压制工艺对齿板节点受力性能影响

为了研究压制工艺对齿板节点受力性能的影响,选取荷载平行于木纹以及齿板主轴方向的AA构型齿板节点为研究对象,采用不同的压制速度和压缩率,制作了9组共45个试件。通过节点抗拉试验,得到了齿板节点的破坏特征及不同压制工艺下的板齿极限承载力。结果表明,压制速度对齿板节点的受力性能影响不显著,压缩率对齿板节点受力性能影响显著,为了提高齿板节点的受力性能,宜采用较小的压缩率压制齿板节点。笔者研究结果对于轻型木桁架的生产具有指导意义,且有助于轻型木桁架及轻型木结构的国产化。     

国产日本落叶松正交胶合木的销槽承压强度

  目的  正交胶合木是一种新型现代木结构材料。销类连接是现代木结构中应用最广泛的连接形式,销槽承压强度是销连接设计的重要参数。研究国产日本落叶松正交胶合木（CLT）的销槽承压性能,旨在为CLT结构销类连接的本土化设计提供参考。  方法  对36组432个国产日本落叶松3层CLT试件进行半孔静力加载试验,分析CLT密度、销径、螺纹、胶缝和加载角度对CLT销槽承压强度的影响,并基于试验结果评价美国NDS、加拿大CSA、Kennedy、Uibel和Blaβ（U&B）提出的4种计算方法对国产日本落叶松CLT宽面和窄面销槽承压强度预测的适用性。  结果  CLT的销槽承压强度与CLT密度呈正相关,与销径呈负相关,与螺纹没有明显关系。销垂直于CLT窄面时,加载角度0°的销槽承压强度是90°的3.06倍,胶缝处的销槽承压强度为两者的平均值。销垂直于CLT宽面时,加载角度0°的销槽承压强度明显大于加载角度90°的销槽承压强度。计算值与试验值相比:销垂直于CLT窄面,加载角度为0°（位置A）时,加拿大CSA模型的相对误差小于8.37%,加载角度为90°（位置D）时,U&B模型的相对误差小于8.56%（个别除外）,两者均小于10%,吻合良好;销垂直于CLT宽面,4个模型在加载角度为0°（位置C）和90°（位置B）时的相对误差均大于10%,本研究建立的CLT宽面销槽承压预测模型相对误差分别小于5.31%和6.04%,两者均小于10%,吻合良好。  结论  密度、销径和加载角度等是影响CLT销槽承压强度的重要因素。对于国产日本落叶松CLT销槽承压强度的计算方法可参照以下建议:销垂直于CLT窄面,加载角度为0°时,可选用CSA模型,加载角度为90°时可选用U&B模型;销垂直于CLT宽面,加载角度为0°或90°时,均可选用本研究建立的预测模型。      

基于蒙特卡洛模拟预测正交胶合木（CLT）顺纹抗压强度

基于《木结构试验方法标准》测试锯材和正交胶合木（CLT）顺纹抗压强度，采用正态分布、对数正态分布、威布尔分布函数进行数据拟合，利用K-S检验判断拟合优度，基于复合层板理论利用蒙特卡洛模拟预测CLT顺纹抗压强度。结果表明，CLT和锯材的顺纹抗压强度平均测试值分别为39.96 MPa和30.41 MPa；采用威布尔分布的拟合优度最高；CLT抗压强度的预测值与实测值相对误差在8%以下，采用蒙特卡洛模拟数据预测CLT顺纹抗压强度平均值和5%分位值的相对误差分别为5.8%和-0.8%，具有更高预测准确性。     

国产落叶松平行弦轻型木桁架静力承载性能

【目的】研究国产落叶松轻型木桁架的静力承载性能,为轻型木结构建筑的本土化发展提供科学依据。【方法】以国产日本落叶松和国产齿板为试验材料,设计制作2种工况共6榀跨度为4.8 m的平行弦轻型木桁架。通过静力承载试验,研究轻型木桁架的极限荷载、受力分布和破坏形式,并通过建立有限元模型与试验结果进行对比分析。【结果】P和L型轻型木桁架的极限荷载平均值分别为22.45和22.94 k N,是设计荷载的2.27和2.32倍,变异系数分别为7.9%和7.1%。P型轻型木桁架最终破坏为脆性破坏,主要破坏点为桁架三分点处(即集中荷载施加处)和两端斜腹杆连接节点;L型轻型木桁架在2倍设计荷载之后逐渐出现平面外变形,当侧向变形较大时失去承载能力。通过SAP 2000有限元模拟发现,节点挠度与试验结果基本相符,挠度最大值为跨中位置,并向两端逐渐减小;弯矩最大值和轴力最大值在桁架弦杆的三分点处和两端斜腹杆节点,与试验结果相符。【结论】2种轻型木桁架在设计荷载下承载性能均较好,但由于木材非均质特性及加工差异表现出一定的离散程度;较P型轻型木桁架而言,L型轻型木桁架承载能力略高,但其面外刚度较小易发生侧向变形,在实际应用中应采取措施减小侧向变形,而P型轻型木桁架面外刚度较大相对稳定,更利于实际应用;分析认为平行弦轻型木桁架的薄弱环节在端部节点和集中荷载施加处,SAP 2000有限元模拟可以有效预测轻型木桁架在实际应用中的受力和变形情况。     

国产日本落叶松正交胶合木的层间剪切性能

采用国产日本落叶松制备CLT,分析层板锯材自身的弹性模量、层数、层板厚度、组坯方向对CLT板层间剪切性能的影响。结果表明:层板模量增加、层数减少、层板厚度减少,对CLT层间剪切强度影响为显著,对层间剪切弹性模量影响不显著;改变组坯纹理方向能够显著提高CLT的层间剪切性能;采用剪力类比法,能够有效预测CLT等效剪切刚度,预测值和实测值相对误差在7%以内。     

木结构梁柱间榫卯连接节点性能研究进展

为了促进传统营造技术在现代木结构中的传承应用与创新发展,梳理木结构梁柱间榫卯连接节点、榫卯连接木构架的力学性能及榫卯节点加固方法的研究现状,分析现有研究存在的问题,结合现代工程木产品及加工技术的发展现状,提出梁柱间榫卯连接节点在现代木结构中的应用前景及研究方向。     

国产日本落叶松正交胶合木抗弯弹性模量评价方法

采用国产日本落叶松锯材制备正交胶合木(CLT),分别采用静力法和纵向振动法测定CLT抗弯弹性模量,并采用剪力类比法预测等效抗弯刚度,分析无损检测技术和理论计算的可行性与准确性。结果表明:静力法测试时随着跨高比的增加,CLT的抗弯弹性模量呈现递增趋势,建议跨高比≥24;动态抗弯弹性模量均高于静态抗弯弹性模量,相对误差在10%以内;剪力类比法能够有效预测CLT等效抗弯刚度,预测值和实测值相对误差在±5%以内。     

日本落叶松正交胶合木抗弯性能研究

【目的】探究日本落叶松正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)抗弯性能的影响因素,为CLT在木结构建筑中的应用提供基础数据。【方法】以产自辽宁清原的日本落叶松锯材为供试材料,依据层板弹性模量(8～12GPa(低)、≥12～≤16GPa(中)、16GPa(高))、层数(3层和5层)、层板厚度(15和25mm)、组坯方向(正交和斜45°)的不同共设置6种组坯方式,基于美国标准ANSI/APA PRG320-2012测试6组CLT的抗弯弹性模量和抗弯强度,以考察CLT抗弯性能的影响因素;根据机械连接理论、复合层板理论、剪力类比理论和简单设计法推算CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩,通过实测值验证理论预测值的精确性,筛选适宜的预测方法。【结果】层板模量和层数对日本落叶松CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响显著,但锯材厚度和组坯方向对CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响不显著;采用剪力类比理论、简单设计法分别计算的等效抗弯刚度值和抗弯弯矩值更加接近实测值,相对误差分别在5.0%和6.5%内。【结论】采用日本落叶松锯材制备的CLT具有较好的抗弯性能,利用理论模型能够很好地预测CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩。     

中国传统木结构榫卯连接节点力学性能研究进展

榫卯是指木结构建筑中柱、梁等构件连接在一起的一种凹凸结合的连接方式。然而,木材作为一种生物材料,随着使用年限的延长,出现的干缩湿胀、开裂变形等损伤会对榫卯连接节点的连接特性造成不良影响,因此,探究木结构榫卯连接节点的力学性能对建筑结构的安全性能具有重要意义。在木结构建筑中,榫卯连接节点的构造多种多样,力学特点和传力机制也各不相同。根据榫卯连接节点在木结构建筑中使用功能将其分为公母榫、直榫、燕尾榫、管脚榫、馒头榫和搭扣榫等六大类,简要介绍了各类榫卯连接节点的结构特点和应用情况。综述了常见榫卯连接节点半刚性的连接特性和节点刚度的求解方法,总结了不同种类榫卯连接节点和模拟残损榫卯连接节点的抗震性能及木结构建筑模型中的榫卯连接节点在人工模拟地震中位移响应和加速度响应的相关研究,概述了常见榫卯连接节点在外力作用下的破坏形式及破坏特征。根据榫卯连接节点的破坏形式,重点从金属构件和纤维增强复合材料两个方面对榫卯连接节点的加固效果进行归纳。总结了有限元分析法在榫卯连接节点力学性能方面的相关研究,指出了榫卯连接节点力学性能研究存在的问题,提出了榫卯连接节点研究的相关建议及其发展方向,以期为榫卯连接节点在现代木结构建筑中的应用提供新思路。     

日本落叶松正交胶合木抗弯性能的研究

【目的】探究日本落叶松正交胶合木（cross-laminated timber，CLT）抗弯性能的影响因素，为CLT在木结构建筑中的应用提供基础数据。【方法】以产自辽宁清原的日本落叶松锯材为供试材料，依据层板弹性模量（＞8~＜12 GPa（低）、≥12~≤16 GPa（中）、＞16 GPa（高））、层数（3层和5层）、层板厚度（15和25 mm）、组坯方向（正交和斜45°）的不同共设置6种组坯方式，基于美国标准ANSI/APA PRG320-2012测试6组CLT的抗弯弹性模量和抗弯强度，以考察CLT抗弯性能的影响因素；根据机械连接理论、复合层板理论、剪力类比理论和简单设计法推算CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩，通过实测值验证理论预测值的精确性，筛选适宜的预测方法。【结果】层板模量和层数对日本落叶松CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响显著，但锯材厚度和组坯方向对CLT的抗弯弹性模量、抗弯强度影响不显著；采用剪力类比理论、简单设计法分别计算的等效抗弯刚度值和抗弯弯矩值更加接近实测值，相对误差分别在5.0%和6.5%内。【结论】采用日本落叶松锯材制备的CLT具有较好的抗弯性能，利用理论模型能够很好地预测CLT的等效抗弯刚度和抗弯弯矩。