圆竹酚醛树脂复合管材的制备及其性能

在竹材工业化利用中,多将竹材分解为小单元竹篾或将竹材展平后进行加工,同时对竹材复合材料的实验室研究多以竹纤维和小尺寸竹片为主,直接利用圆竹本身结构特性制备管材的应用案例较少。以圆竹为对象,制备圆竹酚醛树脂复合管材,充分利用其中空的结构特性,以期为“以竹代木”“以竹代塑”提供一种新的途径。首先通过对圆竹进行脱木素提高其渗透性;随后真空浸渍酚醛树脂,并在自制模具中进行环形加压固化,验证了圆竹酚醛树脂浸渍复合工艺方法的可行性;同时研究了不同压力条件下成型的圆竹酚醛树脂复合管材的尺寸稳定性、润湿性以及微观结构变化。通过压缩率测试、剖面密度测试以及电镜观察发现,圆竹酚醛树脂复合管材径向上存在差异,两端面压缩密实化程度较高,中心层则较低。内外端面的竹材细胞细胞壁塌陷,与酚醛树脂形成致密结构,中心层的竹材细胞微观结构变化较小。经过处理的圆竹在环形加压固化成型后具有较高的压缩率和较低的径向吸湿回复率,圆竹酚醛树脂复合管材的尺寸稳定性相比于未处理圆竹有较大提升,同时,复合管材的吸水性能、润湿性能都较未处理圆竹明显下降。

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。

智能制造时代下圆竹家具的艺术传承和消费启迪

圆竹家具是中国传统文化的重要载体,为了推广圆竹家具,营造传统文化生活环境,本文梳理了传统圆竹家具的文化传承和发展脉络,分析归纳了圆竹家具设计的原则和共性,总结出传统圆竹家具的艺术传承和文化特质。同时,探讨了圆竹家具中的文化现象,对圆竹家具的文化符号进行了挖掘。在此基础上,分析了现代圆竹家具的消费倾向,得出了文化导向、环保导向、设计导向、工艺导向共同作用影响消费者决策的结论。此外,对现代圆竹家具的智造创新进行了分析,提出了生产标准化、连接方式五金化、部件模块化的圆竹家具智能制造发展路径。最后,从设计、制造、管理、服务四个角度阐述了圆竹家具智能制造的发展前景。

多跨连续圆竹-钢组合拱桥全预制快速拼装建造

为提高竹拱桥的跨越能力,以我国已建成的最长竹桥——玲珑大桥为启发,提出采用圆竹和钢材进行多跨连续圆竹-钢组合拱桥的全预制快速拼装建造方法,系统研究圆竹的调弯、防腐工艺和拱圈、拱上建筑的预制拼装,以及拱圈的变形控制等关键技术。结果表明:圆竹-钢组合拱桥的跨越能力明显优于竹拱桥,且结构变形较小;该桥型的构件全部采用预制拼装,具有造价低、施工快速、节能环保等优点,研究结果可为圆竹-钢组合拱桥在类似工程中的推广应用提供参考。

T型圆竹家具构件力学性能研究

竹材作为可再生资源,被广泛用于替代木材作为家具制造材料;圆竹加工工序简单、能耗小、绿色环保,但是圆竹中空、壁薄的性质使圆竹家具存在接合强度低、拆装不便等问题。基于此,本文提出了圆竹内壁铣削为正圆后与实木插接的方法,设计了两种T型竹-木插接结构,即T型可拆装接合点结构(TKC)和T形不可拆装接合点结构(TBC),并以传统的圆竹榫接合作为参照组,对比分析了改良结构的抗拔、抗弯性能。研究结果表明:1)TKC、TBC的平均极限抗拔力为4926、4464 N,分别是参照组的4.5倍和3.8倍左右;2)破坏弯矩为62.9、98.0 N·m,分别是参照组的4.2倍和6.5倍左右;3)平均抗弯刚度为8049.2、17324.4 kN·mm^(2),分别是参照组的1.96倍和4.2倍左右。两种新型竹-木插接结构均能满足圆竹家具构件的使用强度及刚度要求,可根据实际需求灵活选用;本研究提高了圆竹家具的结构力学性能,丰富了圆竹家具结构形式,有助于推进竹材的可持续发展与应用。

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。

大型圆竹拱-钢拱组合结构建筑施工技术

合理利用竹材作为建筑材料,在创造经济效益的同时,对推动绿色低碳建造方式具有重要意义。但因圆竹特性与节点构造的复杂特性,限制了其在大型公共建筑中的发展。将竹拱与钢拱进行组合,利用钢拱为竹拱提供中间支撑,从而满足圆竹在大空间建筑上的使用需求。结合实际工程,详细介绍了大型圆竹拱–钢拱组合穹顶式建筑施工技术,以期为同类工程提供参考。

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。

微波处理对圆竹软化效果的影响

为改善圆竹家具弯曲构件软化工艺,推进圆竹家具工业化生产,以红竹竹筒为研究对象,采用微波加热进行软化处理,分析微波功率、处理时间和初含水率(10.6%、45.3%)对红竹圆竹软化效果的影响,并以弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR)为指标对软化效果进行评价。结果表明:随着微波功率提高,红竹MOE先下降后上升,500 W时达到最小值,较未处理材下降65.23%;MOR总体随功率提高而下降,在700 W时小幅上升,800 W时红竹出现严重内裂,强度较对照材下降47.21%。红竹MOE随微波处理时间的延长下降,在360 s时达到最小值,较未处理材下降75.44%。含水率45.3%红竹的MOE和MOR较气干红竹(含水率10.6%)大幅下降,分别下降了81.75%和65.13%。适当提高微波功率、处理时间及初含水率可降低红竹的MOE和MOR,提高红竹软化效果,但功率过高、时间过长会使MOE回升、红竹强度大幅下降。

竹壁铣削量对竹-木插接结构的力学性能影响研究

圆竹家具有利于减少生产能耗、提高竹材利用率。针对大多数圆竹家具连接结构接合不便、接合强度低的问题,本文提出了竹-木插接式连接结构,即将竹材内壁铣削为正圆后与实木插接式连接。考察了竹壁铣削量对竹-木胶合性能、插接结构节点抗弯性能的影响。结果表明:竹壁铣削量对竹木胶合剪切强度无显著影响(p>0.05);胶黏剂种类对竹木胶合剪切强度和木破率有显著影响(p<0.05);竹壁铣削量与抗弯强度和抗弯弹性模量呈负线性相关;与竹壁铣削量2 mm相比,1 mm和0 mm的抗弯强度分别增加13.60%和37.58%,抗弯弹性模量分别增加13.02%和42.43%。因此,为提高竹-木插接结构的力学性能,建议控制竹壁铣削量,保留更多的圆竹壁厚。研究结果可为竹-木插接结构提供设计依据,并为圆竹家具结构优化提供参考。

圆竹建筑建造技术改良与推广应用

竹子是一种速生、低碳、可降解材料,同时兼具生态、经济、文化价值,因此竹材作为建筑材料日益受到人们的重视,竹建筑的建造技术亦不断创新。文章分析了传统圆竹建筑存在的问题,并以浙江安吉竹境竹业科技有限公司为例,介绍了圆竹建筑的建造技术改良、推广措施以及圆竹建筑设计案例,提出了圆竹建筑未来的发展趋势,以期为竹建筑的推广应用提供借鉴。

圆竹连接方式的应用及发展

竹材生长周期短,比强度高,是一种具有优良力学性能的可再生材料,在建筑和家居制品领域有悠久的应用历史。由于圆竹中空管状的特殊结构,其节点连接样式众多,但缺乏标准的连接和加工工艺,工业化应用率低。为提高圆竹的工业化利用水平,有必要提升在圆竹构件连接方式上的标准化设计。通过从传统连接、连接件连接以及新型连接3个方面总结目前圆竹已有的连接方式及主要用途,分析其结构的建造工艺,综述圆竹连接的各类应用与可能发展方向,以期为实现圆竹的快速连接和工业化应用提供有益参考。

木-竹家具设计中木竹构件的配置策略

基于木材、竹材资源的基本属性,开展木竹家具产品设计研究。新材料与新技术的革新,赋予了木竹家具构件与产品设计及生产的新策略与新思路,并具有广泛的工业化制造潜质。竹材优异的性能可使木质家具在关键节点中更加出彩,科学合理的节点“取代”与增强设计提升了木竹产品的整体稳定性与耐久性。竹材优异的造型适应性赋予了竹制构件丰富的造型基础,异形木构件的竹制取代充分体现了“以竹代木”的用材理念,并丰富了产品的形态属性。木竹材的复合设计在继承了竹材优秀属性的同时,弥补了木材的部分劣势。

乡村振兴背景下圆竹家具产品的设计创新与实践

文章利用文献阅读法和田野调查法,对乡村地区圆竹家具设计与实践中的问题及成因进行了充分的调查、归纳和分析,在充分尊重竹子的天然形态与构造,以及对较为流行“标准化”设计思路反思的基础上,提出了“轻标准化”的设计思路;针对传统圆竹家具存在结构数量多、制作难度大、制作效率低等问题,提出了“轻结构化”的设计思路;基于对广大乡村地区的经济、技术和人力资源现状的调查,提出了“轻技术化”的设计思路。之后以三种思路为指导开展了圆竹家具产品的设计创新与实践。实践证明:轻标准化、轻技术化、轻结构化的设计思路有利于实现圆竹家具的规模化和批量化生产,提高生产效率;也可有效降低圆竹家具的生产难度和从业人员门槛,提高乡村地区原竹家具产业的就业率;同时,以上思路还在一定程度上提升了圆竹竹材的利用率以及圆竹家具产品的附加值,为广大乡村地区圆竹家具产业振兴提供了思路和助力。

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。

圆竹家具设计探究

圆竹家具在我国有着悠久的历史,具有丰富的人文内蕴,然而由于圆竹自身特性,造型和生产等方面受到限制,使圆竹家具难以适应现代人多样化的审美需求和工业化生产要求。笔者结合现代设计理念,对圆竹家具的特点和构造形式进行了深入分析,提出现代圆竹设计可以在生产过程上借鉴现代家具标准化统一生产,在外观造型上脱离传统的家具结构,精简家具构件,并且充分利用竹材韧性好等性能优势,突出造型美和材质美以满足现代审美需求;在连接结构上参考新材料或其他材料家具结构,在设计内涵上突出民族文化,引起情感共鸣。旨在为圆竹家具设计与制造提供理论指导,使圆竹家具设计符合现代生产和制造要求,满足消费者对家具外观造型的审美,达到消费者对圆竹家具情感的追求。

竹制家具弯曲构件加工方式

本文从竹制材料进行划分,系统阐述了竹制家具弯曲构件的加工方式。圆竹弯曲构件常采用火制工艺和开槽的方式进行弯曲。竹片基材弯曲构件需要进行软化、弯曲、干燥、胶合等多道工序进行加工处理。竹集成材则以锯制为主要的加工方式制作弯曲构件。竹制家具弯曲构件加工方式的研究为丰富竹家具制品造型提供了技术支持。

竹材通过端部压注处理进行防裂及防蛀的研究

为了提高处理液在竹材内的渗透速度以及渗透效果 ,实验设计了一套端部压注装置 ,并将几种高分子化合物压注到竹材内部。结果表明 :1从酚醛树脂处理材扫描电镜图中可知 ,发现酚醛树脂已渗透到绝大多数的纤维和薄壁细胞胞壁中 ;2在防裂性方面 ,聚乙二醇 (PEG)处理材、无机盐处理材以及酚醛树脂处理材均具有较好的防裂效果 ;3防蛀效果从最佳到较好的试剂排列为 :3.5 %氟化钠 (Na F) ,34%氯化钙 (Ca Cl2 ) ,4 %五氯酚钠 (Na PCP) ,1.5 %聚乙烯醇 (PVA) ,2 5 %氯化钠 (Na Cl) ;4本次防裂防蛀处理中 ,氯化钙 (Ca Cl2 )的防裂防蛀效果最佳 ,氯化钠 (Na Cl)防裂防蛀效果略逊。

全球竹建筑概述——趋势和挑战

笔者回顾了世界各地竹建筑的历史,讲述了竹材同其他建筑材料,诸如天然泥土/石灰、近代混凝土/水泥、胶粘剂之间的关系。竹子是世界上生长速度最快的植物,具有优良的结构性能,但在建筑中的潜力还未被充分挖掘。本文在描述世界各地竹建筑现状的同时,指出了目前竹建筑产业所面临的挑战,并就进一步的研究和发展提出了一些建议。

竹结构建筑的可呼吸性保温隔热围护研究

介绍了日本的“壁工法”技术特点和用“壁工法”建造的竹结构房子采用的墙体保温措施以及优点.