CLT(正交胶合木)的发展前景与应用

CLT(正交胶合木)是新型木结构建筑体系工程所需的木制产品,这种工程木材不仅低碳环保、施工效率高,最主要的是它具有极高的强度、耐火性和抗震性,是目前唯一一种可以替代钢筋混凝土的绿色低碳环保建筑材料。CLT(正交胶合木)材料规格尺寸各异,可根据设计要求进行生产、加工与优化;整个施工现场完全干作业,施工过程只需经过结构构件吊装、构件组合、节点锚固连接等工序便可安装完成。

考虑层板脱落影响的正交胶合木楼板炭化速度试验研究

为研究国产正交胶合木(CLT)楼板受火条件下的层板脱落情况及其对炭化速度的影响,开展了6组试件在给定时间下的炭化速度试验,研究了受火时间、层板厚度和层板脱落对CLT板炭化速度的影响规律,提出了考虑层板脱落影响的炭化深度计算方法.研究结果表明:当CLT楼板受火时间较短、炭化层未发展至层板胶缝处时,未发生层板脱落,其炭化速度与实木、层板胶合木等构件的炭化速度基本相同;当受火时间较长、炭化层发展至层板胶缝处时,采用单组分聚氨酯(PUR)作为胶黏剂压制而成的CLT板将发生层板脱落;且受火时间越长,脱落情况越严重,平均炭化速度越快;对比相同厚度不同层数的CLT板,层板数较多且单层层板厚度较薄的CLT脱落情况更严重,平均炭化速度更快.提出的炭化深度计算方法有效地考虑了受火时CLT楼板层板脱落带来的炭化速度加快的影响,计算结果与试验结果吻合良好,可供工程设计人员参考.

正交胶合木墙体耐火极限试验及数值模拟

为研究国产日本落叶松制成的正交胶合木(CLT)墙体的耐火极限,开展了CLT板材常温材料性能试验和标准升温曲线下的CLT墙体耐火极限试验。通过材性试验获得了CLT板材的层间剪切强度、滚动剪切强度和顺纹抗压强度。耐火极限试验结果表明:墙体在常温下的破坏模式主要为屈曲破坏,三层CLT墙体的极限承载力高于五层CLT墙体;层板组成相同的条件下,CLT墙体的耐火极限随着试件的持荷比的增加而降低;持荷比相同的条件下,五层CLT墙体的耐火极限高于三层CLT墙体;CLT墙体在试验中未出现脱落。用ABAQUS进行数值模拟,得到的温度场和位移发展趋势与试验结果基本吻合。

高层正交胶合木-混凝土核心筒体系力学性能参数分析

基于国内外高层木结构及木-混凝土混合结构的研究,结合正交胶合木(CLT)的材料性能优势,设计了一种高层正交胶合木-混凝土核心筒混合结构体系.运用有限元分析方法,研究不同参数对该混合结构的力学性能、变形、动力特性等的影响.结果表明,CLT板连接刚度的变化对CLT结构竖向位移的影响较大,提高CLT板间的连接刚度,可减小CLT结构竖向位移和楼层水平位移;混凝土核心筒墙体厚度增加,结构楼层水平位移平均减小9.07%,但对CLT结构竖向位移几乎无影响;一定范围内楼层数的变化对结构周期和楼层水平位移的影响较大,而对CLT剪力墙结构竖向位移的影响相对较小.

正交胶合木结构抗震研究进展

正交胶合木(CLT)结构板材物理特性良好,与连接件有效配合,在地震条件下抗震性能表现优越。通过分析欧洲和加拿大最新修订的CLT结构标准,对减震系数q和超强度系数γRd进行论述。同时,针对部分CLT结构试验测试结果,按连接件、剪力墙和整体结构分类展开讨论,并阐述了抗震技术领域最新研究成果,以期为正交胶合木结构抗震性能研究提供参考。

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。

组坯方式对正交胶合木双向板弯曲性能的影响

【目的】近年来,随着国家在节能减排方面的要求提高,以及大力倡导使用新型绿色材料,木材作为一种传统绿色环保的建材逐渐受到人们的青睐。正交胶合木(CLT)板是近年来兴起的一种建造现代木结构建筑的新型构件,具有良好的整体性、稳定性以及较高的强度。为了研究组坯方式对正交胶合木(CLT)双向板的弯曲性能,本研究采用2种组坯方式(三层交叉和四层交叉)制作了2组厚度相同的胶合木双向板试件,研究其静力弯曲性能。【方法】用于制作试件的原材料为兴安落叶松板材与聚氨酯结构胶粘剂,制作2组、每组2个共4个正交胶合木双向板试件,通过千斤顶在板的跨中施加单点集中荷载,同时测试和分析应变、挠度和极限荷载等数据,观察裂缝开展及破坏形态,研究胶合木双向板的弯曲性能,探讨其最终破坏特征和破坏机理;运用正交各向异性弹性薄板理论对CLT双向板进行了挠度分析,并与试验结果进行了比较。【结果】正交胶合木(CLT)双向板的破坏形态主要是板底横纹受拉破坏,当加载至极限荷载80%左右时,承载能力快速下降。对于相同厚度的CLT板,四层组坯与三层组坯相比,受弯承载力提高了22.7%。【结论】对两组胶合木双向板构件的结构力学性能(平均值)进行比较,三层正交胶合木双向板与四层正交胶合木双向板相比,厚度相同的双向板在四边简支的情况下增加板的胶合层数能提高双向板的整体承载能力。正交各向异性弹性薄板理论计算正交胶合木双向板弹性阶段的挠度值与试验值吻合较好,表明提出的方法合理、可靠。

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。

单调荷载下三层正交胶合木企口节点的剪切性能

为了研究3层正交胶合木(CLT)企口连接的连接性能,对3种不同榫头长度的正交胶合木企口连接试件和传统半搭接连接试件进行准静态单调加载剪切测试。分析企口试件的破坏模式,比较企口试件与半搭接试件在承载能力、刚度以及延性方面的改变,并对比3种不同榫头长度对CLT企口节点抗剪性能的影响。测试使用全螺纹自攻螺钉,垂直CLT板宽面单侧打入,企口连接的榫头长度分别为35,50和65 mm,半搭接连接的搭接长度为50 mm。参照欧洲标准EN 26891-1991进行准静态单调加载。结合试验现象和数据进行了分析比较,结果表明:企口试件的主要破坏现象为STS屈服、钉帽拉穿和木材销槽承压破坏,同时,得益于企口连接的剖面形状,试件在整个加载过程中保持了良好的完整性,未发生面外偏转。半搭接试件易发生面外偏转、钉尖拔出、构件分离。3种榫头长度的企口连接相较半搭接连接在最大承载力、初始刚度和延性方面都有提升。榫头最长的TG-65组试件力学性能相对较好,较半搭接HL-50组试件承载力提升23%、初始刚度提升200%、延性系数提升206%。

初始张拉力对预应力-CLT组合结构受力影响研究

正交胶合木(CLT)是一种适合于建筑工业化的人工绿色材料,具有可预制、可再生、自重轻但强度和刚度较高等特点,有较好的环境效应。如果能够在正交胶合木基础上加上预应力,则该组合结构受力性能将会得到进一步提升。主要对不同初始张拉力下预应力-正交胶合木组合结构进行试验研究:考虑预应力钢绞线的2种不同初始张拉力,设计了2个CLT剪力墙构件进行拟静力往复加载试验,得到了2个构件的骨架曲线、刚度退化曲线、等效粘滞阻尼系数、变形模式等内容;同时,通过将试验结果与国内相关研究成果进行对比分析,发现施加预应力对CLT结构整体刚度、耗能能力等有较大提升;相比于预应力-木组合结构组装于钢底梁上,预应力-木组合结构组装在混凝土底梁上在一定程度上减少了钢节点的使用,缩小了两者之间的刚度差,使得混凝土底梁情况下构件屈服荷载、屈服位移以及最大承载力方面有一定的提升。

国内外新一代重型CLT木结构建筑技术研究进展

正交胶合木(CLT)是新型的工程木制品,是新一代重型装配式木结构建筑体系的基本单元和预制构件,目前备受国内外关注。为推动中国建筑形式的多元化和CLT装配式建筑的发展,文中分析了CLT建筑预制构件的独特优势,重点介绍了欧美发达国家在CLT材料工艺与性能、CLT构件的结构设计、CLT建筑的结构设计、CLT节点连接技术等方面的最新研究进展及其成果。在收获其启示和借鉴作用的基础上。通过学习国外新一代重型CLT木结构建筑的技术成果和成功经验,提出了加强高校教育与人才培养工作,造就一大批木结构建筑专业人才;行业部门要加快CLT的结构、材料、制造、安装等专业标准的制订与贯标工作;产学研有效合作;企业要重视信息化、标准化和集成化体系工作,强化人才团队建设;加大有效的宣传力度;高度重视建筑安全与耐久技术的攻关,尤其强化结构形式、结构用材、节点连接、耐久性和结构健康监测技术工作;充分利用当地木材和竹材资源来生产重型竹木复合预制板(或竹木复合CLT)等八条符合我国国情的发展CLT装配式木结构建筑的主要措施,以期提升我国CLT预制构件及重型木结构建筑体系的基础研究和应用水平,促进中国木结构建筑事业健康、快速地发展。

结构用集成材在木结构建筑中的应用

归纳分析锯材类和复合材料类结构用集成材(Structural Glued Laminated Timber)的种类及特点,论述我国结构用集成材在工艺技术、理化性能、力学性能以及标准修订等四个方面的研究进展,介绍结构用集成材在国内外建筑工程中的应用。

CLT楼板耐火极限计算中零强度层厚度取值研究

为研究正交胶合木(CLT)楼板耐火极限计算中的零强度层厚度取值,分别进行了三层、五层CLT楼板常温极限承载力试验和耐火极限试验,并基于国内外木结构设计规范,结合忽略横纹层层板的弹性模量、仅考虑其厚度对组合截面惯性矩贡献的简化计算方法与剩余截面法,得到了一种适用于CLT楼板高温下零强度层厚度取值的计算方法,分析了CLT楼板零强度层厚度随炭化深度的变化规律,比较了CLT楼板高温下抗弯承载力在文中零强度层厚度取值下的结果和欧洲规范EN1995-1-2中的结果.研究结果表明:文中计算方法下的计算值与试验值吻合较好.当CLT楼板的炭化层到达横、顺纹层胶缝处时,零强度层厚度变化连续;而当炭化深度到达顺、横纹层的胶缝处时,零强度层厚度发生急剧突变.本文计算方法得到的高温下CLT楼板抗弯承载力相较于欧洲规范EN1995-1-2更合理,对于工程中的CLT楼板抗火设计具有更好的参考价值.

CLT楼板半层搭接节点的面外弯曲性能试验研究

为研究半层搭接节点对正交胶合木(CLT)楼板双向抗弯承载力的影响,分别对CLT楼板半层搭接节点试件沿强轴和弱轴方向进行面外加载弯曲试验.归纳了强轴和弱轴方向受弯的试验现象和极限状态的破坏模式,考察了螺钉直径、螺钉间距、搭接长度对抗弯极限荷载、跨中截面应变的影响.结合试验现象,总结了弱轴方向受弯极限状态时自攻螺钉的变形特征.提出了半层搭接节点弱轴方向抗弯承载力的计算方法,将其计算结果与抗弯极限荷载试验值作对比.研究结果表明:强轴方向受弯试件的破坏模式是混合模式(销槽承压破坏,以及木层板的受拉破坏或滚剪破坏);弱轴方向受弯试件的搭接上部有两种破坏模式,包括模式Ⅰ(销槽承压破坏和钉帽拉穿破坏)、模式Ⅱ(搭接上部半层层板顺纹劈裂和钉帽拉穿破坏).增大螺钉直径、减小螺钉间距对强轴方向抗弯承载力无显著影响,增加搭接长度、减小螺钉间距能够显著提高弱轴方向抗弯承载力.提出的计算方法能够合理地预测半层搭接节点弱轴方向抗弯极限荷载,可为推广CLT双向楼板的应用提供理论研究基础和结构设计参考.

正交胶合竹木(CLBT)研究进展

正交胶合木(CLT)结构因其具有施工便捷、结构性能优良和易于维护保养等优点在欧洲和北美等地获得了广泛关注,并越来越普遍地应用于多层甚至高层建筑之中。我国有丰富的竹资源,同时竹材具有良好的力学性能、可加工性和耐久性。在可工业化生产的结构用胶合竹(Glubam)基础上,作者借鉴CLT的概念进一步提出了正交或交错胶合竹木(简称CLBT或CLTB)。在综述国内外学者在正交胶合木结构的力学性能、连接方式和抗震性能等方面的研究成果基础上,介绍正交胶合竹木的力学与物理性能试验结果,包括正交胶合竹木板梁的弯曲试验、柱的轴心受压试验以及墙体的热学和声学性能试验等,提出基于高阶剪切变形理论的解析模型用以估算CLBT梁、柱在相应荷载作用下的变形量,并通过试验验证该模型的准确性。相关初步研究结果表明:正交胶合竹木CLBT有良好的力学性能和与正交胶合木相当的保温隔热及隔声性能;采用国产速生杨木与Glubam胶合竹组坯制备的正交胶合竹木梁板的力学性能不逊于采用进口木材的同类竹木梁板。因此,正交胶合竹木的研发与应用将有助于进一步合理利用我国的速生林资源和丰富的竹资源;竹木等生物质材料在建筑中的应用对于实现碳中和具有重要的促进意义。

典型直榫梁柱节点在现代木结构中的应用研究

基于Abaqus有限元分析,对不同榫长的实木榫卯连接梁柱节点和榫长为75 mm的不同层数的正交胶合木(CLT)榫卯连接梁柱节点进行数值模拟,分析其受力状态并提取荷载-位移曲线,与使用金属连接件连接的梁柱节点承载力进行对比,探究将榫卯连接应用在现代木结构中的理论依据。研究表明:竖向荷载作用下,榫长75 mm的榫卯连接梁柱节点承载能力处于M8和M10螺栓连接梁柱节点的理论承载力之间;当榫长增大时,节点的最大承载力逐渐提高,榫长150 mm的榫卯节点承载力已经略微超过M12螺栓连接时的理论承载强度,说明榫卯连接梁柱节点在承载能力上可以满足现代木结构建筑的使用要求。由于榫卯节点的承载力主要受到顺纹抗压强度的影响,因此相比于实木连接榫卯节点,CLT榫卯节点的承载力无显著提高。