Glubam材料的性能研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著全球工業(yè)化的發(fā)展，人類賴以生存的自然環(huán)境遭受到了嚴(yán)重的破壞。其中，建筑行業(yè)的發(fā)展對(duì)自然環(huán)境的影響不可忽視。鋼筋水泥等建筑材料的生產(chǎn)和應(yīng)用都對(duì)自然環(huán)境造成了不小的負(fù)擔(dān)。全球植被覆蓋面積日益減少，森林資源被侵蝕，氣候環(huán)境日益惡劣。在這樣的大背景之下，人類對(duì)綠色建筑的需求日益迫切。綠色建筑需要我們發(fā)展綠色建筑材料，采用綠色的建造方法以及運(yùn)營(yíng)和維護(hù)體系。本文即從綠色材料的角度，以一種新型的竹材復(fù)合材料——Glubam為對(duì)象，對(duì)其環(huán)保性能、力

2、學(xué)性能以及應(yīng)用等方面進(jìn)行研究。
　　首先，文章對(duì)現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)的概念進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹?，F(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)是在現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的一種新興結(jié)構(gòu)體系?，F(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)所采用的主要建筑材料為膠合竹材。而Glubam材料是膠合竹材中一種典型的材料。作者對(duì)其在我國(guó)的發(fā)展概況、生產(chǎn)、應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了闡述。
　　然而，Glubam只是膠合竹材的一種。為了對(duì)目前存在的膠合竹材有更全面的了解，且體現(xiàn)Glubam材料的特點(diǎn)，在第二章中作

3、者對(duì)目前在研究和生產(chǎn)領(lǐng)域出現(xiàn)的膠合竹材進(jìn)行了分類介紹，包括其材料特點(diǎn)、研究和應(yīng)用情況等。
　　其次，作為一種新型建筑材料，Glubam的環(huán)保性能是研究的一個(gè)重要方面。本文通過(guò)對(duì)湖南炎陵縣一家膠合竹材生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)研，獲得了從原材料獲取到生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸方面的數(shù)據(jù)信息。并以調(diào)研企業(yè)為例，對(duì)膠合竹材的綜合生產(chǎn)能耗和二氧化碳排放系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算、分析。調(diào)查和分析結(jié)果表明，該廠生產(chǎn)的膠合竹材綜合能耗和二氧化碳排放系數(shù)與其他建筑材料相比具有明顯

4、的優(yōu)勢(shì)。最后，以一座Glubam人行橋?yàn)槔?，比較了對(duì)應(yīng)的膠合木、鋼材、鋼筋混凝土人行橋建造的能量消耗與碳排放，進(jìn)一步體現(xiàn)了Glubam作為建筑材料在環(huán)保方面的優(yōu)越性。同時(shí)，作者對(duì)目前膠合竹材生產(chǎn)中存在的弊端和未來(lái)的發(fā)展方向給出了建議。
　　在第四章中，作者對(duì)Glubam膠合竹材的基本力學(xué)進(jìn)行了試驗(yàn)研究和分析，包括抗拉強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以及彈性模量等。由于Glubam膠合竹材是一種具有雙向纖維分布的正交各向異性材料，

5、所以在板材縱向和橫向都進(jìn)行了試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和與木材、木基復(fù)合材料以及其他膠合竹材的對(duì)比，表明Glubam是一種具有良好的力學(xué)性能的竹材復(fù)合材料，完全能夠應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。再次，在對(duì)Glubam基本力學(xué)性能研究的基礎(chǔ)上，綜合目前木材本構(gòu)關(guān)系的相關(guān)研究成果，得出了較適合于Glubam材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。然后，根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果，以及調(diào)整后的容許應(yīng)力折減系數(shù)，得出了Glubam的容許設(shè)計(jì)應(yīng)力，并與幾種結(jié)構(gòu)復(fù)合木材進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比表明

6、Glubam力學(xué)參數(shù)與其他木材復(fù)合材料相當(dāng)甚至更優(yōu)。最后，在木結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的基礎(chǔ)上，對(duì)Glubam清材小試樣強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行了調(diào)整，得到了其極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)的建議值。
　　第五章在Glubam材料偏軸試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了破壞分析。為了對(duì)Glubam膠合竹材在偏軸受力情況下的力學(xué)性能進(jìn)行研究，文章對(duì)縱橫向纖維比為4∶1的典型Glubam材料進(jìn)行了偏軸試驗(yàn)研究。作者根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并基于4∶1Glubam膠合板雙向纖維分布的特性，在

7、一系列假定的基礎(chǔ)上得到了改進(jìn)的漢金森公式。它能夠更好地預(yù)測(cè)4∶1Glubam板材在偏軸抗拉條件下的強(qiáng)度。針對(duì)Glubam膠合竹材的雙向受力性能，作者應(yīng)用蔡吳失效理論對(duì)其進(jìn)行了分析，并得到了對(duì)應(yīng)的破壞包絡(luò)線。與試驗(yàn)值對(duì)比，發(fā)現(xiàn)由于Glubam雙向纖維分布的特點(diǎn)，在偏軸方向的試驗(yàn)點(diǎn)均處于包絡(luò)線的內(nèi)部。因此作者給出了近似方法來(lái)獲得雙向纖維分布的Glubam材料破壞包絡(luò)線。最后，從層疊復(fù)合材料的角度，應(yīng)用經(jīng)典層合板理論對(duì)Glubam的層疊特性進(jìn)

8、行了分析。
　　第六章對(duì)膠合竹材單螺栓連接進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明順紋試件具有較高的承載力且延性較好，且隨著試件端距和邊距的不斷增加，承載力基本呈逐漸上升的趨勢(shì)。隨后對(duì)試件受力進(jìn)行了理論分析和有限元分析。理論分析和有限元分析都表明，當(dāng)邊距和端距較小時(shí)，螺栓孔側(cè)面板材所提供的剛度不足，容易由于應(yīng)變過(guò)大而引起試件破壞;隨著端距的不斷增大，螺栓孔承載能力明顯增強(qiáng)，但是邊距的增大對(duì)承載能力提高的規(guī)律不是很明顯。
　　綜合上述的Glu