[01380952]新型竹集成材结构构件制造关键技术及其设计计算方法

本项目属于结构工程、木材科学与技术领域。 竹子可再生、可降解,力学性能优良,3-6年即可成材,木材需10年以上;但原竹材料壁薄中空、直径较小、尖削度大、结构不均匀,其几何尺寸、力学性能变异性很大,限制了其在现代结构中的应用。而竹集成材为解决这些问题提供了有效途径;但现有竹集成材多为尺寸较小的板材,而现代结构领域需要大截面、大尺寸的型材,迫切需要研发新型竹集成材结构构件制造新技术,以攻克大截面、大尺寸、耐久性、力学性能均匀性与稳定性等关键问题。同时,该新型竹集成材构件的设计计算方法是制约其在大型、复杂结构应用的关键技术。 本项目依托国家基金、省部级等多项科研项目,历时七年多产学研联合攻关、技术开发与工程实践,形成的主要科技创新有：研发了一种新型带定位榫钩的竹片及榫钩一次加工成型设备,实现了构件的无缝无限接长,并且搭接过程更简单;开发出双面辊胶错位组坯技术及相关设备,提高了施胶质量和搭接效率。研发了超长构件一次压制成型技术及关键设备,解决了构件整体力学性能的均匀性与稳定性,同时提高了产品生产效率;研发了防护处理技术及成套设备,研制了一种新型有机溶剂,应用该溶剂处理后,竹材无需烘干,构件无变形扭曲、无开裂、无污染、无材色变化,且尺寸稳定,防霉等级最高（0级）,防腐等级最强（强耐腐）。开发了新型竹集成材生产工艺流程,形成了新型竹集成材构件系列专利产品;将新型竹集成材、高性能纤维及其它生物质材料进行不同形式的组合与复合,形成了新的高性能复合材料结构构件。研究了材料的本构模型,揭示了多因素影响下新型竹集成材梁的破坏机理,基于梁的三种破坏模式,分别给出了不同模式下新型竹集成材梁的极限承载力和变形计算方法。揭示了多因素影响下新型竹集成材柱的破坏机理,基于柱的三种破坏模式,提出了不同破坏模式下偏心受压柱承载力计算方法;并给出了长细比和偏心距对柱极限承载力影响的数学模型,柱的侧向变形、稳定系数、偏心距影响系数和对应极限承载力的计算公式。 本项目获授权发明专利11项、实用新型专利15项;发表学术论文40余篇,其中SCI收录论文9篇,EI收录论文8篇,相关研究成果被国内相关标准采用。本项目技术成熟,实现了新型竹集成材的工业化,创制的关键设备在江苏、浙江、江西、福建等省得到了推广应用。