社会力量奖
木质建筑结构材分等装备关键技术与应用
时间:2023-03-29 来源: 文字: 图片: 编辑:kxyj 点击:
主要完成人员:张 伟 王晓欢 张厚江 杨建华 刘焕荣 姚利宏 管 成 陈 红 倪 竣 金 征 王 勇 高 锐 杨 健 张立峰 翟志文
主要完成单位:国家林业和草原局北京林业机械研究所 北京林业大学 国际竹藤中心 南京林业大学 内蒙古农业大学 福建省林业科学研究院 苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司 镇江中福马机械有限公司 福建省顺昌县升升木业有限公司
项目起止时间:2011-2020年
获  奖  情  况 :2020年第十一届梁希林业科学技术奖科技进步一等奖

本项目属于林业装备、木材科学与技术领域。

建设美丽中国、振兴乡村经济,是国家中长期战略规划。发展木质结构建筑是实现环境宜居和提升人民美好生活水平的重要途径。分等是建筑结构材设计与制造的关键核心技术,直接关系到建筑结构的质量和安全,木材生物特性和树种差异显著,准确高效评价结构材等级非常困难。我国每年木材消费量达5亿立方米,对外依存度超过50%,虽然进口锯材按照国外标准进行了目测分等,但良莠不齐、以次充好的现象突出。而资源丰富的国产人工林应用于建筑结构材,迫切需要提供质量评价和检测手段,由于长期缺乏质量分等检测装备,导致木质建筑行业一直处于进口材依赖国外标准、国产材盲选盲用的困境。

在国家自然科学基金、林业公益性行业科研专项、林业科技推广等6项课题持续资助下,北京林业机械研究所、北京林业大学、国际竹藤中心、南京林业大学、苏州昆仑绿建木结构科技股份有限公司等9家单位经过10年的联合攻关,在结构用锯材分等方法、人造板弹性模量评价、深度学习精准测试控制与软件监控系统等装备制造关键技术方面取得重要突破,研制分等关键装备6台套,并在大型木结构建筑开展一系列创新应用,构建分等机装备制造、结构材分等测试、模型评价至木结构生产工艺优化完整的制造技术体系。

项目研制FD1146型锯材应力分等机、YX1121型锯材表面质量优选机和QD-5型移动式锯材弯曲强度试验机,研发机械应力和机器视觉一体化的结构用锯材分等关键技术,发明五点双向弯曲-三点支撑与两点中心对称上下加载的分等方法、移动式锯材弯曲强度快速评定方法和锯材表面缺陷的图像采集检测方法。研制结构人造板弹性模量检测等设备,发明弹性模量、动态粘弹性和面内剪切模量的检测方法,实现足尺人造板的无损检测。项目构建结构用足尺锯材弹性模量快速评价模型,完成落叶松、福建杉木、重组竹、欧洲云杉、花旗松等国内外结构材力学性能的系统测试和数值拟合,建立10余种进口和国产结构锯材的弹性模量数据库。设备控制系统满足国内外主要锯材精准检测,实现了控制系统与软件监控无缝对接。其中“结构用锯材分等关键技术与装备”经中国林业机械协会科技成果鉴定为“该项目整体达到国际先进水平,设备检测功能达到国际领先水平”。《科技日报》、《中国绿色时报》等权威媒体报道了项目的研究成果。

通过苏州园博会场馆、上海崇明体育馆等5家企业50余项大中型木结构建筑锯材的生产实际应用,锯材分等效率提高75%,实现木结构同等异等组合的制造工艺,提升木结构建筑的产品性能和质量。累计直接经济效益22.81亿元,新增利税6.35亿元,出口创汇9500万美元。经东北林业大学等4家科研单位在国家课题中的应用,提升了等级结构材的研发能力及成果水平,同时在木结构相关标准研制过程中发挥了关键作用,为推动我国人工林木材资源在建筑结构中的利用提供了科技支撑,具有重要的应用推广价值。项目在国内外刊物发表直接相关论文47篇、其中SCI收录11篇,获授权专利20件、其中发明专利12件,获软件著作权6项,主持和参与研制标准7项,鉴定认定成果3项。

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