重型木结构在我国的应用和发展

文中总结了重型木结构的特性与相关技术发展动态以及在发达国家和地区的工程应用现状, 结合我国经济社会发展现阶段面临的环境问题和国内土木工程建设技术发展要求, 从政策导向、社会需求、木材资源和技术力量等方面对重型木结构在我国的应用适宜性进行了分析, 最后指出其应用前景。     

速生杨木改性材力学及胶合性能的研究

采用氨溶季胺铜防腐剂(ACQ-D)和自制低分子酚醛树脂预聚体(PF),通过满细胞真空浸渍的方法对速生杨木进行了防腐和增强化学改性处理.对改性前后材料的基本力学强度性能,以及素材、增强改性材、防腐改性材和防腐增强改性材任两种材料的胶合强度进行了测试和分析.结果表明,试验范围内,防腐处理对材料的力学性能影响不大;PF增强改性材的抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度、顺纹抗拉强度分别提高了97.11、83.36、125.53%、37.01%,防腐后增强改性材对应指标值分别提高了101.34、75.05、111.83%、32.60%,符合日本JAS标准中E类指标结构用材要求.PF增强改性材与其它材料进行胶合,压缩剪切胶合强度均大于11 MPa,木破率大于90%,能够满足日本集成材JAS标准的规定.     

化学改性对速生杨木木材力学性能和天然耐久性的影响

利用低分子酚醛树脂(PF)、脲醛树脂预聚液(UF)和氨溶季胺铜防腐液对速生杨木木材进行化学浸渍改性,对处理前后试件的力学性能和防腐性能进行了测试与评价。试验结果表明:在试验范围内,氨溶季胺铜浸渍防腐改性处理对材料力学性能影响不大;PF浸渍改性材的抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度和顺纹抗拉强度分别提高了97.1、83.4、125.5和37.0%;UF浸渍改性材对应力学性能指标分别提高了49.4、10.7、42.0和17.8%;试验所用速生杨木木材耐腐性能较差,属于II级,经过PF、UF和氨溶季胺铜防腐液浸渍改性,材料耐腐级别达到了强耐腐级,其中PF浸渍改性处理效果最好,处理材质量损失率从素材的18.7%降低到了2.9%,有效地提高了材料的防腐性能。从综合效果来看,低分子酚醛树脂预聚液浸渍改性处理是提高和改善速生杨木木材的力学性能和防腐性能的有效措施。     

速生杨木改性材基本力学性能研究

采用氨溶季胺铜（ACQ-D）与低分子酚醛树脂预聚液（PF）,对江苏淮阴地区速生杨木进行浸渍防腐与增强改性处理,测试并分析材料改性前后基本力学性能变化情况。检测结果表明,以日本JAS集成材结构用材标准衡量,速生杨木木材由于力学性能较低不能用作建筑结构用材;试验范围内满细胞法浸渍ACQ-D防腐改性处理,不显著改变速生杨木的...     

高温预处理对足尺胶合木梁力学性能的影响

【目的】研究高温预处理对足尺胶合木梁力学性能的影响,明确高温热改性和环境湿度对木材平衡含水率、木材顺纹抗剪强度和顺纹抗拉强度的影响规律,揭示高温预处理对胶合木梁抗弯性能影响的作用机制,为高温热改性技术在木结构领域中的应用提供参考。【方法】以高应力等级的兴安落叶松为研究对象,采用工业化热处理技术对落叶松木材进行高温热改性,以高温热改性后的落叶松木材为层板,制备12个足尺胶合木梁。基于EN 408标准四点弯曲方法,分析高温热改性和环境湿度对胶合木梁抗弯弹性模量、抗弯强度、破坏模式、跨中截面荷载-应变曲线和跨中截面应变分布规律等抗弯性能的影响。【结果】高温热改性会在一定程度上降低胶合木梁的抗弯强度,但可明显提高高湿度条件下胶合木梁的抗弯弹性模量,与90%环境湿度下未处理胶合木梁相比,高温热改性后,同湿度下胶合木梁的抗弯强度降低29. 79%,抗弯弹性模量提高23. 71%;高温热改性可降低胶合木梁抗弯弹性模量对环境湿度的敏感性,环境湿度从60%提高到90%,未处理胶合木梁的抗弯弹性模量降低23. 27%,经高温热改性预处理的胶合木梁抗弯弹性模量降低7. 55%; 60%和90%环境湿度下的荷载-位移曲线和跨中截面应变分布曲线表明,胶合木梁在高湿环境中具有更明显的非线性特性,高温预处理后的胶合木梁表现为线弹性。环境湿度对胶合木梁的抗弯性能具有较为明显的劣化作用,90%湿度下胶合木梁抗弯强度和抗弯弹性模量分别为43. 98 MPa和12. 191 GPa,比60%湿度下未处理胶合木梁低17. 07%和23. 27%;环境湿度对木材平衡含水率影响明显,高温热改性是降低木材平衡含水率的有效措施,环境湿度从60%提高到90%,高温热改性处理后落叶松木材平衡含水率分别从10. 74%和20. 62%降至4. 76%和11. 18%。【结论】60%和90%环境湿度条件下,未处理胶合木梁为拉伸破坏,高温热改性构件为拉剪联合破坏,高温热改性后材料的顺纹抗剪强度和顺纹抗拉强度降低是材料破坏模式改变的根本原因。高温热改性后胶合木梁在高湿环境条件下抗弯弹性模量明显改善。     

三聚氰胺-脲醛树脂改性木基石膏复合材料的效果及机理

为提高木基石膏复合材料的力学性能,以杉木刨花为增强相,以建筑石膏为连续相,采用三聚氰胺-脲醛树脂(melamine-urea-formaldehyde MUF)粘结初步成型和增湿固化2阶段的免加石膏缓凝剂制备方法,开展了MUF用量和木材/石膏质量比对木基石膏复合材料物理力学性能影响试验,并与相应产品标准、结构板材标准及现有文献进行对比。结果表明,试验范围内,MUF用量与木基石膏复合材料力学性能呈正相关关系,木材/石膏质量比的影响较小;MUF用量为15%以上时,木基石膏复合材料的力学性能满足《石膏刨花板:LY/T 1598-2011》产品标准的要求;MUF用量为21%及以上时,除顺纹抗弯强度,其余性能符合《定向刨花板:LY/T 1580-2010》结构板材标准的规定;MUF用量为33%及以上时,木基石膏复合材料达到《结构胶合板:GB/T 35216-2017》结构板材标准中E5.0~F16.0强度等级。抗弯性能试验中,石膏板为脆性破坏,木基石膏刨花板具有一定的延性性能。综合强度和成本,MUF用量为33%、木材/石膏质量比为0.30为较优的原材料配比。优化原材料配比条件下,木基石膏复合材料的内结合强度、静曲强度、弹性模量、位移延性系数和24 h吸水厚度膨胀率分别为1.28 MPa、16.5 MPa、7 350 MPa、1.64和1.23%。采用该2阶段制备方法,木基石膏复合材料中石膏晶体形态细长,且随着MUF用量的增加,晶体交错搭接、叠合现象明显,接触面积增加,晶体结构更加致密,石膏连续相强度增加;MUF用量提高,石膏在刨花表面的覆盖量明显增加,刨花增强相与石膏连续相之间界面性能显著改善。研究结果可为木基石膏复合材料力学性能的进一步提升提供参考,并为其产品的工程应用提供数据支撑。     

拱形胶合木人行桥的设计及制作关键技术

介绍了拱形胶合木人行桥的设计方法,指出了主要构件加工制作关键技术及人行桥组装工艺,可供胶合木设计人员、胶合木生产制造商、施工单位等业主参考和借鉴。     

张弦胶合木结构弯曲性能参数化分析

将张弦结构引入胶合木结构设计,是解决大跨度木构件挠度过大的一个有效方法。通过使用大型有限元软件,得出在各种典型荷载组合作用下,跨高比、垂跨比、撑杆数和预应力幅值对结构承载性能的影响,得出各参数对于承载性能的合理数值。对张弦胶合木结构的设计提供有益的参考。     

木塑层合板的制备工艺及抗弯性能

为了弥补常规木塑复合材料的力学性能较低的不足,满足木塑复合材料在结构领域中的应用要求,试验以国产速生杨木为研究对象,以聚乙烯和聚丙烯塑料合金为粘结剂,采用平压法制备了结构用木塑层合板。通过研究热压温度、木材塑料质量比和马来酸酐添加量等3个因素对木塑层合板胶合性能的影响,以优化其制备工艺;在此基础上,进一步研究和分析了木塑层合板抗弯性能的影响因素及其作用机理。结果表明,拉伸剪切荷载作用下,偶联剂的介入,木塑层合板的破坏模式由空白试件的界面分层剥离转变为木材拉伸断裂;试验范围内,温度为180℃、木材塑料质量比为3/2、马来酸酐添加量为4%时木塑层合板的胶合性能较优,胶合强度达到0.98MPa,与未添加偶联剂的空白试件相比,胶合强度提高16.7%;采用层积法制备工艺,木塑层合板的抗弯性能能够达到结构用材的要求;密度0.6和0.8 g/cm3时,木塑层合板随着板材密度和木材塑料质量比的提高,静曲强度增大、抗弯弹性模量降低,木材单层板形态完整;密度为1.0 g/cm3时,随着木材塑料质量比的提高,木塑层合板静曲强度降低、抗弯弹性模量提高,当木材塑料质量比为3∶3时,木塑层合板中木材横纹出现大量不连续裂纹,木材的形态完整性下降;热压温度190℃、木材塑料质量比3/2和3/3、马来酸酐添加量为4%、板材密度为0.8 g/cm3时,制备的木塑层合板抗弯性能较优,能够达到100E等级的要求;结果可为木塑层合板在结构领域中的应用提供参考。     

杉木胶合木湿应力研究

为揭示环境湿度变化引起的木材含水率非均匀性分布对胶合木构件内部湿应力的影响规律,从材料层面测试了变湿度条件下290个国产杉木木材的平衡含水率,以及横纹径向和横纹弦向干缩性、湿胀性、水分扩散系数、抗拉强度和弹性模量等物理力学性能参数,并从理论层面利用有限元模拟分析周期性变湿度条件下层板厚度对杉木胶合木湿应力的影响。研究结果表明:利用Nelson方程能够较好地拟合变湿度中杉木的平衡含水率;杉木横纹径向干缩和湿胀性均小于横纹弦向,横纹径向水分扩散系数、抗拉强度和弹性模量均高于横纹弦向,这决定于横纹径向排列的木射线以及管胞径面壁上大量纹孔导致的实质物质减少的微观构造;减小层板厚度有助于降低胶合木湿应力,当层板厚度由40 mm降至20 mm时,构件内部最大湿应力降低19.32%,但其最大值仍高于木材横纹抗拉强度,湿应力的降低程度不足以避免构件的横纹开裂;木结构工程设计和应用中必须考虑其他有效的方法减小湿应力以避免木材横纹开裂。