Glubam材料的性能研究與應用.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)境遭受到了嚴重的破壞。其中，建筑行業(yè)的發(fā)展對自然環(huán)境的影響不可忽視。鋼筋水泥等建筑材料的生產(chǎn)和應用都對自然環(huán)境造成了不小的負擔。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營和維護體系。本文即從綠色材料的角度，以一種新型的竹材復合材料——Glubam為對象，對其環(huán)保性能、力

2、學性能以及應用等方面進行研究。
　　首先，文章對現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)的概念進行了簡單介紹?，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)形式基礎上發(fā)展出來的一種新興結(jié)構(gòu)體系。現(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。作者對其在我國的發(fā)展概況、生產(chǎn)、應用及未來發(fā)展進行了闡述。
　　然而，Glubam只是膠合竹材的一種。為了對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，在第二章中作

3、者對目前在研究和生產(chǎn)領域出現(xiàn)的膠合竹材進行了分類介紹，包括其材料特點、研究和應用情況等。
　　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重要方面。本文通過對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、運輸方面的數(shù)據(jù)信息。并以調(diào)研企業(yè)為例，對膠合竹材的綜合生產(chǎn)能耗和二氧化碳排放系數(shù)進行了計算、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。最后，以一座Glubam人行橋為例，比較了對應的膠合木、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，作者對目前膠合竹材生產(chǎn)中存在的弊端和未來的發(fā)展方向給出了建議。
　　在第四章中，作者對Glubam膠合竹材的基本力學進行了試驗研究和分析，包括抗拉強度，抗壓強度，抗彎強度、抗剪強度以及彈性模量等。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行了試驗。通過對試驗數(shù)據(jù)的分析和與木材、木基復合材料以及其他膠合竹材的對比，表明Glubam是一種具有良好的力學性能的竹材復合材料，完全能夠應用于建筑結(jié)構(gòu)領域。再次，在對Glubam基本力學性能研究的基礎上，綜合目前木材本構(gòu)關系的相關研究成果，得出了較適合于Glubam材料的應力應變關系。然后，根據(jù)試驗的結(jié)果，以及調(diào)整后的容許應力折減系數(shù)，得出了Glubam的容許設計應力，并與幾種結(jié)構(gòu)復合木材進行了對比。對比表明

6、Glubam力學參數(shù)與其他木材復合材料相當甚至更優(yōu)。最后，在木結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設計法的基礎上，對Glubam清材小試樣強度標準值進行了調(diào)整，得到了其極限強度設計的建議值。
　　第五章在Glubam材料偏軸試驗的基礎上，對其進行了破壞分析。為了對Glubam膠合竹材在偏軸受力情況下的力學性能進行研究，文章對縱橫向纖維比為4∶1的典型Glubam材料進行了偏軸試驗研究。作者根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，并基于4∶1Glubam膠合板雙向纖維分布的特性，在

7、一系列假定的基礎上得到了改進的漢金森公式。它能夠更好地預測4∶1Glubam板材在偏軸抗拉條件下的強度。針對Glubam膠合竹材的雙向受力性能，作者應用蔡吳失效理論對其進行了分析，并得到了對應的破壞包絡線。與試驗值對比，發(fā)現(xiàn)由于Glubam雙向纖維分布的特點，在偏軸方向的試驗點均處于包絡線的內(nèi)部。因此作者給出了近似方法來獲得雙向纖維分布的Glubam材料破壞包絡線。最后，從層疊復合材料的角度，應用經(jīng)典層合板理論對Glubam的層疊特性進

8、行了分析。
　　第六章對膠合竹材單螺栓連接進行了試驗研究，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。隨后對試件受力進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，當邊距和端距較小時，螺栓孔側(cè)面板材所提供的剛度不足，容易由于應變過大而引起試件破壞;隨著端距的不斷增大，螺栓孔承載能力明顯增強，但是邊距的增大對承載能力提高的規(guī)律不是很明顯。
　　綜合上述的Glu