正交胶合木销槽承压性能研究进展北大核心

对正交胶合木(CLT)销槽承压性能研究进行了系统回顾。归纳总结了木材销槽承压性能测试标准,分析比较了不同测试方法的优缺点,梳理了销槽承压性能影响因子,并对现有CLT销槽承压性能计算公式进行整理。研究表明:CLT销槽承压性能与木材销槽承压性能有较大区别,除木材销槽承压的影响因素外,层板材料和组坯结构、销类连接件打入和加载方向、横向层厚度占比等对CLT销槽承压性能也有很大影响。建议针对主要因素进行深入研究,建立统一的CLT销槽承压性能理论预测公式,并对采用国内材种研发的CLT销槽承压性能展开系统研究。     

现代竹结构中重组竹销的槽承压强度

选取试样尺寸、螺栓直径等因素对重组竹销槽承压强度进行分析,评价NDS/LRFD和Eurocode 5中销槽承压设计公式对重组竹销槽承压强度预测的适用性,分析2个加载方向试样的破坏形态.结果表明:试样尺寸在满足设计最小值的前提下,对销槽承压性能无显著影响,销槽承压强度值在104.40 ～ 169.77MPa范围内波动;2个加载方向的销槽承压强度从数值上看,随螺栓直径的增大呈下降的趋势;NDS/LRFD和Eurocode 5对重组竹销槽承压强度的预测值偏小;加载方向的不同对试样的破坏形式影响较大.     

落叶松顺纹销槽承压屈服强度研究

销槽承压屈服强度是销连接节点承载性能的重要参数,对于确定节点承载性能及其可靠度的计算具有关键意义。采用公称直径5.5 mm的钻尾自攻螺钉和直径分别为6,8,10 mm的螺栓,对4组60个落叶松销槽承压试件进行单调加载试验,通过5%直径偏移法确定其销槽承压屈服强度,比较销槽承压屈服强度与销栓类型和直径的关系。根据试验结果,评价文献和各标准中的理论方程对落叶松销槽承压屈服强度预测的可行性,从而为木结构销连接承载力的计算、设计提供参考。试验结果表明:销槽承压试件的破坏发生在槽孔受压区域,竖向顺纹裂缝部分出现在槽孔下方,部分出现在槽孔边缘,试件破坏时表现出明显的脆性特征。钻尾自攻螺钉承压试件的承压屈服强度远小于螺栓试件,随着螺栓直径的增大,最大荷载也随之增大,承压屈服强度随着螺栓直径的增大呈减小趋势,至直径8 mm时其承压屈服强度趋于稳定。通过对相关文献和各标准与试验结果进行比较,对欧洲木结构设计规范EC5中销槽承压屈服强度的计算模型进行了修正,修正后的公式对落叶松顺纹销槽承压屈服强度的预测能力更强。     

木结构螺栓连接设计中销槽承压强度值的确定方法

木材销槽承压强度是木结构螺栓连接节点设计的一个重要参数。结合国内外主要国家木材销槽承压强度的测定方法和模拟计算公式,将模拟计算结果与试验结果进行比较,分析表明螺栓直径5%偏移法作为木材销槽承压强度的判定方法较为合理,且兴安落叶松的5%偏移法试验测定结果与美国木结构设计规范NDS规定模拟值误差在-2.02%~10.44%之间。设计人员可在未经过试验测定兴安落叶松销槽承压强度时,对模拟计算得到的销槽承压强度值乘以折减系数0.91作为设计参考值。     

正交胶合木及其销槽承压强度研究现状

本文介绍了一种新型工程木产品-正交胶合木,并分析了国内外学者对于木材及正交胶合木在销槽承压强度等方面的相关研究现状,以期为这种新型工程用木产品的开发应用奠定理论基础。     

国产落叶松正交胶合木胶层剪切强度评价

正交胶合木(Cross-laminated timber,CLT)胶层剪切强度是其胶合质量评价的重要指标。依据层板模量(8～12 GPa为低、12～16 GPa为中、16 GPa以上为高)、层数(3、5层)、层板厚度(15、25 mm)、组坯方向(正交和45°)共设置6种组坯方式,按照LY/T 3039—2018《正交胶合木》测试CLT板胶层剪切强度。研究结果表明:胶层剪切的破坏模式主要有沿着木材表面发生锯齿状剪切破坏和沿着横向层层板年轮方向剪切破坏;加载速率对胶层剪切强度影响不显著;除层板厚度对CLT板胶层剪切强度影响不显著外,表层层板模量、层板层数、组坯方向对CLT板胶层剪切强度存在显著性影响。     

落叶松层板分级质量评价

对落叶松胶合木用层板进行目测分级并测定其弹性模量和静曲强度,研究各等级层板的弹性模量和静曲强度及其相互之间的关系,探讨层板目测分级和机械弹性模量分级的科学性、合理性。结果表明:根据层板缺陷进行目测分级,等级高的层板其弹性模量和静曲强度的平均值和5%分位值高,目测分级能够基本反映其材质性能,具有一定的科学性与合理性;但目测分级层板弹性模量和静曲强度值的离散度很大,目测分级所能达到的准确与可靠程度决定其不能替代机械弹性模量分级。机械弹性模量分级层板的静曲强度与弹性模量呈正相关性,但各等级层板的静曲强度与弹性模量的相关系数大不相同,其静曲强度值的离散度也比较大,说明该分级方法还有改善的余地。更加科学、可靠的胶合木层板分级方法还有待进一步的探索研究。     

节子对落叶松胶合木胶合性能的影响

采用水性高分子-异氰酸酯(API)胶黏剂对含有木节的兴安落叶松(Larix gmelinii)层板按照工程胶合木的胶合工艺进行常温加压胶合,探讨木节及其大小对兴安落叶松工程胶合木胶合性能的影响。通过对试件进行胶缝剪切强度试验和浸渍剥离与煮沸剥离试验,发现节子对胶缝常态剪切强度、木破率、浸渍剥离率和煮沸剥离率均有显著的影响,随着木节直径的增大其胶缝剪切强度和木破率可下降40%和67%以上,浸渍二次总剥离率和煮沸二次总剥离率可增大至16%和37%以上。研究表明:两胶合面中仅一面有小木节(占板宽1/7~1/6),只能用于室内结构用集成材,不能用于室外结构用集成材;只有尺寸小于木板宽度1/10的木节与无节面胶合才能满足室外用工程胶合木的要求。     

落叶松结构用胶合木层板指接工艺参数对力学性能的影响

以兴安落叶松刨光锯材制作胶合木指接层板,探讨指榫参数、指接压力和不同规格尺寸对锯材指接层板抗弯性能的影响。结果表明:指榫工艺参数对指接层板抗弯弹性模量影响较小,而对抗弯强度影响较大。当选用12.7、19mm和25mm指榫长度及其相应的指接工艺参数时,层板抗弯强度平均值和5%分位值均能达到国家标准GB/T 26899-2011《结构用集成材》目测分等Ⅰ_d等级和机械分等M_E14等级规定值,对于中小截面胶合木层板,尽可能考虑选用12.7~19mm范围内较小的指榫长度进行指接加工以利节材。在指接过程中应选用合适的指接压力,指接压力过大或过小都会对指接层板抗弯性能尤其强度造成不利影响,指接层板抗弯强度的尺寸效应与非指接锯材相似。     

不同老化试验方法对层板胶合木性能的影响

以层板胶合木为研究对象,比较了不同人工加速老化方法(ASTM D1037、BS EN1087—1、CAN/CSA—0188、ASTM D3434)对层板胶合木构件力学性能的影响。层板胶合木构件在4种不同人工加速老化方法的作用下,通过对静曲强度、弹性模量、剪切强度及木破率等实验指标的比较分析,发现试材的胶合剪切强度下降程度明显高于其他性能的变化程度,建议作为判定层板胶合木构件耐老化性能的重要指标;经分析认为达到相同老化效果BS EN1087—1法更节约时间,是研究层板胶合木耐老化性能较优的人工加速老化处理方法。     

短周期工业材层板等级区分与胶合木强度性能之关系

短周期工业材层板等级区分与胶合木强度性能之关系宋润惠郝金城高云龙（黑龙江省林产工业研究所１试验目的结构胶合木是通过合理配置不同等级的层板径胶合而成的木质材料，与天然木材相比，它具有较大的规格尺寸和较高的力学强度，尺寸稳定性好，耐久性强。根据建筑设计要...     

正交胶合木胶合耐久性能研究进展

胶合耐久性是正交胶合木(CLT)最基本的性能之一,正交组坯结构和层板间缝隙等构造特征增加了CLT胶合耐久性评估方法的复杂性。同时,胶黏剂种类、胶合工艺参数、试件大小及形状和层板处理等均会影响胶合耐久性能的评价结果。比较分析了不同CLT胶合耐久性测试方法,并对CLT胶合耐久性能主要影响因素相关研究进行总结,为后续CLT胶合耐久性能研究提供参考。     

胶合木拱桥静力性能全桥模型试验与数值分析研究

落叶松胶合木是我国自产加工的工程材,开展了一座落叶松胶合木人行拱桥的静力模型试验与有限元数值分析。模型比例1/3,模拟跨径38.07 m的实际木结构拱桥。模型拱肋、横撑、拱上框架及桥面板等主要构件均采用落叶松胶合木及钢板螺栓连接,连接件与支座采用Q235钢。对制作模型桥木材,进行了顺纹拉、压试验和抗弯弹性模量与泊松比试验。考虑结构配重、人群荷载及拱肋控制截面最不利受力,分9个工况加载,测试拱肋的应变与位移。采用有限元软件,针对木拱桥模型,建立有限元模型进行数值分析。试验与分析结果表明,落叶松胶合木拱桥的强度与刚度满足我国木结构设计规范要求,证明了落叶松胶合木可以用于实际工程。     

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。     

胶合木层板配置与其强度性能

胶合木层板配置与其强度性能郝金城（黑龙江省林产工业研究所）王世鑫李金杰（哈尔滨国营松江胶合板厂）１试验目的胶合木与天然木材的区别在于胶合木是由层板胶合而成的材料，它可以人为地配置不同层板，然后胶合成胶合木。层板配置不同，其胶合木的强度性能有较大的差异...     

小径落叶松层板等级区分和集成材强度性能的研究

根据抗弯弹性模量、节径比、纹理斜度、年轮宽度和裂纹、腐朽、变色等木材缺陷,确定小径落叶松层板等级。结构集成材具有较大的规格尺寸、较高的强度和耐久性等优点,它的强度取决于层板强度和配置以及胶合性能。     

日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接横纹承载性能

【目的】研究日本柳杉木构件内嵌钢填板销连接在横纹荷载作用下的破坏机制和承载性能,为木结构梁、柱构件金属件连接时梁端销连接设计提供依据。【方法】在梁端部开槽钻孔后将单个钢销连接到内嵌钢填板,分别对日本柳杉锯材梁和胶合木梁进行横纹荷载作用下的弯曲剪切加载试验,按照日本通行数据分析方法确定销连接短期承载力标准值,并与5个不同国家标准规定的屈服荷载计算值进行比较。【结果】加载初期,荷载-位移曲线呈线性关系,构件处于线弹性阶段,随着位移增加曲线呈非线性,构件进入弹塑性阶段,当位移增加到一定数值,梁端出现初始脆性开裂,荷载瞬间急速减小,随后荷载又随位移增加再次上升,加载至极限状态时,梁构件产生劈裂破坏丧失承载力;最终的破坏形态为梁构件沿销孔水平剪切面开裂、销连接屈服模式Ⅲ型;通过足尺试验得到断面尺寸120 mm×240 mm锯材梁和胶合木梁的钢填板单个销连接短期承载力标准值取决于屈服荷载,分别为8.6和13.7 k N,初始开裂对应的荷载平均值分别为15.0和21.1 k N,屈服荷载平均值分别为14.50和15.00 k N,最大荷载平均值分别为27.0和30.8 k N。【结论】胶合木梁钢填板销连接的最大荷载和屈服荷载平均值均大于锯材梁,且变异系数明显小于锯材梁,含水率低而变异小,从而导致试验获得胶合木梁销连接的短期承载力标准值明显高于锯材梁,当销连接作为中小断面梁柱构件的主要连接方式时,宜选用强度等级确定、质量合格的胶合木作为木构件,比锯材具有更高的连接承载力。梁端销连接节点承载力与单个销连接承载力和销数量具有良好的相关性,可作为梁柱节点梁端销连接设计依据。销连接部位发生销屈服后木材开裂,初始开裂取决于木材抗剪强度、横纹抗拉强度和销所在的梁高部位以及销孔到梁端的距离,发生初始开裂后钢销仍能起到支撑作用,连接节点延性较好;锯材梁和胶合木梁短期承载力标准值与标准中规定的屈服荷载公式计算值吻合度较好。各国标准中关于脆性破坏计算公式均能较好预测销连接木材的脆性破坏,与试验值比较,日本标准对于劈裂破坏的计算值最为接近,欧洲和加拿大标准的计算结果更趋于保守,我国现行标准在销连接设计中尚未考虑木材的脆性破坏,今后应进一步研究完善销连接计算公式和参数,更好地保证木构件连接安全可靠度。     

人工林杉木层板分级及性能研究

对人工林杉木层板按照GB/T 50708—2012进行目测分级和机械弹性模量分级,探讨两种分级方法的适用性和科学合理性。通过测定各层板的年轮宽度、绝干密度、弹性模量和静曲强度并进行处理与分析发现:对于目测分级,各等级层板的弹性模量值其离散度非常大且没有规律性,其特征值(平均值和5%分位值)也达不到标准规定的要求,静曲强度值的离散度也很大但其特征值随层板等级的提高而增大,等外层板的弹性模量和静曲强度值反而比等内层板的要大;层板密度与其静曲强度基本上没有相关性,而层板的年轮宽度与其静曲强度有一定的负相关性;层板的弹性模量与其静曲强度有较好的正相关性,采用机械弹性模量分级,静曲强度的特征值随层板等级的提高而成比例地提高。研究表明,目前的目测分级方法不适合于人工林杉木层板的分级,目测分级层板因弹性模量达不到要求不能用于胶合木制造,而采用机械弹性模量分级法则可以制造出强度性能可靠的胶合木。     

胶合木构件胶接性能及耐久性研究

以层板胶合木为研究对象,采用ASTM D1037、BS EN1087-1,CAN/CSA-0188,ASTM D3434四种人工加速老化方法对单组份聚氨酯胶黏剂胶合而成的层板胶合木构件进行处理。老化处理后,试材的胶合剪切强度下降幅度在27.8%~44.9%之间,下降程度明显高于吸水厚度膨胀率、静曲强度和弹性模量,据此建议将胶合剪切强度作为判定层板胶合木构件耐老化性能的指标。BS EN1087-1老化处理后试材的性能变化情况SASTM D1037较为相似,且用时短,认为是研究层板胶合木构件耐久性较优的人工加速老化处理方法。     

空心胶合木-钢插板螺栓节点承载力试验研究

为研究空心胶合木-钢插板螺栓连接节点承载力及延性性能,探讨了不同胶合木宽度和螺栓直径对破坏模式的影响,分析了不同宽径比、承压宽度对节点承载力、延性等的影响。结果表明:增加宽径比及承压宽度,可有效提高节点延性。宽径比12.5~16.4的节点延性较佳;宽径比10.0~10.9是单、双塑性铰破坏模式的临界点,可作为工程设计参考值。