C型木质薄壁结构材的轴压性能

【目的】利用杨木单板制备C型木质薄壁结构材,研究其轴压性能及屈曲变形模式,为新型木质结构材在建筑工程领域的应用提供理论基础。【方法】借鉴冷弯薄壁型钢的截面形式,探讨组坯结构、玻璃纤维布(GFC)、卷边和厚度等因子对C型木质薄壁结构材短柱轴压性能的影响。【结果】顺纹单板组坯结构、表层横纹芯层顺纹单板组坯结构和顺纹横纹交错单板组坯结构的平均极限载荷分别为12.5、14.6和12.97 kN。GFC-杨木单板复合C型木质薄壁结构材试件截面的有效性整体较大,在46.46%~50.21%之间;表层GFC芯层顺纹单板组坯结构与表层横纹芯层顺纹单板组坯结构试件相比,用GFC代替横纹弯曲单板,平均截面面积减少26.90%,质量减少5.17%,而极限载荷提高8.63%。外转角表面贴GFC芯层顺纹单板组坯结构与表层GFC芯层顺纹单板组坯结构相比,极限载荷降低34.17%,且局部屈曲半波发生在翼缘和腹板的中间位置。表层GFC芯层顺纹单板组坯结构、表层GFC芯层顺纹单板组坯卷边宽度25 mm结构和表层GFC芯层顺纹单板组坯卷边宽度50 mm结构,对应实际极限承载力分别为15.86、16.76和18.98 kN。表层GFC芯层顺纹单板组坯卷边宽度50 mm结构与表层GFC芯层加厚顺纹单板组坯卷边宽度50 mm结构相比,芯层杨木单板组坯厚度增加从而截面面积增大52.96%,平均每米质量增加33.33%,极限载荷提高90.31%。【结论】 C型木质薄壁结构材相同层数组坯时,表层横纹芯层顺纹单板组坯结构较顺纹单板组坯结构和顺纹横纹交错单板组坯结构合理,轴向承载性能好;用GFC代替横纹弯曲单板,可增强C型木质薄壁结构材轴向承载性能,表现出塑性破坏模式;仅对C型木质薄壁结构材外转角处表层局部粘贴GFC,不能提高无卷边的C型木质薄壁结构材的轴向承载性能。卷边对C型木质薄壁结构材轴向承载性能有强化作用,在0~50 mm卷边宽度范围内,试件轴向承载性能随卷边尺寸增大而增大。C型木质薄壁结构材芯层顺纹单板总厚度增加,C型材试件轴向承载能力也随着提高。     

混合组坯对杨木单板层积材弹性常数及力学性能的影响

单板层积材具有结构均匀、强度高等优点,材料、结构、制造工艺等差异对其性能影响显著。以13层22 mm厚全顺纹、2层及3层横纹其余顺纹混合组坯的杨木单板层积材为对象,通过电测法、三点弯曲及拉伸实验,对其主要弹性常数及力学性能参数进行测试,得出以下结论:1)随着横纹层数的增加,顺纹方向的弹性模量下降,横纹方向的弹性模量增加,层积方向的弹性模量先减小后增加,单板层积材的各向异性降低;2)随着横纹层数的增加,静曲强度减小,变异性逐渐增大,进行结构设计时需更多考虑材料的性能稳定性;3)组坯方式对LVL抗拉强度的影响不大,适当增加横纹层板可提高抗拉强度;4)组坯方式对泊松比的影响较大,随着横纹层数的增加,泊松比总体降低,采用纵横混合式组坯可能有利于抵抗由拉、压载荷所造成的材料变形。     

外力作用下竹材不同尺度的断裂行为及机制

【目的】聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下，竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为，剖析外力作用下竹材断裂机制，为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据。【方法】以毛竹为研究对象，对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用，利用场发射扫描电镜（FESEM）观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径，结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度，探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性。【结果】竹材在顺纹劈裂力作用下，宏观上呈顺纹劈裂破坏，断裂形貌近乎为直线状；在组织层面，维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂，维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏；在细胞层面，纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏，有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂。竹材在径向横纹压缩力作用下，宏观上呈压溃破坏，在顺纹方向形成系列不规则裂纹；在组织层面，维管束受到明显破坏，纤维鞘中形成不规则裂纹，导管的细胞壁被压溃，薄壁组织呈阶梯状分层破坏；在细胞层面，与顺纹劈裂力的破坏模式相似，纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏，不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向，沿径向拓展，...     

国际市场单板层积材的发展

单板层积材（Laminated Veneer Lumber）简称LVL，是旋切单板经多层顺纹（也可以加入横纹单板）拼接胶压而成的商性能、高附加值产品。目前，LVL40％-60％用于建筑行业，如木结构房屋，因此单板层积材在美国、日本、欧洲等发达国家已经发展成熟，而中国目前还处于发展阶段。     

广东省4个竹种物理力学性能研究北大核心

以麻竹、毛竹、小叶龙竹和粉单竹为研究对象,考察了竹龄(1~6年生)对竹材物理性质和力学性能的影响规律,并探究了竹材的结构构造,以期为广东省原竹的合理采伐和加工利用提供依据。研究结果表明:随着竹龄的增大,竹材的密度、顺纹抗压性能、顺纹抗弯性能、抗冲击性能和径向环刚度均呈先上升后下降的趋势,然而干缩率变化并不明显。4个竹种中,有竹节的麻竹拥有优异的环刚度性能;毛竹拥有优异的顺纹抗压强度和横纹抗压强度;小叶龙竹拥有优异的顺纹抗压弹性模量和抗冲击性能;粉单竹拥有优异的顺纹抗弯性能。4~6年生小叶龙竹的节间长度虽短,但其直径、壁厚和径厚比略显优势,且其纤维体积分数呈明显的径向梯度分布。     

木基缠绕管用复合板带偏轴拉伸力学性能研究

为了研究木基缠绕管用复合板带的偏轴力学性能,按照与复合板带较厚层的顺纹方向成0°,15°,30°,45°,60°,75°和90°制备试样进行拉伸试验,根据是否添加纤维布得到了2种复合板带各7种破坏形式、应力-应变曲线、泊松比、弹性模量和拉伸强度。通过数值拟合、Transformation law公式、Hankinsion公式、最大应力强度准则以及蔡-希尔强度准则对板带力学性能进行分析预测。结果表明:复合板带的破坏形式主要为单板顺纹方向的纤维拉断和横纹方向的剪切破坏,纤维布的加入加剧了剪切破坏;在偏轴应力下,0°到90°复合板带试样的承载力、弹性模量和拉伸强度随偏轴角的增大呈先降低再增大的变化规律,且在47°下取得最低值;泊松比随偏轴角的增大呈先增大后降低的变化规律。未加纤维布复合板带的弹性模量可以通过Transformation law公式准确预测;泊松比可以通过数值拟合的二次函数准确预测;拉伸强度可以通过蔡-希尔强度准则预测。而纤维布加入到复合板带中,会使其受偏轴拉伸载荷时的应力-应变更加复杂,力学性能的试验值与预测结果误差较大。     

锯材/单板层积材混合正交胶合木力学性能研究

为改善正交胶合木(Cross laminated lumber,CLT)的力学性能,将加拿大云杉-松-冷杉规格材和单板层积材按照不同结构进行混合组坯,形成3种不同结构的混合结构CLT,并对CLT试件进行弯曲和剪切力学性能测试,观察试件破坏形式。试验结果表明,芯层(横向层)剪切破坏是CLT梁试件弯曲破坏的主要、关键形式,单板层积材(Laminated Veneer Lumber,LVL)显示了较低的横纹剪切性能;将LVL置于表层,能较大地改善CLT材料的力学性能,其顺纹抗弯弹性模量比普通结构CLT值提高17.6%,将LVL置于芯层(横向层),SPF作为表层形成的混合CLT材料力学性能低于普通结构CLT性能。     

重组竹横纹局部受压承载力试验研究

为了解不同工况下重组竹横纹局部受压的力学性能,对5组不同工况下的重组竹试件进行了横纹局压试验,采用0.5 mm/min的速度加载至试件破坏,得到试件的破坏特征、极限承载力和每组试件的荷载-位移曲线。试验结果表明,重组竹横纹局压极限承载力比较稳定,其变异系数均小于0.1;不同工况对试件的极限承载力和破坏形态有明显影响,承压区周围的围压面越多,其承载力越大。结合已有的木材横纹局压承载力计算方法和试验结果,考虑到重组竹本身硬度较大的特性,将重组竹顺纹和横纹方向的应力扩散长度均取为20 mm,得到了重组竹横纹局压的承载力计算公式,其计算结果均小于每组试件极限承载力的平均值,表明本研究得到的计算公式具有较高可行性。     

薄型单板层积材结构改进的研究

薄型单板层积材(LVL)可替代锯材,应用于木质门窗构件等轻载结构领域.由于单板全部顺纹组坯,导致产品存在横向翘曲变形的技术问题.为此,尝试采用"部分单板横纹组坯"和"纤维板与单板复合"两种方法进行改进,制造了15 mm厚LVL,包含1～2层单板横纹组坯或1～2层3 mm纤维板.测试结果表明:单板横纹组坯.显著降低了LVL的抗弯性能,但LVL的弹性模量仍能达到单板层积材国家标准中70E级别的要求,而静曲强度甚至超过180E级别优等品的限值;与此同时,改进结构的LVL吸水翘曲变形显著降低.横纹单板越靠近LvL表层,板子抗弯性能降低越显著,而翘曲变形改善越明显.采用纤维板与单板复合制造LVL,纤维板的内结合强度衰减明显,易受破坏.     

竹帘胶合板抗压强度的研究

以日本结构胶合板标准为检测依据，采用二次正交旋转组合设计为数学模型，系统地研究了涂胶量、增强剂和热压工艺对竹帘板顺纹、横纹、斜纹抗压强度以及密度四个指标的非线性影响，并得出了回归方程。研究结果表明：竹材自身的强度优势在竹帘板顺纹抗压时能够充分体现，而横纹、斜纹抗压强度相对受胶合性能和竹片单板的结构影响较大。三个方向的抗压强度都不同幅度地超过了日本结构胶合板标准中Ａ级品的指标。     

高湿状态下单板层积材的横纹承压性能

重组加工是提高低强度木材结构性能的重要手段,以杨木重组加工的单板层积材为研究对象,从受力方式、承压方向及增强方法等方面研究了高湿状态下单板层积材的全表面、局部表面及尽端局部表面横纹承压性能。结果表明：湿环境对杨木单板层积材横纹承压性能影响较大,湿环境下其全表面横纹承压性能为干环境下的33%;杨木单板层积材横纹承压性能主要与其承压位置与承压方向有关,局部横纹承压时受到承压面周围木材纤维的支持作用显著,承压面平行于单板层时其局部承压强度最高,在干燥环境下,分别是尽端局部及全表面横纹承压强度的1.2倍和1.4倍。单板层积材结构是导致不同承压方向横纹承压性能差异的主要原因,承压面垂直于单板层时,单板层积材易过早发生分层或屈曲破坏。湿环境下单板层积材含水率较高材质较软,自攻螺钉支持作用明显,有助于改善其承压性能。杨木单板层积材横纹承压强度对环境湿度较为敏感,在工程应用时应保持环境干燥并使承压面平行于单板层。     

人工林杉木、马尾松木材的断裂特性

使用扫描电子显微镜观察杉木、马尾松横纹拉应力、顺纹拉应力及冲击载荷作用下的破坏表面，结果表明不同的加载方式、加载速率对木材的断裂过程有影响；木材的微观构造影响其断裂过程。     

ESWood复合木材料物理力学性能试验研究

为了解ESWood复合木作为结构用材的物理力学性能,对其进行木材物理力学性能试验并对各项性能进行评价。结果表明:ESWood复合木密度为0.725 g/cm~3、含水率为18.5%,顺纹销槽承压强度30.73 MPa、横纹销槽承压强度18.29 MPa,试验结果准确指数均在5%以下。顺纹抗拉强度71.61 MPa、顺纹抗压强度53.05 MPa、横纹全部抗压强度7.91 MPa、横纹部分抗压强度12.29 MPa、横纹抗拉强度1.53 MPa,试验结果准确指数均在10%以下。通过与木结构设计规范中TB13等级材料设计强度对比,可知ESWood复合木的木材性能及连接性能良好。     

旧面板对轻型木结构钉节点力学性能的影响

旨在通过新、旧定向刨花板(OSB)面板钉节点的对比研究,探究面板自然劣化对钉节点连接性能的影响,为今后的木结构设计和用材作参考。选取云杉-松木-冷杉规格材(SPF)、不同厚度的新旧OSB和国产麻花钉,将麻花钉垂直钉入OSB和SPF之间,依据荷载垂直于木材纹理和平行于木材纹理两种方向,共制作72个钉节点连接试件。试验参考ASTM D1761-12,对试件进行单调加载,研究不同厚度自然劣化后的旧OSB面板在横纹和顺纹连接情况下对轻型木结构钉节点力学性能的影响。结果表明:新旧OSB连接对比,除延性系数外,旧OSB面板与SPF连接的钉节点试件的荷载、刚度、耗能能力等都呈下降趋势;厚度不同的OSB连接对比,12. 0mm厚度的OSB面板连接的钉节点的荷载、刚度、延性系数、耗能能力都大于9.5 mm的OSB面板连接的试件,且12.0 mm旧板连接的力学性能下降幅度小于9.5 mm;在荷载、初始刚度、延性方面,旧板横纹连接小于顺纹连接的下降幅度;在耗能上,旧板横纹连接与顺纹连接区别不明显。试验中多发生钉子一铰弯曲和OSB、SPF破坏的试验现象,符合欧洲木结构设计规范中的破坏模式,因此可用欧洲规范计算本研究中钉连接节点最大荷载。     

复合胶合板

在木质人造板生产实践中,由刨花板做芯层,表层和背层用单板而制造的复合胶合板,近来获得了推广。最初,这种胶合板由刨花拌胶与单板同时加压而得。后来,以表面非定向的成品刨花板做为复合板芯层。为此,采用厚度为3—5 mm 刨花板制造的复合板代替五层胶合板。这种复合板的顺纹抗弯强度与其相等厚度的胶合板相似,而横纹抗弯强度则低些,     

江苏省美洲黑杨人造板制品出口贸易现状及前景

介绍了江苏省美洲黑杨人造板制品主要的出口品种。它们分别是：顺纹胶合板、横纹胶合板、混凝土模板用胶合板、细木工板、ＬＶＬ及其ＬＶＬ用的厚单板等。其出口量约为年生产总量的１／１０左右。同时介绍了国外客户对出口胶合板、细木工板及ＬＶＬ的品质要求。根据目前国际市场的贸易需求,对出口美洲黑杨（俗称意杨）人造板制品的市场前景进行了初步预测。为稳定和提高出口制品的品质,提出了相应的资源培育和加工工艺与设备方面的     

谈发展横纹胶合板的前景

国家标准738—75中关于阔叶树材胶合极分类中规定“胶合板表板的木材纹理方向,与胶合板的长向平行的,称为顺纹胶合板,与胶合板的宽向平行的,称为横纹胶合板”。我国近190个胶合板生产企业年产的77万立米的胶合板产品中,几乎均为顺纹胶合板,此类胶合板早已被消费者所接受,生产企业也由于顺纹胶合板锯口少、生产效率高、产量大而热衷于生产。横纹胶合板则由     

单板层积材顺纹抗拉与抗压强度的尺寸效应分析

为探究足尺单板层积材(LVL)在木结构建筑中的强度,测试3种尺寸试样的抗压强度和2种尺寸试样的抗拉强度。结果表明:试件长度对其顺纹抗拉强度有显著尺寸效应,随着试样长度的增加,LVL的抗拉强度减小;试样长度和截面尺寸对其顺纹抗压强度亦有显著尺寸效应,随着长度及截面尺寸增加,抗压强度减小。     

竹节对竹材抗压力学性能影响的试验研究

以毛竹为对象,对竹材抗压性能进行研究,分析了无竹节、单竹节及双竹节对竹材抗压弹性模量、竹材横纹抗压强度、顺纹抗压强度的影响。试验结果表明:抗压弹性模量与含水率成反比,即含水率越高,抗压弹性模量越小;抗压弹性模量与竹节数成正比,按照无竹节、单竹节及双竹节试测出抗压弹性模量均值分别为12.66 GPa、13.673 GPa、14.087 GPa。对于横纹抗压,竹节能较大的提升竹材的承载性能,单竹节及双竹节较无竹节在强度上有1.30及2.333倍增加;对于顺纹抗压,竹节对提升竹材承载性能有一定影响,但幅度不够明显;通过显著性检验可知竹材有无竹节对横纹抗压强度有显著性影响,竹节对竹材顺纹抗压强度的影响在90%的置信区间上存在显著相关。     

胶合木-钢夹板螺栓连接滞回性能试验

【目的】为探明胶合木-钢夹板螺栓连接的动力性能和抗震性能,确保连接件在车辆、机械振动等动力荷载下的可靠性。【方法】针对胶合木-钢夹板螺栓连接的构造特点,考虑胶合木厚度和螺栓直径之比(厚径比)、螺栓顺纹间距、螺栓并列和错列布置方式等参数的影响,设计制作了4类13组共39个胶合木-钢夹板螺栓连接件,在低周反复荷载作用下进行滞回性能试验。【结果】试验结果表明:在单螺栓连接中,连接部位的破坏模式逐渐由"螺栓刚直"向"双铰"转化,胶合木销槽破坏模式逐渐由销槽整体承压破坏向两端部挤压破坏转变,试件滞回曲线基本都呈现饱满的弓形和棱形,具有良好的耗能能力和抗震性能,但其承载能力较低。在多螺栓连接中,螺栓和胶合木的破坏模式分别以"双铰"破坏和销槽端部挤压破坏为主,试件滞回曲线均呈现饱满棱形,该类试件在承载能力、抗震性能和耗能能力上均有大幅提升;随着螺栓顺纹间距的增大,试件的承载能力不断增大,但螺栓顺纹间距在200 mm时,极限荷载增幅趋于平缓,初始刚度增涨大幅放缓,且整体刚度退化与螺栓顺纹间距为250 mm时基本相同;螺栓并列布置滞回曲线饱满程度好于错列布置;螺栓双排布置承载能力比单排布置的承载能力更高,刚度退化更小。【结论】胶合木-钢夹板螺栓连接具有较好的耗能能力、抗震性能及延性性能;螺栓顺纹间距在200 mm时,抗震性能最佳;螺栓错列布置的抗震性能比并列要好,螺栓双排布置的抗震性能更优越。