2022年11月29日,2022竹建筑国际会议暨第三届生物质复合建筑材料与结构国际会议(BARC-ICBCS 2022)第六场分会“木建材和木结构最新研究”召开,整个国际会议旨在探讨展示竹子、木材和其他生物质材作为建筑材料的最新科研成果及应用。共话竹木建筑未来,助力建设清洁美丽地球家园。
本次会议是国际竹藤组织成立二十五周年志庆暨第二届世界竹藤大会的七场分会之一。会议由国际竹藤组织和国际竹藤组织全球竹建筑专家组主办,由清华大学土木水利学院、清华大学建筑学院、清华大学建筑设计研究院、南京林业大学、南京林业大学生物质材料国家工程研究中心、北京林业大学园林学院、国际竹藤中心等单位协办,由包括304am永利集团在内的全球二十多家机构作为会议支持单位。
我院杨会峰教授展示了其团队在木-混凝土组合结构方面的研究成果。报告中提出,木-混凝土组合结构(Timber-concrete composite, TCC)实现了材料的优化利用,能够改善纯木结构的抗震、抗火、防潮、隔声与振动性能,是推动木框架结构建筑向多高层发展的新方式。杨会峰教授介绍了其团队近五年来针对TCC界面连接、TCC梁受弯以及TCC梁有限元分析等方面的研究成果。向与会专家展示了近期有关TCC梁有效翼缘宽度的研究,对不同板宽的TCC梁进行了弯曲试验,验证了TCC梁中混凝土板存在剪力滞后效应。同时,基于ABAQUS非线性有限元分析平台,开发了木材弹塑性损伤本构子程序以及适用于TCC界面连接模拟的非线性粘性单元,开展了大范围的参数化研究,总结出了TCC梁有效翼缘宽度的计算方法,为木-混凝土组合楼盖体系的设计与应用提供了理论与实践支撑。
我院博士生文博分享了木-混凝土组合梁动力性能相关试验研究。报告中提出,由于木材质量相对较轻,刚度较低,将其用于建筑楼盖结构时容易产生较大振动,影响楼盖的舒适性。文博博士总结了搁栅式木楼盖、正交胶合木(CLT)以及木-混凝土组合(TCC)楼盖的振动性能研究现状。通过实验室试验、现场测试、主观评价和有限元分析等方法,对TCC梁的静载挠度、自振频率、阻尼比、激励响应速度和加速度等进行了详细分析。从试验结果来看,TCC梁的自振频率与界面组合作用密切相关,连接件的滑移刚度与数量是重要影响因素。
我校与东南大学共同培养的刘继伟博士围绕延性木框架梁柱节点及参数识别方法展开演讲。延性抗弯木框架具有良好抗侧向力能力,具有减少碳排放优点以及在中高层建筑中广泛应用的潜力。本次演讲介绍了一种特制钢构件延性木框架梁柱节点,并开展了试验研究和数值分析。他采用无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman Filter, UKF,一种用于处理非线性系统的贝叶斯滤波器近似方法)识别节点连接模型参数,并将其中的Cholesky分解替换为奇异值分解,且嵌入自适应噪声估计器。研究结果表明,所提出新型节点的延性系数得到较大提高;数值计算结果与试验结果吻合良好,参数辨识程序稳定性得到改善,节点模型各项性能参数与实验值误差小于10%;该参数识别程序可扩展应用到具有复杂和不稳定力学性能的其他连接参数识别中。
我校与东南大学共同培养的陶昊天博士进行了题为木结构自攻螺杆连接梁柱节点的抗震性能有限元分析的报告。报告中分析了传统木结构连接在设计、应用与模拟等方面存在的局限性,提出了高性能自攻螺杆连接在多高层木结构中的发展前景。基于课题组前期进行的节点低周反复荷载试验,在ABAQUS平台中建立了自攻螺杆连接梁柱节点的精细化非线性有限元模型。为考虑材料塑性变形与损伤断裂行为,开发并编制了钢材与木材的三维弹塑性损伤本构VUMAT子程序。通过开发并定义具有最大位移指向型循环规则的粘性单元,有效考虑了自攻螺杆在循环拉拔过程中产生的滑移与损伤。分析结果表明,有限元模型能清晰展现出节点连接破坏模式,包括钢耗能件的超低周疲劳断裂破坏、螺纹杆拉拔产生的非弹性滑移以及木材压缩屈服等。此外,有限元模型在预测节点连接的滞回曲线与耗能能力等方面也表现良好。
我院硕士研究生宋学松报告了阻燃改性木材层板覆面对胶合木柱抗火性能影响的研究,介绍了利用树脂浸渍与压缩密实化联用方法制备改性国产杉木,并将改性木用于胶合木柱曝火侧层板进行单侧曝火试验。试验结果表明,采用树脂浸渍和压缩联合改性层板覆面的胶合木柱抗火性能提升明显;常规胶合木柱点燃时间为55s,涂刷防火涂料构件点燃时间延长至195s;受火时间1小时,常规构件炭化速率为0.733 mm/min,单层改性层板覆面构件炭化速率降至0.552 mm/min;受火时间2小时,常规构件炭化速率0.503 mm/min,单/双层改性层板覆面构件炭化速率分别降至0.458和0.351 mm/min;与常规构件相比,受火时间1小时的单层改性层板覆面构件剩余承载力提升了30.1%,受火时间2小时的双层改性层板覆面构件剩余承载力提升69.3%。胶合木柱剩余截面随受火时间增加而减小,导致剩余承载力试验中破坏模式由强度破坏转变为失稳破坏。
我院硕士研究生吴添一分享了一种新型麦秸石膏复合材料(gypsum-wheat-straw composite, IGW)覆面轻型木结构墙体的抗火性能试验研究。研究结果表明,火灾中同一测点的IGW覆面墙体温度低于石膏板墙体;IGW覆面墙体耐火极限比石膏板墙体延长了44.3%;火灾后,IGW仍能保持结构完整性;受火时间30分钟时,曝火侧覆面板拼接缝处内嵌石膏板墙体剩余竖向承载力比常规墙体高21.3%;受火时间60分钟时,IGW覆面墙体剩余竖向承载力为65.4%,而石膏板墙体则失去了强度。总体而言,IGW抗火性能更加优异,可替代石膏板用作轻木墙体覆面板。
共有来自国内外的专家学者带来了十余场报告。本次会议全程在线直播,并且有中、英、西三种语言的同声传译,国内外共计200余人参会。
作者:304am永利集团;审核:张涛、方海
杨会峰教授作报告
文博博士作报告
博士生刘继伟作报告
博士生陶昊天作报告
硕士生宋学松作报告
硕士生吴添一作报告