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）第八场分会“圆竹结构的研究与创新” 以及闭幕式于2022年12月13日北京时间20:00-23:00线上召开。匹兹堡大学教授肯特·哈瑞斯、浙江大学副教授卓新、北京林业大学讲师孟鑫淼、博洛尼亚大学路易莎·莫拉里、巴赫达尔大学米雷图·塔德斯、安徽农业大学牛思杰、西安建筑科技大学靳贝贝、天津大学马睿、弗吉尼亚理工大学丹尼尔·欣德曼等发表演讲。国际竹藤组织全球竹建筑专家组主席、考文垂大学副教授大卫·特鲁希略，浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院副教授克里斯托弗·德马蒂诺共同主持会议。
肯特·哈瑞斯介绍了如何使用最新国际标准ISO22156:2021中全节点试验方法开展圆竹节点性能设计。最新ISO 22156允许采用“全节点测试”作为直接确定圆竹节点设计性能和刚度的一种手段：“节点的设计性能应基于完整的全尺寸节点开展测试，并保证测试节点具有相同几何形状、紧固件配置，且连接构件的性能和/或等级也应相同。试验应按照ISO 16670要求开展，且节点性能应遵循ISO/TR 21141标准要求。根据ISO 12122-5和ISO 12122-6（视情况而定）确定特征值。”哈瑞斯展示了如何通过完整节点试验来确定圆竹节点性能。他采用螺栓连接鱼嘴形节点抗弯性能测试来详细说明了简单节点连接的完整测试过程。该过程描述了包括由试验测量和导出的节点性能参数及其标准化，并描述了试验结果的统计分析和设计所需特征值的确定，以及全节点试验的局限性。所测试的螺栓连接鱼嘴形节点性能参数变化很大，导致其屈服强度、极限强度和旋转刚度的特征设计参数相对较低。
卓新以“新型低层竹管框单元装配式建筑体系”为主题展开演讲。传统圆竹结构采用钉或绳作为连接方式，这种摩擦型连接节点容易因竹子含水率或环境温度变化导致节点松动甚至失效。卓新团队提出的圆竹结构体系由矩形、梯形和三角形框单元经螺杆平行连接而成，通过改变竹秆和竹节的组合方式和数量，可显著改善结构承载力。基于圆竹的材料特性与结构的性能要求，他提出了框单元的模数制组合方式。实践证明，框单元装配式圆竹结构体系是可行的，可实现工厂批量生产与仓储，减少现场装配工作量，并缩短工期。卓新同时结合民宿等院落的使用功能与结构的合理性提出了结构块体组合的智能算法，经编程可参数化快速形成并优化低层圆竹建筑各单元区块的空间布局。他认为只要品质优良且造价合理，低层圆竹结构将有巨大市场潜力。
孟鑫淼的演讲围绕“生态自锚式FRP-竹复合锚杆：概念与试验研究”展开。随着中国基础设施建设的快速发展，配套边坡工程面临稳定性差、次生荒地增多、水土流失严重等挑战。传统生态护坡所使用的锚杆只考虑边坡安全性，忽略了与植物根系的协同工作。为解决上述难题，孟鑫淼提出了一种由玻璃纤维增强塑料（FRP）与竹材制成的新型自锚式复合锚杆。该锚杆由细长竹片经热弯形成U型锚头，中间采用FRP逐层缠绕粘合而成。他开展了锚杆拉伸试验和抗拔试验，及其U型锚头的力学性能分析。研究结果表明，竹材弯曲模量与热弯曲过程中的温度有关，4.5 mm宽度竹条最佳，热成型温度为210℃；采用U型锚头既可保证竹子的抗拉强度得到充分发挥，同时避免了各向异性材料引起的侧向压力。结合拉伸试验结果，他建立了计算竹片抗拉强度的数学模型，可用于控制锚杆力学性能。根据分析结果，可确定锚杆和粘结界面的应力分布和发展。此外，还可建立极限承载力力学模型为结构优化提供理论依据。
路易莎·莫拉里分享了热处理工艺对竹子力学性能的影响研究。天然竹材具有良好力学性能，但耐久性不能直接满足要求。通常，提高竹材耐久性的方法分为化学和非化学处理两种方法。在非化学处理方法中，热处理因能有效提高竹子耐久性而受到越来越多关注。然而，这种处理方法可能会对竹子力学性能产生显著影响。莫拉里的研究旨在探讨热处理工艺对竹子力学性能的影响，她研究了传统热处理对意大利刚竹的影响。根据ISO 22157和UNI 11842标准，她开展了沿纤维方向的抗弯、抗压和抗拉试验，以及热处理后的竹材经紫外线照射后的影响。研究结果表明，无论是否照射了紫外线，沿纤维方向的竹材力学性能不受影响；但从显微镜下结果来看，垂直于纤维方向性能可能会受影响，可开展进一步试验进行验证。
米雷图·塔德斯分享了低地竹弯曲应力预测相关研究。他针对埃塞俄比亚主要竹种——低地竹，基于其几何截面特点，开展了不同竹龄低地竹不同部位材料的弯曲应力研究。根据ISO 22157国际标准开展了抗弯试验。试验结果表明，在含水率为11-13%时，低地竹底部直径与节间平均长度的比值（D）是用来确定其抗弯强度的良好指标；两年、三年和四年生低地竹的弯曲强度可分别按照5.8D、6.4D和7.2D来计算；低地竹实心截面与其弯曲强度存在线性相关性，可利用截面几何特性来预测其弯曲强度。
牛思杰分享了水热处理对毛竹材弯曲性能的影响。为提高竹材柔韧性及形态可塑性，开拓竹材多元化利用，他选择使用酸性或碱性水浴法来处理竹材，同时控制水浴温度和水浴时间，探究不同处理条件下竹材弯曲性能的差异。结果表明，毛竹材的弯曲性能与水浴温度、水浴时间及处理液浓度均呈负相关；酸性处理液对毛竹材弯曲性能的影响略高于碱性溶液；水浴时间对毛竹材弯曲性能的影响最为显著；与未经处理的毛竹材相比，处理后毛竹材的弹性模量和静态弯曲强度分别降低了16.4%-28.8%和15.3%-35.6%。‘’
靳贝贝展示了喷涂复合砂浆-圆竹组合柱轴压力学性能研究及工程应用领域研究。天然竹材具有形态各异、耐久性不强、易变形等问题，通过一种复合砂浆喷涂于圆竹骨架表面，并经养护形成集隔音、保温、防火等功能为一体的喷涂复合砂浆-圆竹组合结构体系可很好弥补这一短板。他研究了23根短柱和7根长柱的轴压性能，提出了圆竹柱和喷涂复合砂浆-圆竹组合柱的强度及稳定性计算方法，并展示了该结构体系的建造过程。研究结果表明：全截面加载与局部加载的组合短柱在轴向刚度、极限承载力、延性等方面存在差异性，并与截面形状相关。基于验证过的有限元模型，探究出了柱高、喷涂厚度以及圆竹初弯曲对组合柱轴压性能的影响规律。然后，他推导出短柱抗压承载力计算公式，并考虑竹的变截面和初始挠度对其稳定性的影响，提出了一种基于边缘纤维屈服的长柱屈曲系数计算方法。
马睿分享了基于小头直径的毛竹分级研究。竹是建造房屋的传统材料之一，将其用于建造村镇住宅有助于实现绿色低碳发展。然而，传统竹屋的建造通常根据工匠经验，而非采用标准化流程进行设计。毛竹材的结构分级研究对毛竹结构的标准化设计和建造至关重要。马睿提出了基于小头直径的毛竹分级方法，测量、统计并分析了三种经不同方式处理（未处理、化学处理、碳化处理）的共计653根毛竹杆的几何尺寸和物理特性。结果表明，毛竹杆外径可通过其外周长加以确定；处理方式对毛竹杆的几何尺寸和物理特性有显著影响；三种经不同方式处理的毛竹杆根据其小头直径可被分为三个不同等级，为建立毛竹结构的标准设计方法和规范提供了理论支持。
丹尼尔·欣德曼分享了有关簕竹垂直于纤维方向的抗弯强度评估研究。他的研究重点在于开发轻度改性竹板，试图利用最少的机械加工来制备正交胶合竹板，同时保留圆竹秆固有的圆形形状和横截面。他测试了簕竹秆长度方向的节点和节间部分垂直于纤维方向的抗弯强度和刚度。他将竹秆分成4米等长，采用新型数字扫描法计算内外径。试验结果表明，簕竹节点强度大约是节间强度的2.9倍；虽然在竹秆长度方向上能够观察到强度和刚度变化，但无确定趋势；秆的厚度和强度值之间有一定相关性。
国际竹藤组织全球项目部主任杜睿·贾亚拉曼发表了闭幕致词。贾亚拉曼表示，本次会议由来自全球近20个国家的80多位演讲嘉宾和主持嘉宾分享了竹子、木材以及其他生物质材料作为可持续建材的最新研究、应用和发展情况，吸引了来自全球80多个国家的1400多位与会者的积极参与。本次活动得到了全球媒体的广泛报道，有数据统计的相关报道文章阅读量超过2万人次，国际社会对竹木材作为现代建材的应用和推广表示了积极支持态度。本会议的第三场分会“竹材在可持续建筑和循环经济发展方面的潜力”也是第27届联合国气候变化大会（COP27）的边会之一，由国际竹藤组织与联合国气候变化公约（UNFCCC）联合主办，主题边会回放视频在短短两周内就吸引了数千次观看。最后，贾亚拉曼代表国际竹藤组织对给予本次会议支持的所有机构、嘉宾以及与会者表示衷心感谢。通过全球专家学者在该领域的不断探索与研究，全球竹木建筑产业未来可期，国际竹藤组织期待明年与大家再见！
1. ISO 22156:2021 Bamboo structures — Bamboo culms — Structural designISO 22156:2021 竹结构 — 圆竹 — 结构设计2. ISO 16670: 2003 Timber structures — Joints made with mechanical fasteners — Quasi-static reversed-cyclic test methodISO 16670: 2003 木结构 — 用机械紧固件制成的节点 — 准静态反向循环试验方法3. ISO/TR 21141: 2022 Timber structures — Timber connections and assemblies — Determination of yield and ultimate characteristics and ductility from test dataISO/TR 21141: 2022 木结构 — 木材连接和组件 — 根据试验数据确定屈服强度、极限特征和延性4. ISO 12122-5: 2018 Timber structures — Determination of characteristic values — Part 5: Mechanical connectionsISO 12122-5: 2018 木结构 — 特征值的测定 — 第5部分: 机械连接5. ISO 12122-6: 2017 Timber structures — Determination of characteristic values — Part 6: Large components and assembliesISO 12122-6: 2017 木结构 — 特征值的测定 — 第6部分: 大型构件和组件6. ISO 22157: 2019 Bamboo structures — Determination of physical and mechanical properties of bamboo culms — Test methodsISO 22157: 2019 竹结构 — 圆竹物理力学性能的测定 — 试验方法7. UNI 11842: 2021 Bambù - Determinazione delle proprietà fisiche e meccaniche dei culmi di bambùUNI 11842: 2021 竹子 — 圆竹物理力学性能的测定
