这项技术赋予木竹结构“金刚之身”

突破材料的界限，把木竹“炼”出耐火抗震“属性”

中建西南院供图

在龙泉山城市森林公园丹景台景区，丹景阁建筑运用了四川本土“竹钢”（重组竹）材料。四川日报全媒体记者杨树 摄

【人物名片】

龙卫国，中国建筑西南设计研究院有限公司党委书记、董事长

●获奖情况：

2021年度四川省科学技术进步奖一等奖

●获奖项目：

现代木竹结构关键技术研究及规范体系构建和工程应用

●项目点击：

龙卫国所领衔的团队用近20年的探索，破解了现代木竹结构发展面临的三大关键性难题，构建起我国现代木竹结构标准体系。□四川日报全媒体记者 张明海

3月，位于成都市新津区的天府农博园成为众多游客的网红打卡点——77个巨型木拱撑起的5个场馆，矗立在春日田野间，传统又现代，尽显独特的建筑之美。77个巨型木拱跨度高度均不相同，节点类型繁多，设计难度大，其中，主展馆最大一个木拱跨度为118米，使其成为全世界跨度最大的木结构建筑之一。

天府农博园里的超大木拱，部分技术支撑来源于中国建筑西南设计研究院有限公司牵头的“现代木竹结构关键技术研究及规范体系构建和工程应用”，该项目近日获得四川省科学技术进步奖一等奖。中建西南院的团队是如何破解系列难题，成功把木竹融进现代建筑中的？

木竹虽美，融入现代建筑却有三大难题

在建筑艺术中，木竹散发着独特的美。在我国山西等地保留下的大批木结构古建筑，至今仍令人叹为观止。一直以来，木竹也经常被运用在现代建筑中。

其优势在哪里？中建西南院党委书记、董事长龙卫国介绍，木竹取材于大自然，更具亲和力，此外，木材的保温性能比水泥好10倍，比钢材好400倍以上，通过木材的呼吸可调节室内湿度，使环境更宜居。“相比混凝土钢结构，木竹因为是生物质材料，更加自然亲和，不需再进行装饰。”龙卫国说。

在“双碳”背景下，木竹的含义又不一样。龙卫国介绍，木竹具有绿色低碳、可再生等特点，为建筑业服务“双碳”战略提供了新途径。

但现代木竹结构发展，却面临三大关键难题——木竹材料强度指标确定难、构件节点设计理论不足；材料防火性能差；木竹结构抗震韧性弱。龙卫国介绍，“现代木竹结构关键技术研究及规范体系构建和工程应用”的课题研究，便是为解决这三大关键难题而生。

近20年探索，构建现代木竹结构标准体系

如何破解难题？龙卫国所领衔的团队进行了将近20年的探索。低碳、耐火、抗震——他用3个关键词，概括该项现代木竹结构研究的特点。

低碳，是木竹结构自身的天然属性。其他两个特点，如何实现？

龙卫国透露，在防火性能上，团队通过大量的试验和理论分析，建立了木竹结构构件和节点基于炭化速率的防火设计方法，实现对结构防火性能的精准预测；研发了一系列防火性能提升技术，可改善木竹的燃烧性能，使其由可燃提高到难燃，进一步提高了木竹结构的防火性能。“大量的试验和实践证明，我们的研究成果使原本易燃的木竹材料变为难燃，将木竹材料的耐火极限提高了30分钟以上。”

抗震性能方面，龙卫国团队研发了节点增强技术，可避免木竹节点脆性劈裂，在节点层面大幅度改善了结构的抗震性能；研发了系列新型木竹抗震结构体系，如钢木（竹）混合抗震墙结构体系、自复位木竹结构体系等。“这一系列抗震技术，使得木竹结构残余变形较传统木竹结构减少了80%以上，显著提升了木竹结构的抗震韧性。”龙卫国说。

我国现代木竹结构标准体系也在这一进程中构建起来。“经过近20年产学研攻关，团队创建了现代木竹构件和节点力学性能分析理论，研发了现代木竹结构防火和抗震关键技术。”龙卫国介绍。

已应用到500多个重大工程项目中

这项研究项目的应用，带来了巨大的经济社会效应——推动了我国现代木竹结构全产业链发展，建成4条工程木竹材料生产线。“其中就包含了我国第一条完全具有核心知识产权的机械臂智能建造生产线，实现了胶合木、工程竹等国产化制造和复杂构件的数字化智能化加工，摆脱了工程木产品对国外依赖。”龙卫国说。

目前，该研究成果已应用在500多个重大工程项目中，如亚洲最大单体木结构建筑成都天府国际会议中心的“天府之檐”、木拱跨度118米的天府农博园主展馆、运用四川本土“竹钢”（重组竹）的龙泉山城市森林公园丹景台景区的丹景阁建筑、成都天府国际机场川航活动中心等。此外，如北京冬奥会场馆的雪车雪橇赛道等也应用了该项技术。

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