国产胶合木柱生产碳排放量测算及碳减排研究

碳排放量是评估胶合木生产环境影响的重要指标,现有碳排放数据多引用国外和基于理想模型测算,难以真实反映我国当下生产条件碳排放水平。以赤松(Pinus densiflora)胶合木柱为研究对象,基于现场调研分析胶合木柱生产工艺过程的碳排放源,从辅料、能源两个方面建立碳排放边界模型和物料清单,计算产品碳排放量,并分析生产过程碳排放特征,从生产工艺角度提出减碳方式。结果表明:胶合木柱的碳排放量为330.16 kgCO_(2)e/m^(3);锯材生产阶段、胶合木及木柱制作阶段的碳排放量分别占总量的78.5%和21.5%;窑干、接长、施胶、搬运经优化后,可实现碳减排44.3%,优化效果显著。

外贴CFRP板对胶合木柱轴压性能的影响

为解决胶合木柱在轴心受压状态下易出现脆性破坏的问题,同时提高胶合木柱承载力,设计并研究碳纤维增强复合板CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics Board)板布置方式和配置率对胶合木柱轴心受压性能的影响。对15根胶合木方柱进行轴压性能试验,分析试件柱破坏形态、极限承载力、荷载-纵向位移曲线、延性系数和柱中荷载-应变曲线等。研究结果表明,外贴CFRP板增强法可提高试件极限承载力与刚度,增强柱承载力提高幅度为4.31%~18.77%,在CFRP板布置方式相同的情况下,平均极限承载力随着CFRP板配置率的增加而提高;在CFRP板配置率相同的情况下,承载力提高幅度分散布置略大于集中布置;增强柱延性系数提高幅度为11.23%~27.59%,延性系数随CFRP板配置率的增加而增大,集中布置提升效果优于分散布置。樟子松胶合木与CFRP板具有良好的协同作用,可以达到共同工作的效果。

聚酯纤维带增强胶合木柱轴压性能试验

通过27根樟子松胶合木柱的轴压试验,研究了聚酯纤维带的粘贴方式和粘贴层数对胶合木柱轴心受压性能的影响,分析了木柱破坏形态、极限承载力、荷载-纵向位移曲线、延性系数、柱中荷载-应变曲线等。研究结果表明:采用聚酯纤维带增强胶合木柱可提高其极限承载力与刚度,改善延性,与未增强木柱相比,承载力可提高5.32%~26.20%,平均延性系数可提高10.60%~40.64%。粘贴方式相同时,增强柱的承载力和延性随着粘贴层数的增加而呈非线性增长;粘贴层数相同时,粘贴间距越小,木柱的增强效果越好,满贴聚酯纤维带时具有最好的轴压承载性能。

粘贴TiO_(2)接枝改性亚麻纤维对胶合木柱轴压性能的影响

以樟子松锯材为基材制作27根正方形普通胶合木柱(柱横截面尺寸100 mm×100 mm、柱长700 mm,倒角半径为5 mm),其中3根为对照柱(未粘贴增强材料);采用101号亚麻纤维坯布制作的TiO_(2)接枝改性亚麻纤维布为增强材料,以螺旋间隔、螺旋连续、环向间隔、环向连续粘贴形式粘贴3层和6层制作增强胶合木柱各3根(24根);应用量程100 mm的位移计测量试件在轴压状态下的整体位移,设置应变片测量试件加载过程中的变形量;在2000 kN微机控制电液伺服万能试验机上进行轴压性能试验,测试并计算破坏形态、极限承载力、延性系数及荷载-位移、荷载-应变曲线,分析不同粘贴层数和粘贴形式的TiO_(2)接枝改性亚麻纤维对胶合木柱轴心受压性能的影响。结果表明:采用改性亚麻纤维增强胶合木柱,可提高其极限承载力与刚度。当粘贴层数相同时,连续粘贴形式对胶合木柱的承载力提高幅度,大于间隔粘贴形式;而环向粘贴形式的增强效果,优于螺旋粘贴形式。在粘贴形式相同时,平均极限承载力随着改性亚麻纤维布粘贴层数的增加而提高。增强柱平均延性系数提高幅度介于10.22%~68.17%之间,其中间隔粘贴组的延性系数随层数的增加而减小,而连续粘贴组的延性系数随粘贴层数的增加而增大。

基于传统拼合方式的胶合木柱轴压试验研究

为传承中国传统木构建筑的精髓,基于《营造法式》中合柱鼓卯两段合的做法,对采用燕尾榫方式拼合的层板胶合木柱(GLT)进行轴心受压试验研究,分析其轴向位移、侧向挠度、竖向应变、极限承载力等在不同长细比和暗鼓卯榫高下的变化规律,并选用相同截面尺寸的GLT柱作为对比组。使用ABAQUS软件模拟轴压试验,与试验结果对比分析,以验证模型可靠性。通过参考各国木结构设计规范,提出考虑构件长细比影响的拼合柱稳定承载力的轴压调整系数,并总结出调整系数的计算公式。结果表明:随着长细比的增大,拼合柱的轴向位移和侧向挠度也随之增大,峰值荷载和峰值竖向应变随之减小,暗鼓卯榫高对拼合柱的影响不显著;有限元模拟曲线和试验曲线大致吻合,并且有限元模拟结果与试验结果误差基本在10%以内。

南方小杉木方胶合木柱力学性能试验研究

为揭示小型杉木方胶合木柱结构受力特性,以小型杉木方为骨架,利用环氧树脂胶合剂胶结木方制作了3根结构尺寸和特性一致的小型杉木方胶合木柱,对其进行抗压试验,探讨了小木方胶合木柱的破坏形态、承载力和变形情况.研究结果表明:小杉木方胶合木柱在承受极限荷载时,均发生了材料脆性破坏;木方胶合木柱抗压承载力平均值为973.3k N,其极限承载力相比原木柱降低16.09%,说明小木方胶合后能充分发挥抗压性能.

空心胶合木柱轴心受压性能研究

【目的】节能环保理念越来越受关注,木材作为绿色环保的可再生建筑材料可应用在工程中,目前国内木建筑中应用的木柱主要局限于原木圆柱,为了提高木材利用率,同时降低成本,改善受力性能,满足工程需要,提出一种新型的空心胶合木柱,并进行试验研究分析。【方法】使用相同尺寸拱形锯材作为骨架,利用环氧树脂胶粘剂进行胶合,制作3根空心胶合木柱试件进行轴心加载受压试验,研究空心胶合木柱的轴压力学性能,在试验过程中通过仪器记录应变、应力和位移等数据,主要分析木柱的竖向与横向应变、竖向与侧向位移、稳定承载力等特性,并利用ABAQUS有限元软件进行建模对比分析,探讨木柱最终破坏特征。【结果】空心胶合木柱破坏形态主要是整体压屈破坏,达到极限荷载80%左右时,承载能力快速下降,侧向位移随荷载增加而迅速增大,加载过程中存在多个增长台阶;与同截面积原木圆柱比较,理论承载力提高了4.3%,计算得承载能力稳定系数为0.9,材料缺陷对轴心承载力有影响;通过有限元建模分析,材料在弹性阶段理论值与试验值吻合程度较好。【结论】空心胶合木柱应用在实际工程中是可行的,能够满足工程使用需求,充分利用小型锯材,提高了木材利用率,降低了成本,相较于原木圆柱受力性能更好。

木节对轴心受压胶合木柱稳定承载力的影响

采用压杆挠曲线法分析了木节对轴心受压胶合木柱稳定承载力的影响,分析时考虑了初弯曲、初偏心以及木节和木材本构的弹塑性等因素的影响。在考虑木节的影响时,模型中将截面分为木节区、木节影响区和无影响区,3个区域分别采用不同的本构模型,木节区的位置由自编程序随机产生,以模拟实际工程中木节在构件中的随机分布。分别计算了木节率为2%、6%和9%时的稳定系数φ。计算结果表明,木节会在一定程度上降低轴心受压胶合木柱的稳定承载力。数值计算结果和试验数据的对比表明,数值计算结果与试验结果吻合较好。

落叶松胶合木柱轴心受压性能研究

目前国内对速生材落叶松胶合木柱的研究主要局限于短柱,为了研究中长柱和长柱的轴压力学性能,对5组不同长细比的落叶松胶合木柱进行试验研究,分析其竖向应变、横向应变、侧向位移、极限承载力等随长细比的变化规律,探讨长柱的破坏形态和破坏机理。试验结果表明:随着长细比的增加,胶合木长柱的极限承载力逐渐降低,并且逐渐由强度破坏转变为失稳破坏。在落叶松胶合木短柱试验结果的基础上,通过回归分析得到了长柱极限承载力折减系数经验算式,并与GB 50005—2003《木结构设计规范》进行对比,为国产速生材落叶松胶合木柱的设计和推广应用提供借鉴。

配置柱靴胶合木柱抗震性能试验研究

为减轻胶合木结构的地震损伤和提升结构抗震性能,提出在木柱柱脚套入钢质柱靴,柱靴通过设置碟形弹簧的高强螺栓与基础连接,形成一种基于摇摆原理的配置柱靴胶合木柱。对4个1/2缩尺的配置柱靴胶合木柱进行了低周反复荷载试验,研究了柱靴底板宽度、碟形弹簧初始预紧力与刚度对木柱抗侧力、滞回性能及自复位性能等的影响。结果表明:不同于普通螺栓钢填板柱脚的横纹劈裂破坏,配置柱靴胶合木柱主要表现为与柱靴接触部位木材的横纹局部损伤;在竖向荷载和碟簧预紧力的共同作用下,配置柱靴胶合木柱的滞回曲线为典型的“双旗帜形”,木柱表现出良好的自复位能力和耗能能力;增大柱靴底板宽度、碟形弹簧初始预紧力和刚度,均会增大木柱的抗侧力、耗能能力与自复位能力。在分析配置柱靴胶合木柱工作机理的基础上,建立了配置柱靴胶合木柱弯矩-位移角简化模型,模型计算结果与试验结果吻合较好。

四面受火胶合木柱耐火极限试验研究

通过4根胶合木柱耐火极限试验,对四面受火胶合木柱的升温规律和耐火极限等进行了详细研究,主要考虑了截面尺寸对其耐火极限的影响。研究结果表明:两个未受火对比试件均在柱中附近折断;测点离木截面表面距离越近,温度越高;且不同试件距边缘相同距离测点温度随时间的变化规律接近;荷载比为0.2的200mm×200mm截面胶合木柱耐火极限为47min,而荷载比为0.2的150mm×150mm截面胶合木柱耐火极限为35min,可见相同荷载比的胶合木柱,截面较小的木柱耐火极限较低。

阻燃涂料处理胶合木短柱四面受火后力学性能试验研究

通过4组14根胶合木短柱四面受火后力学性能的对比试验，研究不同截面尺寸、表面处理、受火时间后胶合木柱的剩余承载力、破坏形态和炭化速度的变化规律。研究表明，四面受火20～60min后，胶合木柱剩余承载力随受火时间增加而显著降低，下降幅度为21％～73％，且下降幅度随截面尺寸的增加而减小，截面尺寸为200×200时，下降幅度为28％～73％，截面尺寸为300×300时，下降幅度为2l％～51％。胶合木柱炭化速度随受火时间增加有所降低。提出的基于实测炭化速度剩余承载力改进计算方法的计算结果与试验结果吻合较好，可用于预测四面受火胶合木柱的剩余承载力。

青岛万科游客中心项目设计探讨

青岛万科游客中心作为售楼中心进行设计,后改作小珠山风景区游客中心。本项目地上一层、局部二层,地下一层,设有设备夹层。上部结构采用V形胶合木柱和混凝土剪力墙作为竖向和抗侧力构件,屋面采用了国内使用较少的NLT(nail laminated timber,钉连接楼板)结构,在屋面板上设置胶合木撑杆和拉索,以提高屋面抗弯承载力并降低其挠度。V形胶合木柱与地面、屋面连接节点采用双向铰钢连接节点。结构设计中,充分考虑了国外建筑方案和国内规范要求,计算分析了结构的振动特性和承载力,并按现行相关规范校核了结构的构件长细比和防火性能,确保了建筑造型美观和结构安全性。