不同构造尺寸下山毛榉木榫旋转焊接SPF基材连接节点的抗剪性能

【目的】为明确构造尺寸对木榫旋转焊接节点抗剪性能的影响,并初步探究节点的群栓组合效应。【方法】采用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)基材,通过单剪试验,首先研究了端距、间距和行距对节点抗剪承载性能的影响规律,其次研究了不同直径下的单木榫和双木榫连接节点的抗剪承载性能。【结果】节点的抗剪承载性能主要取决于端距和间距,行距的影响较小。木榫剪切是最主要的节点破坏模式,但当端距≤4d(d为焊接后木榫直径)、间距≤3d时,基材发生了块剪和开裂,承载力大幅降低。随着端距、间距和行距尺寸的增大,节点的峰值荷载先增大后减小。当端距6d、间距5d、行距3d时,木榫旋转焊接节点的抗剪承载性能最优,其峰值荷载分别为3.36、6.68、6.97 kN。木榫旋转焊接连接节点中会存在明显的群栓组合效应,随着木榫直径的增加,节点的群栓组合系数呈现先减小后增大的趋势,当木榫直径≤10 mm时,群栓组合系数大于1.00。【结论】当选用山毛榉木榫旋转焊接SPF基材时,为保证节点的抗剪性能,节点的端距应不小于5d,间距应不小于4d,行距应不小于2d。推荐节点设计时参考端距6d、间距5d、行距3d。木榫旋转焊接节点的群栓组合系数受直径的影响明显,直径范围8~10 mm节点的群栓组合系数更大。

落叶松为基材的木榫旋转焊接性能及机理研究

选取国产落叶松为木榫旋转焊接基材,对其抗拉拔性能及反应机理进行研究。通过对基材上不同预钻孔/木榫直径比抗拉拔试验,以及木榫直接敲入方式的抗拉拔的对比试验,研究了各因素对焊接性能的影响,并将其结果与欧洲云杉基材进行比较。通过FTIR对落叶松焊接基材情况下木榫及焊接界面进行了化学机理分析。结果表明,木榫旋转焊接落叶松基材的抗拉拔强度与弹性阶段刚度均明显高于欧洲云杉基材;不同预钻孔径对落叶松基材的抗拉拔强度影响不大,但对欧洲云杉影响较大;木榫旋转焊接能够极大提高木榫与基材连接节点的抗拉拔强度,其中落叶松基材提高了416%,而欧洲云杉仅提高了177%。FTIR表明木榫旋转焊接过程中纤维素、半纤维素、木质素发生热解与熔融,冷却后形成高强度的焊接界面。

木榫旋转摩擦焊接抗拉拔力的影响因素

在红松(Pinus koraiensis Sieb.et.Zucc)木材基材上钻制2种规格可插入木榫棒的预钻孔(预钻孔径8、9 mm,深度40 mm)、选取2种规格红松材质的木榫棒(长100 mm,直径10、12 mm),分别进行不同木榫棒直径与预钻孔孔径比、不同基材纹理的圆棒木榫旋转焊接试验,并与敲击试验试件进行对比,分析不同试验方法对焊接试件抗拉拔力的影响。结果表明:①木榫旋转焊接能明显提高连接的抗拉拔力,高于敲击试件300%以上,焊接界面上有大量熔融物质,说明木榫旋转焊接对于连接强度的提升具有明显作用。②随着木榫棒直径与预钻孔孔径比的增加,抗拉拔力逐渐增大,在同一木榫棒直径与预钻孔孔径比时,顺纹基材焊接产生的抗拉拔力高于横纹基材。③纹理对于焊接性能的影响十分显著,对焊接后木榫棒焊接部位的形态进行观察,横向纹理对木榫棒直径的削减作用更为明显,顺纹焊接后木榫棒整体呈圆台状,木榫棒直径的变化更为平滑;对焊接带进行观察,顺纹焊接的焊接带平均宽度明显高于横纹焊接带平均宽度,同参数规格时,顺纹焊接试件抗拉拔力高于横纹焊接试件抗拉拔力。

焊接时间和氯化铜处理对木榫焊接性能的影响机制

选取国产落叶松作为木榫旋转焊接基材,采用氯化铜浸渍桦木木榫,分析焊接时间和氯化铜处理对焊接性能的影响机制。结果表明:1)未处理试验组焊接时间3s的试件抗拉拔力平均值分别高于5s和7s试件28.33%、87.12%;氯化铜浸渍处理试验组焊接时间3s的试件抗拉拔力平均值分别高于5s和7s试件61.06%、130.49%;同样的焊接时间条件下,氯化铜浸渍处理试验组焊接时间3s比未处理试验组高68.28%,焊接时间5s高34.08%,焊接时间7s高36.62%。2)未处理试验组不同焊接时间界面最高温度和深度之间均符合线性关系,氯化铜浸渍处理试验组焊接界面最高温度低于未处理焊接界面。3)采用FTIR对未处理木榫与界面、氯化铜浸渍处理木榫与界面的对比分析,发现桦木圆棒榫在经过氯化铜浸渍处理后可能发生了半纤维素和纤维素的酸水解,半纤维素、无定型物质等在焊接过程中均发生了热解,同时有大量物质氧化形成C-O和C=O,随着焊接时间的延长,木材组分的热解程度增加。木榫旋转焊接的机理是焊接过程中半纤维素和无定型物质热解熔融并包覆纤维形成焊接界面层。氯化铜浸渍处理的增强机制为氯化铜浸渍处理可能引起半纤维素和纤维素的酸水解,促进焊接过程中木材组分的解聚、热解形成熔融物质。

木榫旋转焊接节点剪切试验研究与理论分析

为研究无胶层合木梁中旋转焊接木榫的抗剪性能,选用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)层板,制备20个单榫焊接节点试件开展双剪试验,获得其破坏模式及荷载-位移曲线。试件的破坏模式为木榫受剪出现类双铰破坏,同时开孔附近基材受木榫挤压破坏。试件的平均峰值位移为4.460 mm,平均峰值荷载为6.127 kN。分别采用中国GB 50005—2017《木结构设计标准》、美国NDSWC-2018木结构设计规范、欧洲Eurocode 5-1995木结构设计规范中金属销类连接件抗剪承载力公式进行计算。结果表明,因木榫与金属销的弹塑性行为差别较大,且木榫旋转焊接节点绳索效应不明显,上述规范计算误差均大于30%。基于破坏模式分析,本研究提出适用于旋转焊接木榫的抗剪承载力计算公式,计算误差为13.76%。进一步采用ABAQUS开展有限元分析,利用Cohesive Behavior模拟旋转焊接界面层。有限元结果与试验结果吻合较好,能够较为准确地预测剪切试验中旋转焊接木榫的类双铰破坏模式,承载力预测误差为13.17%。上述试验研究与理论分析为木榫旋转焊接技术在无胶层合木梁中的应用提供设计参考和理论依据。

木榫旋转焊接抗拉拔力的影响因素响应曲面分析

选用樟子松为木榫旋转焊接材料,以进给速度、转速、榫径/孔径比为试验因子进行三因素三水平的响应曲面试验,并建立了抗拉拔力与影响因素的数学模型。结果表明:单因素试验影响显著性排序为榫径/孔径比>转速>进给速度,结合响应面与等高线图,交互因素影响显著性水平为不显著。通过数学模型优化工艺参数组合,在进给速度为16 mm/s、转速为3000 r/min、榫径/基材孔径比为12/8时,得到最大抗拉拔力2197.4 N。

倾斜角度对木榫旋转焊接节点抗剪性能的影响

为给木榫旋转焊接技术在无胶组合木梁中的应用提供设计参考和理论依据,研究木榫旋转焊接组合梁中木榫的抗剪性能。选用山毛榉(Fagus sylvatica)木榫旋转焊接SPF(Spruce-Pine-Fir)基材,设计木榫垂直焊接和倾斜焊接,共3组试件,每组各制备50个,进行单剪试验,获得其破坏模式及荷载-位移曲线。试件的木榫破坏模式为类双铰破坏,其中,S135组存在绳索效应。基材受木榫挤压破坏。对荷载-位移曲线进行特征值分析,S-135组各特征值均最大,抗剪效果最好。分别采用GB 50005-2017、美国NDSWC-2018木结构设计规范和欧洲Eurocode 5-2014木结构设计规范中金属销类连接件抗剪承载力公式,计算3组试件的承载力。结果表明,除Eurocode 5-2014计算S-90、S-135组以及GB 50005-2017计算S-135组误差较小外,其余计算误差均较大。基于破坏模式进行受力分析,提出适用于旋转焊接木榫的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,误差均小于10%。

数控技术在木工制榫机械上的应用

在木制品构件中，木榫连接是主要的连接形式，而我们通常见到的木榫有方榫、圆榫、腰圆榫等等。对于这些形状各异的木榫加工，采用过去传统木工机械来加工比较困难，只能单一加工结构简单的木榫，不宜加工复杂异形榫形，因此灵活性比较差。而传统的开榫模式基本都是手工开榫、机械开榫或者仿形开榫，这样又需要各种设备及大量的工装、模具、夹具。

木材焊接理论研究及技术进展

介绍了木材焊接技术的研究进展,包括焊接原理、两种焊接形式分类、影响参数、焊接过程中的化学变化、焊接理论模型研究以及焊接技术的应用等。在焊接形式分类中分别介绍了平面的摩擦焊接和木榫旋转焊接过程及伴随的温度变化。在影响参数中综述了树种、纹理、焊接速度以及一些特殊处理方法对焊接性能的影响,其中树种和基材纹理方向对平面摩擦焊接性能的影响甚大,树种和木榫转速是影响木榫旋转焊接性能重要参数。在焊接过程化学组分的变化中,着重阐释了木素分解产生的游离酚以及糖类热解产物是粘结性能良好的主要原因,说明耐水性的由来和焊接产生的气体组分。对焊接理论模型的研究较少,尚未获得准确率较高的模型。最后,结合木材焊接技术的优、缺点及研究现状,提出其在现代木结构建筑中替代钉连接,以及古建加固和修复、名贵木材的无胶连接等方面的应用设想。

广西最古老木质牌楼：距今五百年不用一根钉

广西已发现的最古老木质牌楼——燕窝楼，距今已有近500年的历史。整座牌楼不用一根钉，由324根榫木卯装而成。

跨湖桥遗址的人们在浙江史前史上的贡献

跨湖桥遗址的人们创造了灿烂文化 ,在浙江史前史上作出了应有的贡献。如有榫木构件的出现 ,经河姆渡文化人们的发展 ,其后逐步成为中国传统建筑的一个特点。跨湖桥遗址的彩陶 ,与陕西临潼白家村老官台文化的彩陶 ,在风格上截然不同 ,分属南北两大系统。跨湖桥遗址刻划纹的发展 ,为良渚文化时期雕琢精细而优美的玉器纹饰的产生奠立了基础。跨湖桥遗址早期的年代 ,为距今 80 0 0多年 ,把长期停留在晚期的浙江新石器时代考古推进到中期。

侗族“鼓楼”探

侗族“鼓楼”,具有悠久历史,是侗族固有的光辉灿烂文化之一。它是侗族村寨或族姓的标志,也是侗族建筑艺术的结晶,主要分布于湘黔桂三省区毗连的黎平、榕江、从汀、三江龙胜、通道等县。侗寨“鼓楼”,皆为木质结构,全以木榫、木栓穿合,不用铁钉,结实牢固。

工艺精湛的酒店家具

酒店家具装饰与功能并重，工艺精湛的酒店家具更能够体现酒店的品味和奢华。细木工匠们做工独特的拼花技术、木榫工艺、接缝处理，使家具在神奇的工艺下为大家呈现出一种最贴近自然又端庄高雅的艺术效果。

照明电器的安装

(六) 角铁支架的圬埋 照明电器安装工程中,一些角铁支架之类的安装器材需要固定在混凝土结构或砖墙结构中。若是在土建施工进程中放置在这两种建筑物中,则为预埋;倘若是砖墙砌好后,再把所需埋的角铁支架或螺栓埋入墙内,此时则叫圬(Wū)埋。 (1) 一般来说,住宅或楼房的电源进户线,是从电杆上引入的。但在城镇房屋密集的地方,往往不便埋设电杆,而是从旁边的其他建筑物引来。瞧,这里用了多少种角铁支架!

小腰考

Based on archaeological data, the present paper discusses the xiaoyao kidney-shaped wooden coffin bolt as to its various appellations, shapes and using methods and positions. It points out shortcomings and errors of related records in Liji《礼记》(Book of Rites) and commentaries and sub-commentaries by Zheng Xuan, Kong Yingda and other scholars.

古建筑与阴阳五行及堪舆学说

中国的古建筑,源远流长。从河姆渡木榫结构房屋开始,已有七千年以上的历史,可以说是一气呵成,血脉相承。中国的古建筑,历来以木骨架结构为主,又兼地处东亚大陆,气候复杂,不得不与飓风、沙暴、洪水、寒流作斗争,其中火患又是建筑毁灭的重大因素。