一、 響應(yīng)國家“雙碳”戰(zhàn)略，聚焦綠色建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)革新

建筑業(yè)是我國能源消耗的重要領(lǐng)域，其能耗約占社會總能耗的30%-50%，其中建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失占比高達(dá)70%-80%。發(fā)展高性能、低成本、環(huán)境友好的新型保溫墻體材料是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能降耗的關(guān)鍵。我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量巨大，但仍有相當(dāng)一部分被就地焚燒，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。將秸稈資源化應(yīng)用于建筑墻體，兼具節(jié)能減排、固碳利廢、促進(jìn)鄉(xiāng)村振興等多重效益，前景廣闊。

然而，傳統(tǒng)外墻保溫系統(tǒng)存在防火安全性不足、施工復(fù)雜、成本較高等挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)兼具優(yōu)異力學(xué)性能與高效保溫隔熱能力的自保溫新型秸稈墻體，成為行業(yè)迫切需求。受自然界甲蟲鞘翅輕質(zhì)、多功能的精巧結(jié)構(gòu)啟發(fā)，仿生甲蟲鞘翅板（Beetle Elytron Plate, BEP）作為一種極具潛力的生物質(zhì)復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)，近年來受到重點(diǎn)關(guān)注。

二、 博觀智能攜手高校，深耕仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化與應(yīng)用技術(shù)

作為本研究論文的第二完成單位，蘇州博觀約取智能裝備有限公司 深度參與了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、性能模擬到工程化應(yīng)用潛力評估的全過程。公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)與東南大學(xué)教育部混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員緊密協(xié)作，共同針對四種典型的秸稈填充混凝土甲蟲鞘翅板（TBEPsc、VBEPsc、EBEPsc、IBEPsc）進(jìn)行了系統(tǒng)性的平行對比研究與再優(yōu)化。

分別為TBEPsc（橫向柱式）、VBEPsc（豎向小梁+蜂窩壁式）、EBEPsc（端部小梁式）和IBEPsc（工字梁式）的結(jié)構(gòu)示意圖，展現(xiàn)了從簡單模仿到綜合性能優(yōu)化的設(shè)計(jì)演進(jìn)路徑.

本研究在統(tǒng)一板厚（240mm）和相同邊界條件下，采用有限元法（ABAQUS軟件）對這四種BEP非承重墻板在風(fēng)荷載作用下的力學(xué)性能以及穩(wěn)態(tài)傳熱下的保溫性能（傳熱系數(shù)）進(jìn)行了“同臺競技”式的量化比較。研究發(fā)現(xiàn)：

1. 力學(xué)性能排序為：IBEPsc > VBEPsc > EBEPsc > TBEPsc。力學(xué)性能主要受中心層等效截面慣性矩（Ix）控制。其中，IBEPsc（工字梁式） 因其連續(xù)且平行于受力方向的蜂窩壁與面板形成了高效的“工”字形承力體系，表現(xiàn)出超高的抗彎剛度和超低的應(yīng)力水平，遠(yuǎn)超規(guī)范限值要求。

2. 保溫性能排序為：TBEPsc > VBEPsc > IBEPsc > EBEPsc。保溫性能主要受中心混凝土最小截面積（熱橋關(guān)鍵路徑）控制，并在非均勻截面結(jié)構(gòu)中受到“膨大部位”熱橋效應(yīng)的影響。

三、 展現(xiàn)技術(shù)攻堅(jiān)能力，主導(dǎo)關(guān)鍵模型再優(yōu)化與深度洞察

博觀智能的技術(shù)貢獻(xiàn)不僅體現(xiàn)在聯(lián)合研究上，更凸顯于對薄弱環(huán)節(jié)的主動技術(shù)攻堅(jiān)。針對初步對比中表現(xiàn)較弱的TBEPsc（力學(xué)性能最弱） 和 EBEPsc（保溫性能最弱），研究團(tuán)隊(duì)并未止步于排序，而是深入分析其結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)，提出了針對性的優(yōu)化策略并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

圖3：左圖為將實(shí)心小梁優(yōu)化為空心小梁并增強(qiáng)邊緣連接的TBEPsc；右圖為將蜂窩壁中部開縫形成分離式雙T截面的EBEPsc。

• 對TBEPsc的優(yōu)化：通過將實(shí)心連接柱改為空心柱，并將邊緣區(qū)域的實(shí)心墻改為蜂窩壁，將離散的點(diǎn)約束轉(zhuǎn)化為連續(xù)的環(huán)狀加勁肋，顯著提高了結(jié)構(gòu)整體性和慣性矩。優(yōu)化后，其最大主拉應(yīng)力降低了35.5%，滿足了服役性要求。

• 對EBEPsc的優(yōu)化：創(chuàng)新性地在六邊形蜂窩壁中部設(shè)計(jì)貫通縫隙，截?cái)嗔酥饕獰針蚵窂剑瑫r(shí)利用材料離中性軸越遠(yuǎn)貢獻(xiàn)越大的原理，基本保持了其力學(xué)性能。優(yōu)化后，其傳熱系數(shù)降低了23.33%，保溫性能大幅提升。

“這次優(yōu)化過程，體現(xiàn)了我們工程化思維與學(xué)術(shù)研究的結(jié)合，” 博觀智能技術(shù)負(fù)責(zé)人表示，“我們不僅要發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，更要弄明白原因，并找到工程上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的改進(jìn)路徑。例如，對EBEPsc的開縫設(shè)計(jì)，就是對‘非均勻截面優(yōu)化’理論的一次成功實(shí)踐，在盡量少影響強(qiáng)度的情況下，精準(zhǔn)地切斷了熱流通道。”

四、 明確工程應(yīng)用導(dǎo)向，彰顯產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新價(jià)值

經(jīng)過進(jìn)一步優(yōu)化和綜合分析，研究最終明確了四種BEP的工程應(yīng)用定位：

1. IBEPsc（工字梁式） 憑借其最佳的力學(xué)與保溫綜合性能、相對較低的混凝土用量（密度低）、以及結(jié)構(gòu)簡單、易于制造的特點(diǎn)，被認(rèn)定為最適合作為秸稈填充自保溫非承重外墻板的型號。這為博觀智能未來推廣相關(guān)預(yù)制墻板產(chǎn)品提供了直接、堅(jiān)實(shí)的科學(xué)依據(jù)。

2. EBEPsc（端部小梁式） 雖然作為單向板墻并非最優(yōu)，但其復(fù)雜的六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)在承受復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)（如雙向板）時(shí)潛力巨大。研究前瞻性地指出，結(jié)合鋼筋和空腔成型技術(shù)，EBEPsc有望發(fā)展為具有優(yōu)異力學(xué)和自保溫性能的仿生空心樓蓋，為承重與保溫一體化的BEP構(gòu)件指明了發(fā)展方向。

3. 本研究的方法論意義：面對層出不窮的仿生結(jié)構(gòu)模型，論文強(qiáng)調(diào)，與盲目追求新模型相比，系統(tǒng)性地與現(xiàn)有優(yōu)秀模型進(jìn)行平行對比和性能篩查更具價(jià)值。這不僅能為工程選型提供清晰指引，更能暴露現(xiàn)有模型的不足，為后續(xù)優(yōu)化指明方向。博觀智能參與此項(xiàng)研究，正是踐行了這一務(wù)實(shí)高效的研發(fā)理念。

五、 持續(xù)探索，智造未來

此次高水平國際期刊論文的發(fā)表，是蘇州博觀約取智能裝備有限公司堅(jiān)持“博觀約取，厚積薄發(fā)”理念，積極與前列學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)開展深度產(chǎn)學(xué)研合作結(jié)出的碩果。它標(biāo)志著公司在智能裝備研發(fā)向綠色建材領(lǐng)域滲透、將仿生學(xué)原理轉(zhuǎn)化為實(shí)際工程解決方案的能力獲得了國際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。

“署名不僅僅是一種榮譽(yù)，更是一份責(zé)任和承諾，” 公司總經(jīng)理表示，“它向業(yè)界宣告，博觀智能不僅關(guān)注裝備的智能化，更致力于用智能技術(shù)和跨學(xué)科融合，去解決像綠色建筑、資源循環(huán)這樣的根本性問題。我們將繼續(xù)深化與高校及科研院所的合作，將論文里的優(yōu)化模型，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)線上的成熟工藝，推動仿生智能建材的產(chǎn)業(yè)化，為我國建筑業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)‘博觀智慧’與‘博觀方案’。”

未來，博觀智能將繼續(xù)以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以產(chǎn)學(xué)研合作為紐帶，在智能裝備與先進(jìn)建造材料融合的賽道上持續(xù)探索，致力于成為推動建筑工業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展的重要力量。

關(guān)于蘇州博觀約取智能裝備有限公司：
蘇州博觀約取智能裝備有限公司是一家專注于智能裝備研發(fā)、制造與技術(shù)服務(wù)的新技術(shù)企業(yè)。公司致力于將智能化、數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于新型建筑材料生產(chǎn)、綠色建造等領(lǐng)域，通過產(chǎn)學(xué)研深度融合，提供創(chuàng)新的技術(shù)解決方案和高科技裝備，助力產(chǎn)業(yè)升級與可持續(xù)發(fā)展。