长螺杆加强型胶合木梁柱节点力学性能

胶合木梁柱螺栓钢填板节点由于抗弯刚度较低,在结构设计中通常被视为铰接。提出了一种长螺杆加强型胶合木梁柱节点,为无支撑或剪力墙的中高层木结构体系中提供较好的刚性连接。设计并加工了3组不同长螺杆直径的节点试件,通过单调加载和往复加载试验探究了节点的抗弯刚度、抗弯承载力、破坏模式及耗能性能。通过ABAQUS有限元软件建立了节点力学模型,模拟结果与试验结果较为吻合,并基于该模型开展了参数分析。结果表明:该节点具有较高的抗弯刚度与抗弯承载力,经过合理构造后节点损伤主要集中在长螺杆,而长螺杆在破坏后易于更换,可提高节点韧性与使用寿命。参数分析结果表明,转动刚度与长螺杆直径及力臂呈正相关。基于试验与模拟的结果,提出了该类节点抗弯刚度及抗弯承载力的计算方法,为其在实际工程中的设计与应用提供参考。

新型耗能连接正交胶合木剪力墙抗侧力性能试验

为研究基于软钢屈服与橡胶剪切变形双重耗能机制新型连接的正交胶合木剪力墙抗侧力性能,考虑顶部竖向荷载、墙体高宽比、耗能连接件可更换性等因素,对6榀2.4m高足尺试件进行了单调及低周往复加载试验,并与普通金属连接正交胶合木墙体进行对比试验,获取并分析了剪力墙的破坏过程、力学性能参数及各项因素对抗侧力性能的影响规律。结果表明:新型耗能连接正交胶合木剪力墙在侧向力下的损伤主要集中在耗能连接的软钢耗能段屈服断裂与耗能橡胶脱胶破坏,墙体板材与自攻螺钉未见损伤;增大顶部竖向荷载可有效提升墙体的抗侧力性能,而增大高宽比主要可增加墙体的变形能力与延性;与普通金属连接墙体相比,耗能连接墙体的最大承载力相近,但延性提升26%,耗能能力提升38%,最大层间位移角可达1/23,且在原位替换耗能连接修复的墙体与原墙体的抗侧力性能相近,表明新型耗能连接正交胶合木剪力墙具有较好抗震性能,可实现强震后连接可更换、结构可修复的设计目标。

现代木结构在高层观景塔中的设计研究——以第七届全国高等学校木结构设计竞赛获奖作品为例

高层建筑与构筑物是现代木结构自21世纪以来新的应用领域,在科技、生态与人文精神并重的时代背景下,对此进行研究具有十分重要的现实意义。因此,文章从第七届全国高等学校木结构设计邀请赛获奖作品——“鱼·跃”着手,通过研究现代木结构在高层观景塔的应用,对正交胶合木(CLT)筒中筒结构体系在其中的设计全过程进行解析,初步探索了现代木结构在高层构筑物建筑设计中带来的空间和造型的新变化。

CLT发展现状与展望

在“双碳”和生态文明背景下,木质建筑材料作为一类环保型建材,具有绿色可再生、低碳、可持续发展的优势,是实现我国“双碳”目标的重要助力。本文介绍了一种典型的木结构建筑材料——正交胶合木的特点和发展现状,讨论了目前存在的问题,并对正交胶合木的未来发展进行了展望。

家居用填充式竹集成材轻量化结构设计

当前木材资源供需矛盾突出,我国丰富的竹资源和日益完善的竹材加工工艺为竹集成材的可持续发展奠定了良好基础。在家居产品中推广使用竹集成材,能够充分利用竹资源,缓解木材供应短缺的问题。但当前,竹集成材产品自重过重问题是制约竹集成材应用的重要因素之一。文章分析了竹集成材的结构及性能以及在家居领域应用的局限性,总结了轻量化设计方法,并以空芯板结构为参考,探讨了竹集成材填充式芯层结构设计。通过采用竹芯层结构减轻竹集成材的自重,能够使竹集成材更广泛地应用在家居生活中,为竹集成材家居产品设计提供创新思路和方法。

木构体系对空间的释放——成都中铁建青羊樾府社区中心

青羊樾府社区中心是当代木构体系运用的实例,用层压胶合木的钢木混合体系,尝试突破传统木构形式,创造有自然气息、触感温暖的体验以唤起使用者共鸣。

Spanish National Monuments with Traditional Timber Roofs： Restoration versus Reconstruction

We prioritize interventions in the roof structure in order to prevent subsequent deterioration of the monument. This presentation refers to interventions in two Spanish National Monuments： the Collegiate Church of Roa de Duero and San Esteban＇s church of Los Balbases. The Collegiate Church was built during the 16th century. It is considered the jewel of the villa. It is a ＂hallenkirche＂ model with three big naves of the same height covered by beautiful starry vaults. The intervention consisted of restoring the wooden roof structure, preserving the original 16th centary structure, by replacing the damaged elements. It was restored according to archaeological criteria. San Esteban＇s church is a 13 century Gothic style church with a Latin cross plan. It has three naves with a transept of great slenderness. It preserves Romanesque remains. Opposite to the previous intervention we decided to rebuild the roof because the former roof was totally distorted due to bad executed works during the past Century. In this way we regain the original shape of the church. These interventions aim to improve constructive and structural conditions as well as retrieve the image of both monuments. We have studied the visual impact of interventions through virtual recreations. The intervention criteria are very different, restoration versus structttral reconstruction.

层积结构对加拿大铁杉三层胶合木典型力学性能的影响

以锯材为基本单元的正交胶合木(cross-laminated fimber, CLT)和平行胶合木(glue-laminated timber, GLT)是具有广阔应用前景的两种胶合木。为研究层积结构不同而引起的胶合木胶合性能和力学性能差异,选用No.2加拿大西部铁杉[(Tsuga canadensis L.) Carrière]在相同制备工艺条件(胶黏剂为单组分聚氨酯胶黏剂,施胶量为160 g/m^(2);冷压时间为1 h,冷压压力为1.0 MPa)下,并在同一大幅面压机上压制尺寸为4 300 mm×1 200 mm×105 mm的三层结构CLT和GLT板。依据LY/T 3039—2018、CSA O112.10-08、ANSI/APA PRG 320-2019与ASTM D198-15等国内外标准,测试CLT和GLT的胶层剪切强度、抗弯性能和抗剪性能。结果发现:干态条件下CLT的胶层剪切强度平均值为1.17 MPa,湿态条件(浸水真空-加压循环)下则降为0.83 MPa,而干态条件下GLT的胶层剪切强度为5.59 MPa,湿态条件下则降为3.47 MPa,由降幅可判定GLT胶合质量对环境湿度变化更为敏感;CLT和GLT梁四点面外弯曲时跨中截面应变沿高度方向基本上是均匀且对称的线性分布,由此可认为这两种胶合木梁在跨高比较大时受弯变形遵循平截面假定;CLT梁的抗弯弹性模量、抗弯强度、层间剪切强度分别为10 065.84,37.86和1.96 MPa,皆小于GLT梁的抗弯弹性模量、抗弯强度和层间剪切强度;比起GLT梁,CLT梁受弯破坏模式更为复杂,包含了沿木材年轮方向的滚动剪切破坏和纵横向层板之间的胶合界面破坏。上述试验研究和分析为这两种胶合木在工程中的应用提供了设计参考和理论依据。

层板销接木性能研究进展

层板销接木(DLT)是仅由木销和层板组成的一种无胶无钉、近似全实木的工程木产品,可用于制作梁、墙体和楼板,具有用材经济、绿色低碳和预制化程度高等特点.从构造和分类两方面对DLT进行简要概述,系统梳理了近些年DLT在木销、木销节点及构件方面的性能研究成果,包括木销-层板销槽承压性能、木销节点抗剪性能、DLT木梁抗弯性能及DLT板振动特性等.在此基础上,介绍了DLT在性能研究中存在的不足,并提出了DLT研究亟需解决的关键问题.

人工林杉木结构用集成材层板抗弯性能研究

以人工林杉木(Cunninghamia lanceolata)层板为研究对象,分析3种指榫长度和4种嵌合度对杉木指接层板抗弯性能的影响,比较不同等级杉木指接层板和非指接层板的抗弯性能,建立抗弯性能之间的相关性方程。结果表明,指榫长度与嵌合度对指接层板的抗弯强度和抗弯弹性模量有显著影响,人工林杉木层板较优指接工艺参数为:指榫长度15 mm、宽距比0.18、嵌合度0.1 mm;分等对指接层板和非指接层板的抗弯性能亦有显著影响,I等、II等指接层板的抗弯强度特征值分别为28.7、26.6 MPa,与未分等杉木指接层板抗弯强度特征值相比分别提高了17.14%和8.57%。基于应力波法获得的杉木层板动态抗弯弹性模量与静态抗弯弹性模量、静态抗弯弹性模量与抗弯强度之间均呈显著性正相关,相关系数r分别为0.838和0.691。

构造特征对正交胶合木物理力学性能影响研究进展

相比其他结构材,正交胶合木(CLT)具有一些独特的构造特征,如层板布置方向、横向层层板宽厚比、层板间侧面缝隙及应力释放缝等,这些构造特征对CLT的物理力学性能存在影响。阐述了CLT主要构造特征存在的原因及不同标准中的差异,针对CLT构造特征对其物理力学性能影响的国内外相关研究进行了总结,指出了构造特征对CLT物理力学性能的影响规律,以期为后续CLT材料研究和应用提供参考。

正交胶合木约束钢板剪力墙的约束板厚需求

为探究CLT板对钢板剪力墙的约束机理,基于ABAQUS对其进行有限元模拟。结果表明:相比于混凝土约束板,CLT约束板仅使得钢板剪力墙弹性阶段的最高承载力与刚度略微降低,但在一定程度上降低了结构自重,木材的高延性还可以在约束板产生较大面外变形时仍保持墙体的完整性,使得约束板可以持续发挥对钢板的约束作用。通过数据拟合,得到单面CLT板约束改进型钢板剪力墙在达到2 rad层间位移角时,约束板厚度与其面外变形关系的拟合公式。研究结果可为屈曲约束式钢板剪力墙的设计提供理论参考。

胶合木结构的发展、应用及展望

回顾了木结构发展的历史,阐述了当今社会所面临的巨大环保压力及对绿色建筑、绿色施工技术的迫切需求。木材是一种可再生资源,而胶合木结构由于具有绿色高性能特点而得到广泛应用。胶合木结构的应用领域涵盖大型公共建筑及桥梁领域,其不仅在发达国家是一种常见的结构形式,近年来在中国也相继出现了一些大型工程实例;同时,国内的设计和加工水平也在快速提高。最后,指出了胶合木结构在中国广阔的应用前景。

结构用集成材落叶松层板指接工艺

【目的】研究指榫对接所需端向压力（指接压力）与榫型参数和嵌合度的关系,探讨榫型、嵌合度、指接压力对指榫胶接力学性能的影响规律,以获得较佳的指榫胶接工艺。【方法】采用5种不同型号的指榫铣刀,分别将兴安落叶松层板的一端加工成具有不同嵌合度的垂直型指榫,将两指榫对接并在力学试验机上加压至齿顶和槽底紧密接触,读取其压力值（各种榫型和嵌合度的试件各10对）,研究指榫对接所需端向压力（指接压力）与榫型参数和嵌合度的关系;对指榫进行手工涂胶（双面施胶,施胶量为180 g·m-2）,根据测试得到的指接压力对各种榫型和嵌合度的开榫木板进行对接加压胶合,试件放置24 h后按照GB/T 26899—2011《结构用集成材》中5.3.3抗弯试验方法 C和5.4抗拉强度试验测试指接部位的弹性模量、静曲强度和抗拉强度（各种榫型和嵌合度的试件各10个,一半用于测试静曲强度和弹性模量,另一半用于测试抗拉强度）,探讨榫型、嵌合度、指接压力对指榫胶接力学性能的影响规律,获得较佳的指榫胶接工艺。【结果】指接压力受嵌合度的影响十分显著,随嵌合度的增大而显著增大,但各榫型下嵌合度与指接压力的关系不尽相同,同时受榫齿长、榫齿角、齿距和槽底宽等影响;各种榫型下嵌合度对指接力学性能（抗拉强度、静曲强度和弹性模量）的影响有很大差别,但仔细比较各榫型嵌合度下的指接压力与抗拉强度、静曲强度和弹性模量的关系可以发现,当指接压力在8-15 MPa时各榫型都有较大的力学强度,且该值随榫齿长度的增加而基本上呈比例地增大。【结论】1）指榫胶接所需指接压力随嵌合度的增大而显著增大,且榫齿角和槽底宽度较小时更加显著;指接压力随榫齿长度的增加而增大;指接压力与嵌合率基本上呈正比,其斜率随榫齿角的增大而减小。2）各榫型的指接强度随榫齿长度的增加而增大;指接压力过小或过大其指接强度均下降,指接压力在8-15 MPa时各榫型都呈现较大的力学强度。3）短齿榫型产生最大指接强度的嵌合度比长齿榫型的大,榫长9和27 mm的榫型产生最大指接强度的嵌合度分别约为0.2和0.1 mm。4）从安全和经济2方面综合考虑,兴安落叶松层板的较佳指接工艺为：榫齿角9.8°、榫齿长15-20 mm、齿槽底宽0.8-1.2 mm、指接压力10-15 MPa、嵌合度0.12-0.20 mm（榫齿较长时嵌合度取较小值）。

木结构建筑构件耐火性能试验研究

对木结构建筑构件进行一系列标准耐火试验,研究木结构建筑构件的耐火性能、破坏模式以及验证构件的耐火极限值。所测试的构件包括木构架墙体、木构架楼板与天花板吊顶,以及胶合木梁和木柱。研究结果表明,木结构建筑构件具有较好的耐火性能,能达到所要求的耐火极限。木构架墙体和楼板的耐火性能与石膏板的厚度和层数有关。截面尺寸较大的胶合木梁和木柱,因木材炭化速度慢,能保持1.0h以上的承载功能。试验结果为合理确定木结构的耐火性能提供了相关知识和数据。

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。

预应力胶合木梁受压区层板胶合木受压性能试验

为了选择适用于新型预应力胶合木梁受压区的层板胶合木,选取SPF(云杉—松—冷杉)、杨木、东北落叶松和桉木等木制材料,研究树种类别、树种组合、层板厚度和组坯方式等因素对层板胶合木受压性能的影响。采用自行提出的棱柱体胶合木试块,利用自行研制的对夹式引伸计,通过4批次17组102个层板胶合木试块的顺纹受压试验,研究了层板胶合木的弹性模量、顺纹抗压强度、受力特征及破坏形态。结果表明:杨木、东北落叶松和桉木的弹性模量及顺纹抗压强度均高于进口木材SPF,尤其是杨木和东北落叶松的受压性能明显好于其他木材;不同树种组合与单一树种试块的弹性模量及顺纹抗压强度数值接近,不同树种组合具有一定的可能性;虽然随着层板厚度的减小,试块的弹性模量及顺纹抗压强度都有一定的上升趋势,但层板厚度和组坯方式对受压性能的影响不大。

应县木塔修缮用木材的防裂措施

作者根据国家标准《古建筑木结构维护与加固技术规范》GB5016592的规定,建议选用兴安落叶松为应县木塔修缮用材.针对这种木材易于开裂的特性和修缮后再传承千年的要求,该文根据落叶松木材气干过程中开裂程度的试验及落叶松和冷杉胶合梁胶合质量对比试验的结果,提出了采用侧边破心方木钉连接组合梁和层板胶合木两项防裂措施,能将木塔修缮中需置换的木构件干缩裂缝深度控制在GB5016592规定的限值内.

梁柱式木结构加固方法及抗侧力性能试验研究

为研究梁柱式胶合木结构在加固后的抗侧力性能,对9榀单层单跨梁柱式木框架足尺试件进行了低周反复荷载试验,其中3榀为未损坏对照组试件,6榀为加固组试件.考虑了节点区域包裹碳纤维布(FRP)和植入自攻螺钉2种加固方法,及纯框架和隅撑框架2种结构体系形式.根据试验现象和试验数据的分析,探讨了木结构加固方法的可行性,对比了不同方法的效果和差异,研究了各组试件在反复荷载作用下的破坏模式、刚度、变形和耗能等力学性能.结果表明,2种加固方法均可以有效地抑制裂缝开展,并能够恢复结构的强度、刚度、耗能等力学性能;受损的梁柱式木结构框架,采用节点区域加固并增设隅撑,结构的抗侧力性能可以得到显著的提高.

五层梁柱式胶合木结构振动台试验研究

为研究多层胶合木结构的抗震性能,设计制作了一个1:2缩尺的五层梁柱式胶合木结构模型,并对增设屈曲约束支撑和木支撑前后的结构模型开展了振动台试验。试验结果表明:纯框架模型抗侧刚度过低,在7度多遇地震作用下纵、横向的最大层间位移角分别达到1/145和1/175,不宜在地震区采用;增设支撑后,模型的基频大幅提高、位移响应显著降低,在7度多遇、基本和罕遇地震作用下的层间位移均满足《多高层木结构建筑技术标准》(GB/T 51226—2017)中弹性和弹塑性位移角限值要求;增设木支撑的横向框架在8度罕遇地震作用下,绝大多数木支撑发生断裂破坏,最大层间位移角达到1/11,但结构并未发生倒塌且梁、柱及节点无明显损伤;增设屈曲约束支撑的纵向框架在8度罕遇地震作用下主体结构无明显损伤,仅在支撑连接板处出现了少量局部的平面外屈曲。屈曲约束支撑和木支撑起到了第一道抗震防线的作用,有效保证了胶合木结构主体框架的安全;在合理设计的基础上,梁柱-木支撑和梁柱-屈曲约束支撑的梁柱式胶合木结构体系均可满足8度区抗震设防要求。