建筑科学 ２０１５年第１０期ｌ科技创新与应用 我国竹质结构工程材料标准体系 基本框架初探 吴艳丽 孙金林 （１、黄河交通学院，河南武陟４５４９５０ ２、华南建筑设计有限公司，河南郑州４５０００７） 摘要：竹质结构工程材料以其具有更高的抗压与抗拉强度，更好地弹性与韧性以及更强的耐冲击性等特点，被广泛应用于工程 建筑领域，已成为建筑工程材料的首选。国内外对其可持续的开发与高效利用均给予了高度重视，并取得了较为卓越的成果。但 由于竹质结构工程材料的标准不协调、覆盖范围窄且尚未形成一个较为规范的标准体系，对我国竹质结构工程材料的健康发展 产生极大的制约作用，因此，构建竹质结构工程材料的标准体系具有重要意义。 关键词：竹质结构工程材料；标准体系；基本框架；构成 近年来，随着我国“低碳经济”的蓬勃发展，竹质结构工程材料 被广泛应用于与建筑工程相关的室内装饰、建筑结构设计等诸多领 域，且现代竹结构技术已逐步向着产业化的方向发展。目前，已有６ 个省（市）建成竹质结构工程材料的示范生产线，共计１４条。然而，由 于竹质结构工程材料在生产过程中没有规范的质量控制体系，在实 际应用过程中也缺乏相应的设计和应用规范，导致生产加工出的大 量竹质结构工程材料的强度不稳定、弹性与韧性差、耐冲击性减弱， 不宜被用作工程材料，极大地阻碍了我国竹结构技术的产业化发 展。 为此，文章基于竹质结构工程材料从竹子到成品形成的产业链 角度，对我国竹质结构工程材料标准的发展现状和问题进行了梳理 和总结，提出了我国竹质结构工程材料标准体系的基本框架，并基 于此，具体探讨了构建我国竹质结构工程材料标准体系的基本原则 和思路，以期能够对我国竹质结构工程材料标准体系的构建具有一 定借鉴作用。 １我国竹质结构工程材料标准的发展现状 近几年，虽然我国竹质结构工程材料的发展速度呈下降趋势， 但不可否认，我国竹材及加工业取得了较为显著的成效。通过检索 发现，截至２０１２年，我国共有１３项竹质结构工程材料的标准。这１３ 项标准且多集中于产品方面，而在生产、流通和使用等重要环节涉 及较少。通过数据统计分析，竹质结构工程材料的标准中，产品类标 准比例占到标准总数的６９％，而试验方法类的标准占比１５％，检验 规程和技术类标准比例更少，均只有８％。 另外，从行业或标准级别的角度划分，１３项竹质结构工程材料 的标准中，有２项为国家级标准，行业类标准共有１ １项。其中，行业 标准主要涉及林业行业、建筑行业、铁道行业、出入境检验检疫行业 和机械行业共５个行业，各个行业的标准占比分别为４项、３项、２ 项、ｌ项和１项。具体标准名称涉及到汽车车厢地板、铁道货车用材、 建筑用材等多模块，如２００２年颁布的汽车车厢底板用竹材胶合板、 １９９３年颁布的铁道货车用竹材层压板物力力学性能测试方法，２００７ 年颁布的建筑用竹材物力力学性能试验方法等。由此，可以看出，我 国竹质结构工程材料标准不仅相对较少，而且覆盖范围也相当窄， 各行业内布局比例也不协调。 同时，从年份看，最新的标准已是在２００８年修订的，至今已有 多年时间。同时，属于林业行业的标准多是围绕在２０００年左右颁布 的，而属于铁道行业、机械行业和出入境检验检疫行业的标准颁布 时间更久，多于１９９３年左右颁布。可见，我国竹质结构工程材料标 准的更新速度较为缓慢。另外，竹质结构工程材料标准在竹质结构 工程材料的生产、加工、流通、使用、检验等产业环节分布不协调、覆 盖范围窄的现状，预示着构建竹质结构工程材料标准体系已成为亟 待解决的重要课题。 ２我国竹质结构工程材料标准体系的基本构成 标准体系即是指针对于特定标的，按照该标的间内在特有的属 性或特征，将其在一定的适用范围内的标准或基于某些技术组合构 成的有机整体。顾名思义，竹质结构工程材料的标准体系即是按照 竹质结构工程材料自身的特点及属性，将其在一定的适用范围内的 标准或基于一定技术，如建筑工程科学、林产化工科学、植物科学等 领域内的标准或专用技术，组合而形成一个系统、全面、完整、科学 的有机整体。因此，竹质结构工程材料标准体系的基本构成需包含 两个基本要素和一个连接点。两个基本要素即是竹质结构工程材料 产品和竹质结构工程材料使用或流转范围内的标准或专业技术，一 个连接点即是竹质结构工程材料被应用或流转到的范围，如建筑工 程、林产化工、植物科学等领域内所处的生产加工、设计开发、检验 检疫等产业环节。如用于制造竹质结构工程材料的原材料竹，在采 集过程中，需要利用植物科学领域和材料科学领域的相关专业知识 与技术，则此过程的连接点即是竹质结构工程材料生产形成的整个 产业链条中的原材料采集环节。 ３我国竹质结构工程材料标准体系基本框架的构建 ３．１基本框架的构建原则 任何框架体系的构建都需要遵循一定的构建标准和要求，竹质 结构工程材料的标准体系的构建也不例外。文章根据１９９１年颁布 实施的国家级标准——《标准体系表编制原则和要求》来进行竹质 结构工程材料标准体系基本框架的构建。因此，就需要遵循以下四 个方面的基本原则： 一是遵循全面性原则。通过对竹质结构工程材料标准化的现状 进行充分研究基础上，得出一个能够使产品各产业环节均有标可依 且有规可循的标准体系是我国构建竹质工程材料标准体系的努力 方向。因此，构建竹质工程材料标准体系应本着产品所有环节能够 有标可依且有规可循的全面性原则。 二是讲究协调性原则。体系内上下层次、标准之间相互统一且 体系之间能够保持协调关系的体系即可称之为是一套合理的标准 体系。因此，竹质结构工程材料标准体系基本框架的构建不仅要注 重体系内的统一，而且也应考虑与我国竹子技术标准体系间的衔接 性。 三是注重可操作性原则。可操作性即是衡量一套标准体系有效 性的标准之一。如果建立的标准体系不具有可操作性，则毫无价值 科研。 四是致力于发展性原则。任何事物只有与时俱进，不断更新发 展着，才具有可持续性。因此，标准体系的构建不仅要考虑近期发展 急需，同时也要注重长远发展的需求，使所构建的标准体系能够与 时俱进，具有可持续性。 ３－２基本框架的构建思路 如上所述，竹质结构工程材料标准体系的基本框架包含竹质结 构工程材料产品和竹质结构工程材料使用或流转范围内的标准或 技术两个基本要素和作为连接点的竹质结构工程材料被应用或流 转到诸如建筑工程、林产化工、植物科学等领域时所处的生产加工、 设计开发、检验检疫等产业环节。因此，竹质结构工程材料标准体系 的基本框架的构建思路需要分别从两个要素和一个连接点的划分 人手。 针对竹质结构工程材料产品而言，综合考虑竹质结构工程材料 产品的用途和结构形式，按照竹质结构工程材料产品在所构建的标 准体系中的功能划分，将竹质结构工程材料产品分为结构工程竹产 品、连接产品和连接主体框架的组件产品。其中，结构工程竹产品是 指具有规定范围内的承载能力的竹材及其相应的人造板制品，如竹 胶合板、竹塑复合材料等。连接产品，顾名思义，即是能够用作将竹 结构连接起来的胶黏剂、构架连接件等产品。组件产品则是在将竹 质工程材料或一些辅助『生材料经过特殊设计而制造出来的产品。 针对竹质结构工程材料使用或流转范围内的标准或技术和标 准体系的连接点，主要基于竹质结构工程材料从原材料竹到竹质结 构工程材料产成品形成的整个产业链条所经历的阶段或程序划分。 因为，竹质结构工程材料产品的最终形成过程首先从采集原材料竹 开始，通过生产加工，形成竹质结构工程材料产成品，产成品在最终 —．２３５．． 科技创新与应用Ｉ ２０１５年第１０期 建筑科学 装配整体式空间钢网格盒式结构 节能住宅综合性能分析 聂世杰 王永慧 （１、贵州Ｉ大学空间结构研究中心，贵州贵阳５５０００３ ２、贵阳建筑勘察设计有限公司，贵州贵阳５５０００２） 摘要：文章介绍了一种新型的铜结构住宅体系——装配整体式空间钢网格盒式结构。这种结构体系主要由横向钢一混凝土协 同式组合空腹夹层楼盖及竖向单层钢网格墙架组成，具有空间三维受力特性；空腹楼盖具有跨度大、自重轻等优点，每户住宅的 居室亦在“盒内”自由划分，不再受“有墙必有梁”；钢网格墙采用现浇工业石膏包裹，不需再做防火、防锈处理，而且还有很好 的保温效果。文章通过一拟建工程为例，对比分析了盒式结构与常规结构，研究结果表明盒式结构受力性能及经济节能指标等 都优于常规结构。 关键词：超高层；空间钢网格；盒式结构；现浇工业石膏；对比分析 １概述 随着经济的快速发展，我国的钢产量也不断增加，钢结构住宅 也迎来了广阔的发展前景，但目前钢结构住宅仍停留在常规的框 架、框剪、框筒结构体系，用钢量较大，受力性能也较差，其墙体、屋 面材料开裂问题严重，维护费用高，防火防腐蚀问题也是制约钢结 构发展的一个关键问题。另外，目前我国工业废料排放严重；以湖北 襄阳市为例，该地区工业废渣（磷石膏、二水石膏）年排放量约２００ 万立方米，处置不当会严重污染环境。若开发一种配套的、高品质的 适合市场推广的钢结构住宅体系，落实“工业固体废渣资源化”的经 济，将此类工业石膏大量应用于建筑墙体（内、外墙及楼盖），使 其变废为宝，且在住宅建筑中做到“大开间、灵活划分居室”，每户一 块无梁空心板，将有望取得较好的社会效益和经济效益。 ２装配整体式空间钢网格盒式结构 文章介绍一种新型的钢结构住宅体系一装配整体式空间钢网格 盒式结构。这种结构体系主要由横向钢一混凝土协同式组合空腹夹 层楼盖ｌｌｌ及竖向单层钢网格墙体组成；由于网格尺寸多而密，横向及 竖向受力体系形成 维受力的板体系，使每户包裹后形成受力均匀 合理的盒式结构，如图１所示。 这种结构体系在受力特点、施工建造方法、建筑功能和工程造 价等方面都要优于目前常用的结构，盒式结构将常规框架结构改变 为小截面立柱，并与层间横梁及钢空腹楼盖Ｔ型梁组成．网格式框 架，外墙及分户墙采用现浇工业石膏填充，这样既能充分利用钢结 构强度高、抗震性能好的优点，又能利用磷石膏来解决钢材的防火 防腐蚀及外墙保温，也消耗了大量的工业石膏废料；另外，这种新 装配整体式钢网格盒式结构采用构件单元化，实现Ｔ厂‘焊接制作， 现场全螺栓拼接，避免火灾的同时提高了施工速度，促进施工文日月； 再者，每户由横向和竖向网格板组成盒式空间结构，从而使结构内 力分布均匀，且内力值大幅度减小；内力减小使构件截面大幅度减 小，从而减小钢材总体用量和Ｔ程造价；由于采用钢空腹网格大板 楼盖体系，形成每户一块大面积（≥１００ｍ ）楼板，每户住宅的居窄亦 在“盒内”自由划分，不再受“有墙必有梁”，达到建设部早已提 的“大柱网、大开间、灵活划分居室多功能应用”的要求。 ３装配整体式空间钢网格盒式成束筒结构体系性能对比分析 ３．１工程概况 本工程拟开发的基地在湖北省襄阳市，该＿Ｔ程采用成束筒结 构，共３６层，柱网格间距为２．５ｍ，层高３．１ｍ，总高度１１１，６ｍ，其核芯 为钢筋混凝土剪力墙筒，周边围绕六个钢网格盒式结构筒，从而提 高超高层结构抗侧刚度；Ｔ程建筑场地类别为Ⅱ类，设计地震分组 为第一组，地面粗糙度为Ｂ类，基本风压０．３５ＫＮ／ｍ ；抗震设防烈度 ｝巳赞土柽插 一十 图１空间钢网格盒式结构示意图 为６度，基本地震加速度为０．０５ｇ，框架抗震等级为 级，剪力墙抗 震等级为二级；文章通过Ｍｉｄａｓ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ软件进行设计汁算，对卜匕分 析了空间钢网格盒式成束筒结构与常规钢框架一核心筒结构的技术 经济指标，各结构标７伟层模型与整体模型如图２至图５所示。 ３．２计算结果分析比较 ３．２．１结构自振周期。由表１可知，两种结构体系相比，盒式结 构的各自振周期均较常规结构的自振周期短，说明盒式结构体系孑Ｆ 各方向的抗侧刚度均优于常规结构。 同氩拥空膻 层艟 两种结构体系的第一扭转周期与第一 平动周期之比均远小于规范规定的限 制，这也从一定程度上反映了空盒式 结构与常规结构都有很好的抗扭能 力。 ３．２．２结构的位移特性。表２巾数 据为水平风荷载作用下与振犁分解反 应谱法分析所得的结果，通过对比可 以明 的看出盒式结构的顶点位移、 运输到施Ｔ 程之前，要经过检验检疫和设计包装。因此，竹质结构 Ｔ程材料产品的形成一般要经过原材料的采收、竹质结构工程材料 的生产、加工以及外观和功能结构的设计与新产品的开发、设备质 量控制、材料的检验检疫等程序，所涉及到植物科学、建筑工程科 学、材料科学等领域的标准或专业技术。 ３．３基本框架的内容 检疫等产业环节。 ４结束语 竹质结构工程材料标准体系的基本框架体现了标准体系的整 体结构和构建思路，既要遵循全面性、协调性、可操作性和发展性的 原则，以确保构建的竹质结构工程材料标准体系基本框架的实效， 又要考虑竹质结构＿丁程材料本身的属性和特点、总体技术要求以及 综上所述，文章将竹质结构工程材料标准体系基本框架的具体 生产程序，以产业角度来宏观整体把控，微观局部协调。面对我围竹 内容总结如下： 产业蓬勃发展态势，而竹产品标准不一、质量参差不齐的矛盾现状， 竹质结构Ｔ程材料产品：结构工程竹产品、连接产品和连接主 为推动竹产业的健康可持续的发展，构建规范、全面、协涮、具有较 体框架的组件产品。 强可操作性和良好发展性的竹质结构Ｔ程材料标准体系已是当务 竹质结构工程材料使用或流转范围内的标准或技术：植物科 之急。 学、材料科学、建筑ｌＴ程、林产化工及其他科学技术。 参考文献 连接点——竹质结构工程材料被应用或流转到植物科学、材料 ［１】李辉，李新功，等＿我国竹质结构工程材料标准体系基本框架初探 科学、建筑工程、林产化工及其他科学领域时所处的原材料采收、外 林产工业，２０１３，２０（４）． 观和功能结构的设计与新产品的开发、设备质量控制、材料的检验 ——２３６——
