圆钢钉和自攻螺钉钉入角度对规格材握钉力性能的影响

【目的】基于规格材上不同角度钉入圆钢钉和自攻螺钉的握钉力性能测试,研究不同钉入角度、木材密度和木材径、弦向对握钉力性能的影响,为木结构钉连接设计提供更完善的科学依据。【方法】以落叶松和白云杉规格材为研究对象,参考握钉力性能试验国家标准,选取国产直径2. 5 mm的圆钢钉和直径4. 0 mm的自攻螺钉,长度均为50 mm,在满足国标最小钉边距、端距和间距的要求下,与木纤维分别成90°(横纹)、60°、45°和0°(顺纹)钉入规格材,在自主设计的多角度握钉力试验夹持装置上以3 mm·min-1恒定速度拔出并得到破坏荷载,比较分析不同条件下的握钉力。【结果】1)随着钉入角度减小,钉拔出时的荷载-位移曲线峰愈加尖锐,自攻螺钉握钉力大于白圆钢钉,密度较大的落叶松的握钉力大于白云杉,且对自攻螺钉的握钉力刚度明显大于白云杉,但相同角度条件下拔出时的荷载-位移曲线特征基本相似; 2) 90°钉入时圆钢钉和自攻螺钉的握钉力均大于0°,但从90°到0°圆钢钉的握钉力先增大后减小,而自攻螺钉则相反; 3)白云杉径面自攻螺钉的握钉力大于弦面,其圆钢钉的握钉力没有规律,落叶松径面圆钢钉的握钉力小于弦面,其自攻螺钉的握钉力没有规律。【结论】钉与木纤维之间的角度对规格材握钉力具有显著影响,随着角度减小,规格材对自攻螺钉的握钉力先降低后增大,而对圆钢钉的握钉力则相反。规格材径面和弦面的握钉力没有确定关系,在木结构握钉力设计值计算时无需考虑年轮角度参数。欧洲木结构设计规范(BS EN 1995-1-1:2004)推荐的计算公式为螺钉握钉力随着钉入角度减小而减小,测试结果证明该公式在0°时握钉力估算过于保守。端面钉入的自攻螺钉被拔出时,荷载-位移曲线和破坏特征均表明其为明显的脆性破坏,在实际工程中木构件端面上使用自攻螺钉连接需要有效的增强措施和强度验算。     

建筑用圆竹拱形规格材研究展望

竹材是一种优质的工程结构材料,圆竹建筑中普遍采用竹拱作为主要受力构件,不仅承受力强、不易变形、天然环保、透气性好,而且丰富了竹建筑的设计语言,呈现出各种造型,如穹顶、梁柱框架、桁架网架、编织结构等,具有极高的艺术和实用价值。目前,拱形圆竹材加工工艺主要依赖火烤软化定型,工业化程度低,生产效率低下,产品性能参数不准确,无...     

落叶松规格材抗弯性能特征值研究

以国产兴安落叶松规格材为例,根据美国标准ASTM D4761-96对规格材进行抗弯弹性模量和抗弯强度测试,并参照ASTM D1990-97,利用非参数法和参数法估计,初步得出兴安落叶松规格材抗弯弹性模量和抗弯强度特征值.为完善我国结构用规格材强度测试方法与强度特征值确定方法标准提供参考.     

两种落叶松规格材齿板节点拉伸性能研究

为探究国产规格材在齿板连接性能方面存在的优劣势,完善国产结构材体系。笔者对两种国产规格材齿板连接节点的板齿极限承载力、临界刚度、破坏形式进行了研究。结果表明:不同种类木材顺纹抗拉强度差异性显著,两种国产落叶松齿板节点板齿极限承载力、临界滑移刚度、峰值区域面积均高于北美云杉。     

两种落叶松规格材齿板节点拉伸性能研究北大核心

为探究国产规格材在齿板连接性能方面存在的优劣势,完善国产结构材体系。笔者对两种国产规格材齿板连接节点的板齿极限承载力、临界刚度、破坏形式进行了研究。结果表明:不同种类木材顺纹抗拉强度差异性显著,两种国产落叶松齿板节点板齿极限承载力、临界滑移刚度、峰值区域面积均高于北美云杉。     

落叶松规格材的钉连接性能

钉连接是木结构中常用的连接方式之一。依据美国钉连接的试验方法及设计值的确定方法,对我国东北地区落叶松的钉连接性能进行了检测。结果表明,随着圆钉直径的增大,落叶松的抗拔出力和抗剪切力基本呈上升趋势。并对东北地区落叶松钉连接的参考设计值进行了分析。     

规格材强度性能测试方法的研究进展

规格材是现代轻型木结构建筑的主要用材.本文简要阐述了规格材的相关概念、北美分级测试系统的研究进展,分析了不同测试条件对强度测试值的影响,结合我国现状,预测今后规格材强度测试的发展趋势并提出建议.     

国产落叶松规格材齿板拉伸承载性能研究

为缓解我国结构材主要依靠进口的现状,对三种国产规格材及国产齿板进行拉伸试验,分析其破坏形式、承载力和延性。结果表明:在荷载平行于木纹方向时,兴安落叶松节点延性最好,进口云杉节点延性最差;在荷载垂直于木纹方向时,日本落叶松齿板节点延性最好,兴安落叶松节点延性最差。     

超声波预测落叶松规格材的抗弯性能

用超声波法测量落叶松规格材的动态弹性模量(DMOE),用弯曲试验测量其静态抗弯弹性模量(MOE)和抗弯强度(MOR),分析DMOE与MOE和MOR的相关性。研究结果表明:落叶松规格材的DMOE值比MOE高;DMOE与MOE和MOR的相关性均在0.01水平显著,DMOE与MOE的相关性高于DMOE与MOR的相关性。     

SPF规格材蠕变特性研究

以轻型木结构建筑常用的SPF规格材为研究对象,采用简支梁中部集中加载的方式进行短期弯曲蠕变试验。结果表明:在不同试验条件下蠕变经过瞬态蠕变阶段、相对稳定蠕变阶段。试件在不同持续负载水平下的蠕变应变-时间曲线具有几何相似性,其曲线的形状和走向趋势大致相同。蠕变变形量和曲线上的跳跃点随着应力水平的增加有增大的趋势。相比于侧弯受力,平弯蠕变速率更大,承载强度损耗较大。     

日本落叶松规格材齿板节点承载性能

【目的】研究国产规格材与国产齿板连接节点的拉伸及抗剪承载性能,为国产建筑材料的开发利用提供参考。【方法】以采自辽宁清原大孤家林场的日本落叶松规格材及市购国产齿板为试验材料,设计制作4种工况下的板齿极限强度试件及10种工况下的齿板抗剪强度试件,通过拉伸和剪切试验,研究不同工况下日本落叶松齿板连接节点的板齿极限强度和齿板抗剪强度,并与进口齿板和进口SPF规格材进行对比。【结果】日本落叶松与国产齿板连接节点的板齿极限强度在AA、AE、EA和EE 4种工况下分别为3.50、2.53、2.61和2.37 N·mm-2,通过比较日本落叶松与国产齿板、进口齿板2组结果,除EA工况下进口M20齿板强度略低外,在AA、AE和EE 3种工况下分别高于国产齿板10.57%、21.34%和9.28%,对比进口M20齿板与日本落叶松、进口SPF 2组结果,在AA、AE、EA和EE 4种工况下与日本落叶松的组合分别高于与进口SPF的组合36.27%、50.49%、30.00%及40.00%;齿板抗剪强度在θ=0°、θ=90°、θ=30°T、θ=60°T、θ=120°T、θ=150°T、θ=30°C、θ=60°C、θ=120°C和θ=150°C 10种工况下分别为132.39、122.73、135.66、199.13、92.26、172.76、99.81、89.52、79.10和85.68N·mm-1,除剪-拉复合受力情况下θ=120°时国产齿板和日本落叶松组合的齿板受剪极限强度较小外,其他工况均大于进口齿板与进口SPF的节点组合。【结论】板齿极限强度试验在4种工况下的破坏方式均为齿拔出破坏,齿板抗剪强度试验主要破坏方式为木材接缝处开裂、齿板端部齿拔出和齿板在木材接缝处翘曲等;荷载方向对齿板连接节点承载力影响较大;国产齿板和国产日本落叶松的齿板连接性能较好,且优于常见进口齿板和进口SPF的节点组合,可进一步研究国产齿板和国产日本落叶松制成轻型木桁架的承载性能,为完善我国木结构建筑体系提供科学依据。     

四肢规格材格构柱轴心受压性能试验

传统木结构建筑的原材料主要是原木和锯材,严重依赖于大量的天然林木资源。木材不仅存在天然的缺陷,其尺寸也不能满足施工建筑的要求且面临运输和现场安装等困难,这些问题很大程度上限制了传统木结构建筑的应用和发展。为了提高木材利用率,实现现代化装配式的要求,提出了一种SPF规格材格构柱代替传统的实心木柱作为结构承重构件。对3组共9个四肢规格材格构柱进行轴心受压试验,研究了轴向和弱轴柱中的荷载-位移曲线、柱跨中的荷载-应变曲线,分析了格构柱的破坏形态、变形和稳定承载力。结合试验结果与理论推导,对规格材格构柱的稳定系数进行修正,提出了规格材格构柱稳定系数经验计算公式。通过ABAQUS软件建立有限元模型并进行数值模拟,与试验结果进行对比分析,验证数值模拟的准确性。研究结果表明：该类SPF规格材格构柱在轴心荷载作用下的破坏形态分为整体失稳破坏和单肢失稳破坏,局部沿顺纹方向、木节和节点处产生裂纹以及柱端压溃破坏,并得出格构柱单肢长细比越大,轴向位移和柱中侧向位移越大,极限应变也越大,极限承载力随着单肢长细比的增大而降低的结论。上述试验研究与理论分析为规格材格构柱在实际工程中的应用提供设计参考和理论依据。     

落叶松规格材目测分等的研究

依照GB 50005-2003《木结构设计规范》规格材目测分等规则,对3种尺寸的兴安落叶松规格材进行目测分等,并分析降等缺陷。结果表明:不同尺寸规格材的等级比例不同;节子、轮裂/干裂和漏刨是规格材主要的降等缺陷。建议优化落叶松规格材加工方法,进一步完善干燥工艺,减少裂纹等缺陷,提高规格材加工质量和使用价值。     

落叶松规格材加工利用技术研究

介绍"十一五"国家科技支撑计划"高强度结构材加工利用技术"课题中,对我国主要的商品林树种之一——落叶松,在规格材的优化加工、分级、无损检测、强度性能测试及木构件连接等关键技术研究方面,取得的重点创新成果。这些成果开创性地解决了我国利用国产资源加工结构用规格材的关键性和共性技术问题,并且为我国落叶松资源的高效利用,提供了新的技术途径。     

木材规格材研究现状与展望

从轻型木结构房屋的角度阐述了规格材的用途, 包括规格材基本概念、规格材分等研究现状、规格材测试研究现状及与规格材有关的标准的研究现状等; 通过对规格材研究的展望, 提出了今后进行规格材研究的主要方向。     

三种桉木的材性与造纸性能

本文就巨桉(Eucalyptua crandis)、柳桉(Eucalyptus saligna)、柠檬桉(Eucalyptuscitriodora)三种桉木的纤维形态、化学组成、制浆造纸性能进行全面研究,为在广西开发桉树制浆造纸作有益的探索。一、纤维形态及化学成分三种按木的纤维形态见表l,其纤维长度近似,平均长度为     

三种相思品种材性与制浆性能比较

对6年生马占相思、大叶相思和厚荚相思进行纤维形态和化学组成的分析测定,同时并在优化工艺条件下进行了蒸煮实验,进而对其综合制浆性能和纸浆强度进行了比较,结果显示,大叶相思从纤维形态、化学组成和制浆得率以及纸浆强度各项指标上而言,都是较好的,适于营造造纸用的速生丰产林.     

三种针叶树材单根管胞形态与拉伸性能

选取杉木、白皮松、日本落叶松三种针叶树材为研究对象,探究并比较位于不同生长轮的单根管胞的形态参数及拉伸力学性能.结果表明,三种针叶树材的管胞长度、宽度、长宽比及拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率基本符合随生长轮增加而增大的变化规律;杉木管胞的长度、宽度最大,日本落叶松晚材第9生长轮的管胞具有最佳的拉伸性能.方差分析表明,杉木和白皮松的第3生长轮与其他生长轮的管胞形态具有显著性差异(P<0.05).杉木、日本落叶松的第3生长轮与其他生长轮的管胞拉伸力学性能具有显著性差异(P<0.05),而白皮松各生长轮间的拉伸力学性能没有显著性差异.研究结果为人工林木质纤维的高效利用及建筑用材提供依据.     

兴安落叶松规格材握钉性能及钉连接承载性能研究与评价

钉连接是轻型木结构重要的连接方式之一,本文介绍了美国握钉性能和钉连接承栽性能评价方法,并以兴安落叶松为研究对象,对其握钉性能和钉连接承载性能进行了研究分析。     

SPF规格材静、动态弹性模量研究

采用无损横向振动法和三点静态弯曲法,对加拿大进口的云杉-松-冷杉(Spruce-Pine-Fir,SPF)J等级规格材的动、静态弹性模量进行测试和评价。结果表明,SPF规格材有明显的两个峰值,其一阶频率峰值平均为44.78Hz,二阶频率峰值平均122.61 Hz;两种方法测得的SPF弹性模量服从正态分布,近1/3的规格材弹性模量值在10000~11 000 MPa;动、静态弹性模量平均值分别为10 983 MPa和10 523 MPa,SPF规格材动态弹性模量比静态弹性模量高4.38%,动、静态弹性模量值之间具有非常强的相关性(R~2=0.91)。