加快绿色建筑结构用木质材料的发展,是推动木材工业转型升级和实现“两碳”目标战略路径的必然选择。结构用木质材料的发展与研究,自上世纪六十年代被迫中断后,基本处于完全停滞状态。
随着我国经济的飞速发展,绿色环保和文化传承成为新时代建筑的主旋律,现代木质结构建筑和传统木结构建筑的研究与保护进入新时期。但由于缺乏现代基础理论和技术支撑,导致位居世界首位的国产人工林和竹子资源,目前难以进入现代木质结构建筑领域,结构用木质材料几乎完全依赖国外进口;也导致我国传统原木和方木的安全性评价停留在依靠经验定性分析的低层次水平,传统木结构古建筑难以精准实施主动预防性保护。
为解决结构用木质材料制造与安全性评价方面缺乏现代基础理论和技术支撑的问题,确保胶合木、正交胶合木(CLT)、传统原木和方木、重组竹等主要结构用木质材料在建筑结构中的安全应用,项目在国家重点研发计划等6项课题持续资助下,重点围绕胶合木、正交胶合木(CLT)、传统原木和方木、重组竹等4类结构用木质材料技术研发,经过十余年联合攻关,在结构用木质材料的设计基础理论、目标化制造、承载性能评价方面取得重要突破,构建了结构用木质材料统一可靠性设计理论,研发了结构用木质材料制造设备及目标化产品的制造技术体系,创建了结构用木质材料承载性能的高精度评价技术体系,并在国家重大结构建筑中进行系列创新应用,构建了基础理论、生产制造、评价方法至工程应用完整的制造与安全应用技术体系。
项目建立了包括抽样、特征值和设计值评价的整套结构用木质材料的可靠性设计理论,为结构用木质材料的应用奠定理论基础;研制了全自动一体化指接机、大幅面CLT压机、高强度国产胶合木和CLT、一次冷压成型钢筋-重组竹复合材、高效环保CLT和重组竹用防护试剂,实现结构用木质材料的工业化制造和长期安全使用;建立了胶合木和CLT的耐火极限评价方法、CLT的滚动剪切、受压稳定、尺寸效应等性能的评价方法,传统原木和方木的剩余承载力评价方法,重组竹的抗弯性能评价方法,实现结构用木质材料承载性能的精准定量评价。其中“结构用木质材料的可靠性设计理论”、“正交胶合木制造关键技术与应用”成果经中国林学会科技成果鉴定为“国际先进水平”。
通过10条结构用胶合木、CLT、重组竹示范生产线的建成,以及北京冬奥会国家雪车雪橇中心、山东鼎驰木业研发中心、应县木塔、天津智慧山山丘广场等近70余项重要建筑工程的实际应用,实现现代木竹结构建筑用材的高质量制造与安全应用,提升传统木结构古建筑的主动预防性水准。累计直接经济效益18.68亿元,新增利税2.00亿元,出口创汇5000万美元。项目单位依托林业、建设、文物等部门重点课题的示范与实践,提升了结构用木质材料的制造与安全性评价能力与成果水平,牵头编制了结构用木质材料的相关标准和建筑设计规范,为推动我国木质结构建筑的传承和发展提供了科技支撑,具有重要的理论和应用推广价值。