正交胶合木(CLT)梁剪应力分析及其层间剪切强度测试

【目的】探索正交胶合木(CLT)矩形截面梁剪应力计算公式,为测试CLT梁层间剪切强度提供理论依据。【方法】根据胡克定律及梁的弯矩与剪力的微分关系,计算3层、5层和7层CLT梁及同向胶合木梁的层间剪应力,给出CLT梁剪应力计算公式,比较CLT梁及同向胶合木梁的剪应力分布特征。【结果】CLT梁层间正应力间断,但层间剪应力是连续的;对于CLT矩形截面梁,其剪应力沿截面高度变化趋于均衡,不再遵循抛物线分布; CLT短跨距梁在三点弯曲加载中,依次发生垂直层滚动剪切破坏、层间剪切破坏和平行层弯曲破坏;短跨距梁三点弯曲载荷-位移曲线的最高峰值载荷为CLT发生层间剪切破坏载荷,其值稳定、易于读取;铁杉CLT梁层间剪切强度与其平行层弹性模量呈正相关。【结论】CLT梁层间剪应力和最大剪应力与CLT层数、平行层与垂直层弹性模量比值E_L/E_T(或E_L/E_R)有关; 3层、5层和7层CLT矩形截面梁的最大剪应力均发生在梁截面中性轴上,其值分别为1.5倍截面平均剪应力的92.8%、86.7%和92.6%;短跨距梁三点弯曲法是一种有效测试CLT层间剪切强度的方法。     

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。     

正交胶合木胶合性能研究现状及展望

胶合性能是胶合木制品的重要性能之一。在正交胶合木（CLT）中木材特征、胶黏剂性能以及木材与胶黏剂之间界面性能共同决定了正交胶合木的胶合性能。木材作为一种天然各向异性材料,其纹理方向不同,造成组坯方式对于胶合性能影响巨大。在胶合性能测试中,取样尺寸、取样形状对于胶合性能的测试结果都有一定的影响。胶合界面性能表征方面的研究正逐渐兴起,但是针对CLT胶合界面性能表征的相关研究报道并不多。有关CLT胶合的研究多集中在胶黏剂和胶合工艺方面,而针对不同锯材单元的特性对胶合性能尤其是耐久性影响的研究尚少有报道。文中基于现有研究对CLT胶合界面性能影响因素进行总结,梳理对比CLT胶合性能测试方法以及胶合界面性能表征技术,并对今后研究方向提出意见和建议。     

正交胶合木及其滚动剪切性能研究现状

介绍了正交胶合木的定义、特性和生产工艺流程及其滚动剪切性能的定义和测试方法,并列举了国内外对正交胶合木滚动剪切性能的研究成果。     

云南松正交胶合木胶合工艺探索

为探索云南松用于正交胶合木(CLT)制造的技术可行性,以剪切强度、木破率和剥离率研究了不同胶黏剂、施胶量和压力对云南松CLT胶合性能的影响。结果表明:云南松的物理力学性能和胶合性能达到北美ANSI/APA PRG 320-2019标准要求,云南松可用于CLT制造。不同胶黏剂、施胶量和压力对云南松CLT胶合性能影响显著(P0.05)。随着施胶量增加,云南松CLT胶层剪切性能提高;随着压力增加,云南松CLT胶层剪切性能降低。从胶合性能和生产成本综合考虑,制造云南松CLT的较优工艺为:采用国产EPI(水性高分子异氰酸酯)胶黏剂,施胶量为220 g/m2,压力为0.8 MPa。     

加拿大西部铁杉正交胶合木胶合性能与耐久性初探

以加拿大西部所产铁杉锯材为基材,采用单组分聚氨酯(PUR)和双组分异氰酸酯(EPI)两种不同胶黏剂,0.28 MPa和0.83 MPa两个不同压力参数,制造正交胶合木(CLT)小样(609 mm×609 mm),对其进行胶层剪切测试和浸渍剥离测试,分析判断胶黏剂种类和压力对铁杉CLT胶合性能和耐久性的影响。试验结果表明:胶黏剂种类和压力大小对cLT的胶合性能、剪切破坏中木材破坏率和耐久性均有显著影响:当使用单组分聚氨酯(PUR)、压力0.83 MPa时,相比于0.28 MPa,其胶层剪切试验中木材破坏率更高;浸渍剥离试验中胶层剥离率更低。虽然在北美现行标准中尚没有利用加拿大铁杉制造CLT的相关规定,但加拿大铁杉的各项性能符合CLT制造的要求。建议进行进一步研究,制定合理的工艺参数,将加拿大丰富的铁杉资源用于制造CLT。     

正交胶合木横纹承压性能研究现状

正交胶合木（CLT）在木结构建筑中应用越来越广泛,特别是在中高层建筑物中。CLT作为楼盖构件使用时,承受柱或墙体施加的垂直荷载,因此CLT产品的设计及应用需要其横纹承压弹性模量和强度方面的参数;改善CLT横纹承压性能,也可以提高整体结构强度和建筑安全系数。文中主要介绍目前CLT横纹承压性能测试方法,总结CLT横纹承压性能影响因素方面的研究进展,以期为国内CLT研究提供参考。     

正交胶合木销槽承压性能研究进展

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。     

正交胶合木生产工艺研究进展

正交胶合木（CLT）是一种新型的工程木,主要应用于木结构建筑方面,可作为楼板、墙体、地板等建筑构件。全球范围内,CLT是发展速度最快的林产品。本文简述了CLT在国外的发展历程,介绍了CLT的生产工艺;阐明CLT在国内的进一步发展需要社会各方面系统的支持;并且根据CLT在建筑中的发展,指出国内CLT的未来研究方向应该注重于降低成本、提高质量、CLT原料多元化和有自主知识产权的标准的建立。     

正交胶合木应用及发展前景

介绍了一种新型的工程木产品-正交胶合木的定义、特点、国外发展现状及生产工艺,并指出了正交胶合木在国内的发展前景。     

加拿大铁杉正交胶合木弯曲性能预测与评估

为了对正交胶合木(CLT)的弯曲性能开展有效预测与评估,验证CLT板件弯曲性能预测值的可靠性,采用自由梁横向振动法,对加拿大铁杉锯材顺纹弹性模量进行动态测试与质量分等;采用悬臂板横向振动法动态测试铁杉锯材的横纹剪切模量和弹性模量;将分等后的铁杉锯材制成足尺CLT楼板、墙板用板材,并采用四点弯曲法静态测试CLT板材的弹性模量值;然后将锯材顺纹弹性模量、横纹剪切模量和弹性模量实测值代入模型公式进行CLT板弯曲性能预测,并与CLT板材静态弹性模量实测值作比较分析。结果表明:CLT主强度方向弹性模量预测值为11 222 MPa,实测值为11 312 MPa,CLT板材的弯曲弹性模量的预测值与其实测值决定系数为0.887,具有较强的相关性;用CLT板材的预测值模型公式评估其弯曲性能指标,具有应用上的可行性和可靠性;铁杉制成的CLT板材弯曲性能达到CLT楼板、墙板等工程用的等级要求。     

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。     

正交胶合木的特性及发展前景

在生态文明可持续发展的大背景下,木结构建筑得到推广。但2015年我国的天然林禁伐使得木材资源紧缺,亟需利用低质木材制备工程木产品。文中介绍了新型绿色环保工程木产品——正交胶合木（CLT）的加工工艺、特性、工程应用及在我国的发展机遇,结合目前我国经济社会发展现状阐明了CLT在中国市场的发展方向。     

正交胶合木抗压承载力试验研究

为获得正交胶合木（CLT）截面的综合抗压性能,对由云杉-松-冷杉（SPF）制成的CLT试件进行抗压试验,并基于复合层板理论计算CLT的抗压强度、泊松比及弹性模量等,旨在为CLT力学性能测试提供参考。制作了9个尺寸相同的CLT试件进行轴心受压试验,分析其极限承载力、纵向应变、横向应变、泊松比等的变化规律;依据《木结构设计标准》预测试件的理论承载力并辅以有限元验证。结果表明：荷载-轴向位移试验曲线呈典型的二折线特征,轴压力下试件分别经历了弹性和弹塑性阶段直至试件破坏;经换算得到的SPF等效弹性模量为10 011.57 MPa,抗压强度为35.16 MPa,泊松比为0.39,理论计算值与试验值较为吻合;弹性段有限元模拟结果与试验值吻合良好。     

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。     

混合结构对正交胶合木剪力墙抗侧性能的影响

为评价层板材料对正交胶合木(cross-laminated timber,CLT)剪力墙抗侧性能的影响,对普通结构(单一锯材材料)CLT剪力墙和混合结构(锯材与单板层积材混合材料)CLT剪力墙进行了单向和低周反复加载试验。结果表明:墙体在单向荷载作用下主要因一侧墙角锚栓和基底锚栓的严重变形而发生破坏,在低周反复加载作用下则为墙角锚栓连接件的变形及钉子的疲劳剪断破坏;CLT剪力墙耗能主要来自于连接件变形和自攻螺钉弯曲、拔出和剪断;混合结构CLT墙体在单向和低周反复加载中的破坏位移、抗剪强度分别比普通结构CLT墙体低3.03%,24.75%和7.33%,3.31%;抗侧刚度则高出8.70%,7.45%。混合结构对CLT剪力墙不同抗侧性能影响不同,应加强CLT剪力墙与基础的连接,充分发挥CLT墙体本身的抗侧性能。     

正交胶合木铁杉规格材弹性模量的动态测试及应力分等

为使规格材力学性能满足制造足尺正交胶合木(CLT)楼板和墙板的需要,笔者采用横向振动法,对加拿大铁杉规格材的顺纹弹性模量进行动态测试及其应力分等研究,并从被测试件中随机抽取50根通过应力波法进行对比测试,以验证测试及分等结果的可靠度。研究表明,所用铁杉规格材顺纹弹性模量平均值均达到制造CLT性能要求;顺纹弹性模量测试结果基本符合威布尔分布规律;依据其顺纹弹性模量性能进行应力分等后,达到1.5E应力等级的铁杉锯材占总数的35.0%,达到2.0E应力等级的铁杉锯材占总数的34.8%;横向振动法测试结果与应力波法测试结果相关系数达到0.815,具有较高的吻合度。上述有利于确保后续CLT的结构设计、性能预测、加工制造和性能评估等工作,并对促进国内CLT木建筑的良性发展具有工程应用价值。     

自攻螺钉在竹木混合正交胶合木中抗拔性能研究

混合正交胶合木（hybrid cross-laminated timber, HCLT）可以充分发挥不同层板材料特性,改善CLT物理力学性能。研究采用重组竹和速生杉木（Cunninghamia lanceolata）,以不同组坯结构制备3类CLT：重组竹CLT、竹木混合CLT和杉木CLT,评价和比较不同直径和钉入深度自攻螺钉（self-tapping screws,STS）在三类CLT中的抗拔性能。结果表明,随着STS钉入深度或直径增加,STS在3类CLT抗拔承载力都增加,且对于重组竹CLT和竹木混合CLT,有利影响程度随着钉入直径或深度增加而增加。STS钉入深度或直径变化对其在3类CLT中抗拔强度影响规律不一致。STS在重组竹CLT和竹木混合CLT的抗拔强度明显大于速生杉木CLT,且对于竹木混合CLT,有利影响程度又随STS钉入深度增加而降低,随STS直径增加而增加。STS在竹木混合CLT中的抗拔性能,受到STS钉入深度、直径和CLT组坯结构等因素多重影响,后续应建立预测模型,量化和优化STS在竹木混合CLT中的抗拔性能。