圆竹结构景观建筑全生命周期碳排放分析

竹材具有顺纹强度高的力学特点、天然固碳的生态优势和坚韧气节的文化属性,已逐渐成为景观建筑的重要建筑材料。近年来,圆竹结构力学性能、节点设计的相关研究较为深入,但其碳排放方面的研究较少涉及。为探究圆竹结构景观建筑的全生命周期碳排放及其减排效果,以2021年扬州世界园艺博览会国际竹藤组织馆“鱼乐竹馆”为研究对象,提出圆竹建材碳排放因子计算方法,并依照《建筑碳排放计算标准》(GB/T 51366—2019),对该馆进行了全生命周期碳排放计算,分析圆竹固碳特性对圆竹建筑全生命周期碳排放的减排效果的影响。结果表明,“鱼乐竹馆”的全生命周期碳排放量为37362.96kgCO_(2)e,其中建材生产阶段碳排放在全生命周期中的占比较高,为66.70%。由于竹材的固碳特性,建材生产阶段的总碳排放量为负值,为-32000.15kgCO_(2)e,实现了负碳设计。与未考虑竹材固碳相比,圆竹结构景观建筑在建材生产阶段减碳效果最为明显,该阶段碳排放量降低了约228.40%,在建筑全生命周期碳排放量中降低了约152.35%。运行阶段的电力消耗产生的碳排放量在圆竹结构景观建筑全生命周期碳排放量中占比24.63%,如果采用太阳能、风能等清洁能源,可实现碳排放量的进一步降低。

装配式圆竹结构螺栓连接节点的力学性能

近年来,随着新型结构和绿色建材的推广和发展,竹材作为结构材料用于建造新型竹结构建筑开始得到越来越多的关注。针对装配式圆竹结构螺栓组合节点,采用单螺栓、双螺栓和节点域高强度砂浆强化处理3种形式进行静力加载试验研究,分析其承载力和破坏形态。试验结果表明:装配式圆竹结构螺栓组合节点在保证一定构造条件后,可以有效避免脆性破坏,同时使竹材和螺栓的力学性能均能得到充分发挥并形成延性破坏,节点整体受力性能良好。采用双螺栓节点设计及节点域高强度砂浆强化措施可以明显提高螺栓组合节点的承载能力。基于试验建立了力学模型,并推导出组合节点的理论求解公式。通过结果比较发现,解析值和实测值的平均比值可达0.98,表明解析方法具有可适用性。该理论模型可以作为圆竹结构螺栓组合连接节点承载力计算的参考公式。

圆竹组合内嵌钢管新型节点力学性能研究

针对圆竹组合内嵌钢管节点存在稳定性差、竹材孔易劈裂等问题,在钢管与竹壁之间填充聚氨酯材料,通过试验分析和数值模拟,探讨聚氨酯填充组合内嵌钢管连接节点的受力情况及破坏形式,并对节点承载能力影响因素进行分析。结果表明:聚氨酯填充可以提高圆竹组合内嵌钢管新型节点的承载力,改善螺栓孔周围竹材应力状态;根据竹结构及螺栓应力应变曲线,考虑安全性以及经济性影响因素,当圆竹直径90 mm时,螺栓直径为12 mm、钢管直径为54 mm、上端部与螺栓孔距离200 mm为该节点合理参数。研究成果可为大型竹结构建造提供参考。

不同变量圆竹建筑填充组合节点轴压损伤声发射特性研究

针对现有圆竹建筑结构节点构造形式的难点而缺少研究内部损伤位置及演化规律的问题,提出使用硬质聚氨酯材料填充圆竹建筑组合节点的方法,结合声发射(AE)技术和有限元模拟技术对不同螺栓直径和螺孔位置的填充组合节点进行轴压试验,探究不同变量的填充组合节点受压过程中裂纹损伤演化规律。结果表明:聚氨酯填充材料提高了圆竹建筑组合节点的承载力;声发射参数与有限元模拟技术相结合能准确地反映填充组合节点损伤演化阶段;声发射参数实时显示填充组合节点微观损伤、宏观损伤的起裂时刻和节点失效时刻,实现了对填充组合节点破坏源的定位和破坏源能级监测。研究结果旨在为圆竹建筑工程设计阶段和安全维护阶段提供有益的技术支撑和参考。