到建筑界越来越多的关注。  由于工业竹材是发展中的材料,其加工工艺、产品种类,材料性能都处于不断更新变化中。目前缺少针对工业竹材的相关设计规范,因此其在建筑结构上的应用案例还很少。整理发现这些案例中的结构形式与构造节点基本是在参考木结构建造体系基础上完成的。笔者在对多个案例进行结构和构造分析,简要总结了他们关于工业竹材应用的问题。在此基础上选取了一个具有典型性的竹建筑案例对其结构形式和典型构造节点进行深入分析并试图进行改进。这种改进并非能一步到位的找出适合于工业竹材材料特性的结构和构造方式。但是却可以证明木结构体系对于工业竹材也同样适用,甚至工业竹材的表现会更出色。  本文共分为五个章节:  第一章是绪论,提出了本文的研究背景、研究目的和内容,确定了研究的方法和途径。  第二章是对竹材料的前世今生做了系统的介绍,阐述了原竹材料在建筑上的使用和其局限性,再此基础上引出了工业竹材这个新型材料。同时对工业竹材的概念、分类和国内外的发展做了详细的论述。然后将不同种类的工业竹材的物理力学性能与常用建筑材料进行了对比说明。并对不同种类的工业竹材进行了多种加工试验,同时对试验结果进行评价。  第三章是对目前工业竹材作为建筑结构用材的建筑案例进行了整理分析,分析的视角主要集中在结构和构造层面。总结目前案例应用中惯有的问题,为下一步有针对性地改进做铺垫。  第四章是选取了具有典型性的实际案例对其结构和构造方式进行深入分析,并对其结构形式和构造连接方式的不足进行改进。为了使改进更具直观效果,笔者与木工师傅一起制作了两组足尺度模型来对改进的构造方式进行对比验证。以此来发掘适合于工业竹材自身特性的构造方式。  第五章是总结。对整片论文进行回顾,结合笔者研究的心得体会,提出了本篇论文研究的不足与缺憾,以及对以后关于工业竹材在建筑结构层面应用亟待解决的问题。  
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