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。

考虑螺栓布置的胶合木螺栓-钢插板连接抗拉性能

多螺栓—钢插板连接是应用较为广泛的胶合木结构节点连接方式。依据螺栓数目、排列方式、螺栓直径、木材厚度4个影响因素将试件分为了12组(每组6个)进行受拉试验,得到了各试件的破坏模式以及初始刚度、屈服荷载、峰值荷载和延性系数等参数,试验结果表明在木材厚度和螺栓直径相同的条件下,破坏现象随着螺栓数量增加,破坏模式的变化规律比较相近,木材的左右侧面产生不同程度的劈裂裂缝,裂缝从顶部延伸至最后一行螺栓以下。对比力学性能,随着螺栓数量的增加,试件的初始刚度、屈服荷载和峰值荷载均增加,而延性会发生减小。最后以螺栓直径与数量为自变量对多螺栓—钢插板连接节点初始刚度和峰值荷载的公式进行了拟合,结果与试验数据有良好的一致性。

木质摩擦转动节点连接胶合木框架抗震性能试验研究与理论分析

传统钢填板连接胶合木框架在地震作用下梁端、柱端易发生劈裂破坏导致修复困难。该文研发了一种由木质摩擦转动梁柱节点与配置柱靴柱脚节点组成的新型胶合木框架,并分别对1/2缩尺单层单跨的一榀传统胶合木框架与一榀新型胶合木框架试件进行低周反复荷载试验,研究两类胶合木框架在破坏形态、滞回性能、耗能能力等方面的区别。结果表明:在侧向变形较小时,两类胶合木框架均无明显破坏,但随着变形增大,传统胶合木框架梁端发生明显劈裂破坏,而木质摩擦转动节点连接胶合木框架基本完好,震后可继续正常使用或易于修复;木质摩擦转动节点连接胶合木框架在承载力、刚度基本与传统胶合木框架接近时,其耗能性能显著提升,等效黏滞阻尼系数提升了约1倍。通过理论分析建立了木质摩擦转动节点连接胶合木框架的滞回模型,模型计算结果与试验结果吻合良好。基于上述结果,所研发木质摩擦转动节点连接胶合木框架可在进一步研究后推广应用。

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。

BFRP筋增强胶合木梁受力性能分析

为有效提高胶合木梁的抗弯刚度,以东北落叶松为基材,制作了6组(1组未加筋和5组加筋)、每组3根共18根胶合木试验梁,分别对BFRP筋增强胶合木梁和纯胶合木梁的受力性能、破坏形态和极限承载力进行了试验研究,测试了荷载、挠度、应变、裂缝的发生以及发展状况等。同时,根据各试验梁的破坏形态,对比分析了BFRP筋增强胶合木梁和纯胶合木梁的破坏机理及不同配筋率情况下BFRP筋增强胶合木梁的抗弯刚度与极限承载力。结果表明:1)BFRP筋增强胶合木梁和纯胶合木梁的破坏形态类似,均呈现受拉脆性破坏、受拉延性破坏和受压延性破坏三种破坏形态;即配筋率小于0.77%时,BFRP筋增强胶合木梁为受拉脆性破坏,配筋率为0.77%～1.51%时,为受拉延性破坏,配筋率大于1.51%时,为受压延性破坏;且前二者破坏均有明显的裂缝发生、发展过程。2)BFRP筋不仅明显改善了胶合木梁的延性性能,还延缓了胶合木梁的受拉脆性破坏时间,大大提高胶合木梁的抗弯刚度,从而充分发挥梁顶受压区胶合木的强度,同时使胶合木梁的承载能力也得到提高。3)当配筋率增大到超筋后,其承载能力不再继续增大。

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。

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）。

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.

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。

落叶松层板分级质量评价

对落叶松胶合木用层板进行目测分级并测定其弹性模量和静曲强度,研究各等级层板的弹性模量和静曲强度及其相互之间的关系,探讨层板目测分级和机械弹性模量分级的科学性、合理性。结果表明:根据层板缺陷进行目测分级,等级高的层板其弹性模量和静曲强度的平均值和5%分位值高,目测分级能够基本反映其材质性能,具有一定的科学性与合理性;但目测分级层板弹性模量和静曲强度值的离散度很大,目测分级所能达到的准确与可靠程度决定其不能替代机械弹性模量分级。机械弹性模量分级层板的静曲强度与弹性模量呈正相关性,但各等级层板的静曲强度与弹性模量的相关系数大不相同,其静曲强度值的离散度也比较大,说明该分级方法还有改善的余地。更加科学、可靠的胶合木层板分级方法还有待进一步的探索研究。

FRP增强胶合木梁弯曲变形的解析分析

在胶合木梁的受拉区设置纤维增强复合材料(FRP)是提高胶合木(glulam)梁结构性能的有效方法。通过力学模型分析,给出了FRP glulam简支梁变形的解析解。根据相关的力学机理并结合试验数据,对解析解进行了修正;修正系数是通过对某些参数进行回归分析得到的,将其与已有的试验结果进行对比,证实了模型具有较高精度,可以很好地模拟梁的全过程变形与刚度变化。此外,模型还广泛适用于多种常见简支梁的变形分析或刚度分析。

体内预应力胶合木梁抗弯承载能力研究

为研究体内预应力胶合木梁的抗弯承载能力,结合国内外相关试验研究结论,基于Bazan的木材本构关系模型、平截面假定和极限应变分析方法,提出了受拉破坏模式和受压破坏模式的判别方法,建立了构件极限承载能力公式,算例表明,本文给出的公式计算结果与试验值吻合较好;考察了极限承载能力与有效张拉力的关系,研究表明,有效张拉力是影响胶合木梁受弯破坏模式的决定性因素,且木材顺纹受压区下降段的力学性能参数对极限承载能力与有效张拉力之间的关系影响很大;定量地分析了受拉破坏模式和受压破坏模式下,承载能力极限状态下的预应力筋内力均与有效张拉力近似呈线性关系的性质;分析了预应力筋有效张拉力的上、下限值,分别对应:承载能力极限状态下预应力筋刚好屈服、受拉破坏与受压破坏同时发生,并给出了上、下限值解析解的表达形式.

不同胶黏剂对俄罗斯落叶松木材胶合性能的影响研究

为验证进口俄罗斯落叶松木材胶合性能,选用4种具代表性的结构用室温固化胶黏剂,根据GB/T 268992011《结构用集成材》进行胶合性能试验,对俄罗斯落叶松及胶黏剂的胶合性能进行分析研究。结果表明:对于俄罗斯落叶松,单组份聚氨酯、双组份聚氨酯和水性高分子异氰酸酯3种胶黏剂的胶层剪切强度和胶层剥离率均满足标准要求,其中双组份聚氨酯和水性高分子异氰酸酯胶黏剂胶合性能优异,单组份聚氨酯胶黏剂胶合性能良好;间苯二酚-甲醛树脂胶黏剂的胶合性能虽能达到标准要求,但不推荐作为结构用胶黏剂。

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。

关于指接集成材力学性能及其分析模型的研究

概述目前研究集成材力学性能的两大方法,重点阐述影响集成材力学性能的因素:层积效应、尺寸效应、应力分布效应和指接。分析了指接集成材力学模型优缺点,总结了建模的关键点。

胶合木桥的设计、制备及其结构性能试验研究

在做出设计方案,包括技术条件、设计规范、材料参数及桥梁选型等的基础上,利用通用有限元软件MIDAS/Gen对木桥进行了结构分析,主要的计算工况包括全跨活荷载、半跨活荷载及人致振动等。分析结果表明,该桥的应力水平及结构刚度等均满足承载能力及正常使用要求。同时简要介绍了胶合木加工工艺及木桥的装配过程,并且通过静力堆载试验对整桥进行了结构性能测试,试验结果与有限元分析结果吻合较好。

日本木材工业发展规模与原料供给趋势

总结日本锯材、胶合板、集成材和木片工业的规模化和原料结构变化趋势。21世纪以来,日本木材工业产业升级和原料转型并重,木材工业呈现集约化和规模化发展,森林资源增长超出预期,原料由进口材向国产材转型。

结构用锯材分等及胶合木制备工艺研究进展

以锯材为基本单元制成的胶合木正部分取代钢筋混凝土和砖混结构应用于木结构建筑行业。主要介绍了国内外结构用锯材等级评价及其胶合木制备工艺相关研究;结合我国实际,就胶合木的进一步发展提出建议,以期为我国胶合木工业化生产提供借鉴与参考。

不同老化试验方法对层板胶合木性能的影响

以层板胶合木为研究对象,比较了不同人工加速老化方法(ASTM D1037、BS EN1087—1、CAN/CSA—0188、ASTM D3434)对层板胶合木构件力学性能的影响。层板胶合木构件在4种不同人工加速老化方法的作用下,通过对静曲强度、弹性模量、剪切强度及木破率等实验指标的比较分析,发现试材的胶合剪切强度下降程度明显高于其他性能的变化程度,建议作为判定层板胶合木构件耐老化性能的重要指标;经分析认为达到相同老化效果BS EN1087—1法更节约时间,是研究层板胶合木耐老化性能较优的人工加速老化处理方法。

胶合木结构在场馆建造中的应用

针对目前许多场馆建筑投入巨大、消耗大量资源、废弃时拆除困难且产生大量建筑垃圾等现象,笔者提出用胶合木结构建造场馆的观点。胶合木本身具有合理利用木材、构件设计自由、尺寸稳定性高、耐火性能优良等特点,能够用于建造大型场馆;胶合木结构具有成本低、建造简便、节能环保等优势,与常用的建筑结构相比更适合于大型场馆的建造。